一种无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置及系统的制作方法

本发明涉及堆肥温度检测领域，特别是涉及一种无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置及系统。

背景技术：

有机废弃物的堆肥过程，实际上是在合适的水、气条件下，利用微生物降解有机质而产生高温，杀死有机废物中的病原菌及杂草种子，达到稳定化无害化的过程。对有机废弃物堆肥过程而言，温度是堆肥过程得以顺利进行的重要因素，温度的作用主要影响着微生物的生长，而堆肥温度的升高主要因为微生物分解产生有机物而释放出热量。

当物料成堆时，由于物料具有一定的隔热性，产生的热量被保留，导致物料温度升高，能达到的最高温度以及达到最高温度所需要的时间取决于堆肥化条件，如基质的组成、水分含量、养分的有效度，堆体的大小、物料的粒径分布、通气和搅拌的程度等。

堆肥化进程根据温度变化可划分为4个阶段，即快速升温期、高温持续期、降温脱水期及腐熟化或者稳定阶段，堆肥作为一种生物反应系统，反应的速度与温度有关。

温度的变化对堆肥化进程的影响很大，而现有技术中堆肥过程中温度监测采用温度检测仪，但是由于高温堆肥过程中产生大量的高温水蒸气，高温水蒸气对检测仪的信号造成干扰，经常发生无线温度检测仪和信号接收器之间连接不上的问题，无线温度检测仪和信号接收器之间的信号传输发生故障。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种检测精度高且移动方便，同时能够避免因为堆肥环境水汽大造成的信号传输时常发生故障的无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置，所述检测装置包括：

无线数据传输设备、金属探杆、多个温度传感器、多个温度变送器、工控机、外壳；

所述多个温度传感器设置在所述金属探杆的不同位置处；

每个所述温度传感器输出端与一个所述温度变送器的输入端连接；

所述多个温度变送器的输出端与所述工控机的输入端连接；

所述工控机的输出端与所述无线数据传输设备连接；

所述多个温度传感器、所述多个温度变送器和所述工控机设置在所述外壳内；

所述金属探杆的一端与所述外壳的底端连接，所述金属探杆另一端插在堆肥的堆体内部。

可选的，所述检测装置还包括环境温湿度传感器、环境温湿度变送器，TF卡、电源；

所述环境温湿度传感器设置在所述外壳的顶端外部；

所述环境温湿度变送器、TF卡、电源设置在所述外壳内；

所述环境温湿度传感器的输出端与所述环境温湿度变送器的输入端连接；

所述环境温湿度变送器的输出端与所述工控机的输入端串联连接；

所述TF卡与所述工控机的输出端连接，用于存储温度数据；

所述电源与所述无线数据传输设备连接。

可选的，所述工控机具体包括：控制器和LCD显示屏；

所述控制器分别与所述环境温湿度的输出端和所述多个温度变送器的输出端连接；

所述LCD显示屏与所述控制器连接，所述LCD显示屏显示堆体内部的不同位置的温度和外部环境的温湿度。

可选的，还包括电源，所述电源与所述工控机连接，所述电源为20000mA的锂电源。

可选的，所述金属探杆的材质为中空的不锈钢材质。

可选的，所述金属探杆与堆体接触的一端由高分子过滤膜封闭。

为了实现上述目的，本发明还提供了如下方案：

一种无线有机废弃物堆肥温度智能检测系统，所述检测系统包括多个所述的有机废弃物堆肥温度智能检测装置、无线信号接收器和中控计算机；

每个所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置均与所述无线信号接收器无线连接，所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置将检测获取的温度发送至无线信号接收器；

所述无线信号接收器与所述中控计算机连接，所述无线信号接收器用于将接收到的所述检测数据发送至所述中控计算机；

多个所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置之间无线连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置及系统，通过将所述金属探杆插在堆肥的堆体内部，所述多个温度传感器设置在所述金属探杆的不同位置处，能够检测堆体中的不同的深度处的温度；所述无线数据传输设备、所述多个温度传感器、所述多个温度变送器、所述工控机设置在所述堆体外部；每个所述温度传感器与一个所述温度变送器的输入端连接；所述多个温度变送器的输出端与所述工控机连接；所述工控机与所述无线数据传输设备连接，采用无线传输设备，有效避免了由于堆肥特殊的高温高湿环境造成的信号传输的中断和传输故障的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置的结构图；

图2为不同堆肥发酵阶段温度的变化规律。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种能够避免信号传输发生故障的无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置及系统。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示的一种无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置的结构图，所述检测装置包括：

无线数据传输设备7、金属探杆1、多个温度传感器2、多个温度变送器4、工控机5、外壳3。

所述金属探杆1与堆体接触的一端由高分子过滤膜封闭，所述金属探杆1的材质为中空的不锈钢材质，耐腐蚀，所述金属探杆1的长度为2米。

所述多个温度传感器2设置在所述金属探杆1的不同位置处，分别设置在所述金属探杆1的内部的0.2米、0.9米、1.6米三个不同的位置处，用于检测堆体上中下三层的堆体温度。

每个所述温度传感器2输出端与一个所述温度变送器4的输入端连接。

所述多个温度变送器4的输出端与所述工控机5的输入端连接。

所述工控机5的输出端与所述无线数据传输设备7连接，所述工控机能够根据设定的测定时间、测定间隔、测量时长进行自动检测并将数据存储在TF卡中。

所述温湿度传感器与所述温湿度变送器连接，用于测量外部环境的温湿度，所述温湿度变送器与所述工控机连接，用于接收所述温湿度，并将所述温湿度转化为温湿度电信号发送至所述工控机，所述工控机还用于将接收到的温湿度电信号通过所述天线发送出去。

所述多个温度传感器2、所述多个温度变送器4和所述工控机5设置在所述外壳3内。

所述金属探杆1的一端与所述外壳3的底端连接，所述金属探杆1另一端插在堆肥的堆体内部。

如图1所示，所述检测装置还包括：环境温湿度传感器9、环境温湿度变送器8、TF卡11、电源10。

所述环境温湿度传感器9设置在所述外壳3的顶端外部。

所述环境温湿度变送器8、TF卡11、电源10设置在所述外壳3内。

所述环境温湿度传感器8的输出端与所述环境温湿度变送器8的输入端连接。

所述环境温湿度变送器8的输出端与所述工控机5的输入端连接。

所述TF卡11与所述工控机5的输出端连接。

所述电源10与所述无线数据传输设备7连接。

可选的，所述工控机5具体包括：控制器和LCD显示屏；

所述控制器分别与所述环境温湿度变送器的输出端和所述多个温度变送器的输出端连接；

所述LCD显示屏与所述控制器连接，所述LCD显示屏显示堆体内部的不同位置的温度和外部环境的温湿度。

所述电源10为可插拔式电源，所述电源10与所述工控机连接，所述电源为20000mA的锂电源，相对于现有技术中的采用电缆供电，解决了由于电缆较长，操作不便，影响堆肥车间内设备和人员的活动。

本发明提供的无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置，能够无线供电，智能操作，自动检测、存储、并发送温度数据，同时多个监测装置之间能够建立局域网络，实现数据共享并确保数据传输的可靠性，同时既能够远程编程控制，也可以现场采用LCD工控屏操作。

所述检测装置能够向无线信号接收器发送检测数据，能够接收中控机通过无线信号接收器发送的信号。多个所述检测装置之间通过无线传输系统建立局域网共享数据。每个所述检测装置的数据能够通过局域网络中任意一个智能检测装置中转即时传输至无线信号接收器。

所述金属探杆的材质为中空的不锈钢材质，所述金属探杆与堆体接触的一端由高分子过滤膜封闭。

中控机发送给每个所述检测装置的反馈信号，能够通过无线信号接收器直接发送给目标检测装置，还能够发送给局域网内的任意一个智能检测装置自动中转发送给所述目标检测装置。

所述环境温湿度传感器用于检测相对一致的外部环境温湿度，中控机通过外部环境温湿度对所述检测装置进行诊断，并对堆体的温度进行校正，用于反馈控制，确保数据的准确。

一种无线有机废弃物堆肥温度智能检测系统，所述检测系统包括多个所述的有机废弃物堆肥温度智能检测装置、无线信号接收器和中控计算机；

每个所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置均与所述无线信号接收器无线连接，所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置将检测获取的温度发送至无线信号接收器；

所述无线信号接收器与所述中控计算机连接，所述无线信号接收器用于将接收到的所述检测数据发送至所述中控计算机；

多个所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置之间无线连接。

本发明提供的无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置能够进行温度数据的采集，可以完整记录、保存和准确、及时传输至中控计算机，使中控计算机能够智能控制调整通风策略，保证堆肥发酵成功。

本发明提供的无线有机废弃物堆肥温度智能检测装置具有良好的温度自动监测功能，适合在较大的堆肥处置车间使用，采用无线供电，避免了对车间人员、车辆活动的干扰；具有数据无线传输功能，克服了堆肥车间水汽大、信号干扰强的问题，保证了中控计算机能够及时获得数据；具有环境温湿度检测和数据诊断矫正系统，可以自动诊断装置所测得堆体温度数据是否准备，并进行矫正，为中控计算机的反馈调控发酵过程提供了保障。

多个所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置之间无线连接，每个所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置均向其他任意一个所述有机废弃物堆肥温度智能检测装置发送所述检测数据，并接收其他任意一个所述堆肥气体智能检测装置发送的所述检测数据。

每个所述堆有机废弃物堆肥温度智能检测装置均用于通过所述天线将检测数据发送至所述无线信号接收器，并接收所述无线信号接收器发送的反馈信号；所述无线信号接收器用于将接收到的所述检测数据发送至所述中控计算机，并接收所述中控计算机发送的反馈信号；所述中控计算机用于接收所述无线信号接收器发送的所述检测数据，并向所述无线信号接收器发送反馈信号。

在实际应用中，采用上述堆肥气体智能检测装置进行温度参数检测，具体过程如下：

1、堆肥材料

堆肥发酵在有机堆肥厂进行，设计规模为日处理有机废弃物200吨，堆肥处理工艺为高温固态好氧槽式发酵(翻抛加好氧堆肥)工艺。供试的鸡粪含水率(MC)为69.23％，挥发性固体(VS)含量为65.3％。调理剂为秸秆和该厂的腐熟料，其含水率分别为14.50％、35.9％，VS含量分别为97.5％、49.3％。鸡粪、秸秆和腐熟料采用1:0.3:0.7(体积比)的比例均匀混合，混合后待发酵物料的含水率、VS含量分别为56.5％、60.4％左右。

2、堆肥方法

本实验所测试的内容包括温度，氧气浓度，H2S浓度、NH3浓度和TVOC浓度。其中测量点位于堆体内部距表面30cm处，此范围内堆体疏松度较好并且远于外界环境干扰，能较好代表整个发酵槽内的发酵情况。测试设备为上述堆肥气体智能检测装置。

3、堆肥效果分析

1)温度是反应堆体能否达到好氧菌适合生存条件的重要标准，通常认为堆体的温度在55℃以上时适合好氧菌的生存。本实验研究了两组不同通风策略下的污泥堆体在升温期、高温前期、高温中期、高温后期阶段多个通风周期内的不同通风阶段内的温度变化特征。

一个通风周期指从风机开始运转鼓风开始到下一次鼓风开始的时间，其中包括一个鼓风时期和鼓风停止时期，每一个短期发酵阶段包括若干个通风周期，每个通风周期之间的发酵参数接近一致，体现了良好的周期性。本实验选择升温期(发酵第2天)、高温前期(发酵第6天)、高温后期(发酵第10天)、降温期(发酵第15天)四个阶段，通过分析四个时期通风周期内不同通风阶段的温度变化，来进一步分析堆肥发酵的温度特征。

图2为四个时期的通风周期内不同通风阶段的温度变化曲线图。参见图2，堆体在升温期、高温前期、高温后期和降温期四个阶段通风周期的温度变化均呈现随着鼓风增加而升高，鼓风停止逐渐降低的趋势，这是由于本实验选取的测量点为污泥堆体上部，离外界更近而温度较低，当鼓风时污泥堆体下部的热量经过通风传送至堆体上部和外界空气，使得堆体上部迅速升温，而鼓风停止时温度逐渐降低。

数据整体表明，装置对于温度在的不同发酵阶段每分钟的检测数据均能够准确可靠、及时的传输到计算机。同时，实测数据符合堆肥发酵的温度变化规律，且规律性非常明显，在15天的堆肥发酵过程中能够自动进行校准，达到准确检测的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。