有机废弃物仿生发酵箱及发酵过程精准监测调控方法技术

本发明专利技术提供了一种有机废弃物仿生发酵箱及发酵过程精准监测调控方法，发酵箱包括机箱以及安装机箱中的仿生翻抛模块

【技术实现步骤摘要】
有机废弃物仿生发酵箱及发酵过程精准监测调控方法


[0001]本专利技术属于实验用机械设计
，尤其涉及一种有机废弃物仿生发酵箱及发酵过程精准监测调控方法
。

技术介绍

[0002]巨大数量的城市有机废弃物因为其容易腐烂等特性，如果不能及时得到无害化和减量化处理，将对人们的身体健康和环境社会的发展造成重大威胁
。
为了解决有机废弃物对环境造成的威胁，需要对高温发酵制肥技术展开研究
。
[0003]目前的有机废弃物微生物发酵设备，虽然可以实现发酵
、
数据存储
、
数据监测以及基本过程干预等功能，但是装置都较为简易，且调控逻辑简单，无法通过对实时采集的数据进行分析和预测，从而在无人值守的时候下发因环境条件变化而改变的操作指令，发酵过程难以精准调控，同时发酵过程数据采集工作需要消耗大量的人力成本和时间成本；由于其无法实现对发酵过程的关键参数的预测，因此在发酵过中的温湿度调控等，还是依靠经验和人工，导致实验进度缓慢，而且，发酵过程人为因素干扰还会导致试验误差较大，平行实验或者重复实验误差较大，无法稳定肥料质量
。
另外，合适的搅拌装置可以显著提高堆肥效率，减少搅拌过程中的能源消耗，但是目前大多数的发酵设备都是采用刚性搅拌机构或者翻抛机构，因此在使用过程之中极易因为物料尺寸或者形态的变化发生卡死
、
电机频繁启动等现象，严重影响实验进度和发酵过程的可控性
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种有机废弃物仿生发酵箱及发酵过程精准监测调控方法，采用以蝼蛄爪趾为仿生原型的仿生扭簧发酵堆体弹性翻抛转置和基于改进的长短期记忆人工神经网络模型与
pid
控制系统结合的精准调控技术，实现了在不同有机废弃物微生物发酵试验的要求下，可根据有机废弃物种类，设置不同堆肥控制策略和数据采集精度，满足不同堆肥试验要求，提高试验精度，大大减少试验人员工作量节省实验成本
。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的
。
[0006]一种有机废弃物仿生发酵箱，包括机箱以及安装在机箱中的仿生翻抛模块
、
曝气溶氧模块
、
堆体恒温模
、
数据感知模块
、
主控模块，主控模块用于实现数据接收与分析以及综合管控，堆体恒温模块用于测量及调节加热机箱中的
U
型堆肥仓内的温度，数据感知模块用于采集
U
型堆肥仓内的氧气浓度数据和温度数据；仿生翻抛模块包括电机，电机的电机轴上安装小链轮，小链轮通过链条和中空搅拌轴一端的大链轮连接，中空搅拌轴贯穿
U
型堆肥仓且两端均通过轴承安装在
U
型堆肥仓仓体上；中空搅拌轴上沿中轴线等距设有多个轴线水平的通孔，通孔之间等距设有多个轴线竖直的螺纹通孔，中空搅拌轴上还安装有仿生扭簧，仿生扭簧通过仿生扭簧定位螺栓组轴向限位在相应通孔中，仿生扭簧设有用于搅拌
U
型堆肥仓内的有机废弃物的仿生搅拌爪趾；
U
型堆肥仓仓体上开设有废气排气孔，中空搅拌轴内部沿轴向开设有搅拌轴通气孔，螺纹通孔两端均安装有曝气石，搅拌轴通气孔与螺纹通孔连通，曝气溶氧模块与搅拌轴通气孔连通，将
U
型堆肥仓）中的废气排出
。
[0007]进一步地，所述机箱包括由盖板
、
底板以及四块箱板拼装组成的机架，底板四周均设置有定位柱安装孔，底板上靠近后侧位置安装有电机风机安装台，箱板上部安装有箱板锁，箱板下端安装有与定位柱安装孔配合的定位柱，箱板通过定位柱以及箱板锁实现安装和拆卸；盖板上开设有进料口
、
触摸屏安装孔，进料口处通过合页安装有进料门，进料门上安装有进料门锁扣，进料门锁扣与安装在盖板上的进料门锁座配合；进料门上开设圆形通孔且安装有观察窗安装法兰，观察窗法兰和进料门上端面之间的夹层中安装有观察窗玻璃，观察窗玻璃中心处安装观察窗除雾手柄
。
[0008]进一步地，所述
U
型堆肥仓安装在进料口下端，
U
型堆肥仓上端开口，
U
型堆肥仓前侧通过合页与出料门下端铰接，出料门上端安装出料门锁扣，出料门锁扣与
U
型堆肥仓外侧壁上的出料门锁座配合
。
[0009]进一步地，所述曝气溶氧模块包括固结在电机风机安装台上的风机，且风机出风口轴线和电机风机安装台长边平行，风机出风口和导气管下端密封套合，导气管）上端和导气端盖下端密封套合，导气端盖上端与中空搅拌轴一端的轴承通过螺栓链接密封压紧扣合，导气管与搅拌轴通气孔连通
。
[0010]进一步地，所述电机安装在电机安装座上，电机安装座固结在电机风机安装台上，电机轴的轴线和电机风机安装台长边以及中空搅拌轴轴线均平行，且中空搅拌轴的轴线和
U
型堆肥仓的圆弧部分的中轴线重合；仿生扭簧定位螺栓组和通孔之间采用胶水密封
。
[0011]进一步地，所述堆体恒温模块包括粘贴在
U
型堆肥仓外侧的电加热板，电加热板的温度采集和反馈通过粘贴在
U
型堆肥仓后侧的电加热板附属的加热板测温线完成，加热板测温线连接至主控模块
。
[0012]进一步地，所述数据感知模块包括安装在
U
型堆肥仓外壁的带有数据采集线的氧浓度传感器
、
温度传感器，且氧浓度传感器带有敏感原件的一端
、
温度传感器带有敏感原件的一端均伸入至
U
型堆肥仓内，数据采集线连接至主控模块
。
[0013]进一步地，所述主控模块包括电控柜，电控柜内置的电气原件包括弱电供电电源组
、
电机控制器
、
风机控制板
、
微型计算机
、
接线端子组
、
电加热板控制器
、
电源总开关
、
电路保护器
、
接线端子组和逻辑控制器；主控模块还包括强电通电显示灯
、
急停开关
、
主控模块旋钮开关
、
主控模块通电显示灯
、
上位机触摸屏
。
[0014]利用上述有机废弃物仿生发酵箱的发酵过程精准监测调控方法，包括如下过程：步骤1：将有机废弃物粉碎并与其他堆肥调理剂和发酵菌剂混合，将混合完成的有机废弃物由进料口送入
U
型堆肥仓内，此时出料门为锁紧状态，随后锁紧进料门，密封
U
型堆肥仓；步骤2：主控模块通电，通过主控模块的上位机触摸屏设定监测采样时间，数据感知模块对
U
型堆肥仓内的氧气浓度和有机废弃物发酵堆体的温度进行实时监测，氧气浓度和温度数据传输到主控模块的微型计算机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种有机废弃物仿生发酵箱，其特征在于，包括机箱（1）以及安装在机箱（1）中的仿生翻抛模块（2）
、
曝气溶氧模块（3）
、
堆体恒温模（4）
、
数据感知模块（5）
、
主控模块（6），主控模块（6）用于实现数据接收与分析以及综合管控；堆体恒温模块（4）
、
数据感知模块（5）均安装在机箱（1）内的
U
型堆肥仓（
129
）上，分别用于测量及调节
U
型堆肥仓（
129
）内温度
、
采集
U
型堆肥仓（
129
）内氧气浓度数据和温度数据；仿生翻抛模块（2）安装在
U
型堆肥仓（
129
）内，用于搅拌有机废弃物；曝气溶氧模块（3）与仿生翻抛模块（2）连通，用于将
U
型堆肥仓（
129
）中的废气通过仓体上开设的废气排气孔（
308
）排出
。2.
根据权利要求1所述的有机废弃物仿生发酵箱，其特征在于，所述仿生翻抛模块（2）包括电机（
207
），电机（
207
）的电机轴（
20
）上安装小链轮（
204
），小链轮（
204
）通过链条（
203
）和中空搅拌轴（
202
）一端的大链轮（
201
）连接，中空搅拌轴（
202
）贯穿
U
型堆肥仓（
129
）且两端均通过轴承安装在
U
型堆肥仓（
129
）仓体上；中空搅拌轴（
202
）上沿中轴线等距设有多个轴线水平的通孔（
214
），通孔（
214
）之间等距设有多个轴线竖直的螺纹通孔（
215
），中空搅拌轴（
202
）上还安装有仿生扭簧（
210
），仿生扭簧（
210
）通过仿生扭簧定位螺栓组（
208
）轴向限位在相应通孔（
214
）中，仿生扭簧（
210
）设有用于搅拌
U
型堆肥仓（
129
）内的有机废弃物的仿生搅拌爪趾（
213
）；中空搅拌轴（
202
）内部沿轴向开设有搅拌轴通气孔（
305
），螺纹通孔（
215
）两端均安装有曝气石（
306
），搅拌轴通气孔（
305
）与螺纹通孔（
215
）连通，曝气溶氧模块（3）与搅拌轴通气孔（
305
）连通，将
U
型堆肥仓（
129
）中的废气排出
。3.
根据权利要求2所述的有机废弃物仿生发酵箱，其特征在于，所述机箱（1）包括由盖板（
124
）
、
底板（
125
）以及四块箱板拼装组成的机架（
101
），底板（
125
）四周均设置有定位柱安装孔（
127
），底板（
125
）上靠近后侧位置安装有电机风机安装台（
128
），箱板上部安装有箱板锁，箱板下端安装有与定位柱安装孔（
127
）配合的定位柱（
126
），箱板通过定位柱（
126
）以及箱板锁实现安装和拆卸；盖板（
124
）上开设有进料口（
106
）
、
触摸屏安装孔（
130
），进料口（
106
）处通过合页安装有进料门（
111
），进料门（
111
）上安装有进料门锁扣（
112
），进料门锁扣（
112
）与安装在盖板（
124
）上的进料门锁座（
105
）配合；进料门（
111
）上开设圆形通孔且安装有观察窗安装法兰（
119
），观察窗法兰（
119
）和进料门（
111
）上端面之间的夹层中安装有观察窗玻璃（
121
），观察窗玻璃（
121
）中心处安装观察窗除雾手柄（
120
）
。4.
根据权利要求3所述的有机废弃物仿生发酵箱，其特征在于，所述
U
型堆肥仓（
129
）安装在进料口（
106
）下端，
U
型堆肥仓（
129
）上端开口，
U
型堆肥仓（
129
）前侧通过合页与出料门（
117
）下端铰接，出料门（
117
）上端安装出料门锁扣（
109
），出料门锁扣（
109
）与
U
型堆肥仓（
129
）外侧壁上的出料门锁座配合
。5.
根据权利要求4所述的有机废弃物仿生发酵箱，其特征在于，所述曝气溶氧模块（3）包括固结在电机风机安装台（
128
）上的风机（
304
），且风机出风口（
303
）轴线和电机风机安装台（
128
）长边平行，风机出风口（
303
）和导气管（
302
）下端密封套合，导气管（
302
）上端和导气端盖（
301
）下端密封套合，导气端盖（
301
）上端与中空搅拌轴（
202
）一端的轴承通过螺栓链接密封压紧扣合，导气管（
302
）与搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李骅，王居飞，朱雪茹，李超，朱振明，冯学斌，沈越，冯发起，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：