控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特點是：包括至少一個沼氣池，在每個沼氣池內安裝有至少兩個鏈輪(1)，在鏈輪(1)上安裝有傳輸鏈(2)，在傳輸鏈(2)上懸掛有至少1個網籠(3)從而盛放沼氣發酵物料，其中一個鏈輪(1)的鏈輪軸通過傳動機構與電動機傳動連接；其中在每個沼氣池頂部均設有物料入口而在其底部設有沼液出口；還包括控制單元，該控制單元包括主控制器，該主控制器與安裝在沼氣池底部的數據采集器連接，該主控制器還與前述電動機的控制器連接。本發明提供了一種控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，使用后實現了種植作物的秸桿和養殖場糞污綜合治理，變廢為寶，消除了污染源，解決了部分能源問題。
【專利說明】控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計。

【背景技術】
[0002]隨著我國化肥工業和畜禽養殖業的迅速發展，集約化程度不斷提升，使得有機糞肥大量閑置，不能及時還田，導致環境嚴重污染，目前普遍采用的手段是通過沼氣池進行處理。沼氣目前國內發展現狀是:近年來，我國沼氣工程的推廣步伐加快，發展迅猛。
[0003]但該污染治理模式在應用推廣中，存在著許多實際困難，一是建造有效、適宜的污水治理及配套設施需較高的成本；二是沼氣利用不充分，會造成大氣污染比較嚴重；三是沼肥(即沼液、沼渣)利用缺乏科學的指導。因此，應加強該模式應用管理，使該模式能夠有效控制畜禽養殖場的污染。


【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，能夠實現對沼氣池的自動化、高效率控制，消除了種植作物的秸桿和養殖場糞污等污染源。
[0005]一種控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特別之處在于:包括至少一個沼氣池，在每個沼氣池內安裝有至少兩個鏈輪，在鏈輪上安裝有傳輸鏈，在傳輸鏈上懸掛有至少1個網籠從而盛放沼氣發酵物料，其中一個鏈輪的鏈輪軸通過傳動機構與電動機傳動連接；其中在每個沼氣池頂部均設有物料入口而在其底部設有沼液出口 ；還包括控制單元，該控制單元包括主控制器，該主控制器與安裝在沼氣池底部的數據采集器連接，從而獲取沼氣池底部原料發酵的溫度和壓強數據，該主控制器還與前述電動機的控制器連接從而控制電動機的啟動和停止。
[0006]其中網籠采用柵格狀鐵網籠。
[0007]其中在沼氣池底部安裝有攪拌裝置，該攪拌裝置的控制器與所述主控制器連接。
[0008]其中在沼氣池的底部鋪設有溫控水管，該溫控水管分別通過熱水閥和冷水閥與熱水源和冷水源連通，而該熱水閥的控制器和冷水閥的控制器分別與所述主控制器連接。
[0009]其中主控制器還分別與沼氣池頂部的壓強表和溫度表連接，從而顯示溫度和壓強數據。
[0010]其中沼氣池與地面傾斜20-75°設置。
[0011]其中數據采集器包括安裝在沼氣池底部的溫度采集模塊和壓強采集模塊，該溫度采集模塊和壓強采集模塊依次與模數轉換模塊、無線傳輸模塊連接，而所述主控制器也與另一無線傳輸模塊連接，從而能通過無線方式與數據采集器通信。
[0012]其中還包括上位機，該上位機通過有線或無線方式分別與所有沼氣池內控制單元中的主控制器連接。
[0013]其中主控制器采用單片機。
[0014]本發明提供了一種控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，使用后實現了種植作物的秸桿和養殖場糞污綜合治理，變廢為寶，從根本上消除了污染源，還解決了部分能源問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1為本發明的結構原理示意圖；
[0016]附圖2為本發明中主控制器的控制流程圖；
[0017]

【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本發明是一種控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，包括至少一個沼氣池，該沼氣池為豎井狀，其與地面傾斜45°設置。在該沼氣池內安裝有至少兩個鏈輪1，在鏈輪I上安裝有傳輸鏈2，在傳輸鏈2上懸掛有至少I個網籠3從而盛放沼氣發酵物料，其中一個鏈輪I的鏈輪軸通過傳動機構與電動機傳動連接；其中在該沼氣池頂部設有物料入(出)口而在其底部設有沼液出口 ；還包括控制單元，該控制單元包括主控制器，例如采用單片機，該主控制器與安裝在沼氣池底部的數據采集器連接，從而獲取沼氣池底部原料發酵的溫度和壓強數據，該主控制器還與電動機的控制器連接從而控制電動機的啟動和停止。
[0019]進一步的，其中網籠3采用柵格狀鐵網籠，在沼氣池底部安裝有攪拌裝置，該攪拌裝置的控制器與所述主控制器連接。在沼氣池的底部鋪設有溫控水管4，該溫控水管4分別通過熱水閥和冷水閥與熱水源和冷水源連通，而該熱水閥的控制器和冷水閥的控制器分別與所述主控制器連接。數據采集器包括安裝在沼氣池底部的溫度采集模塊(例如溫度傳感器)和壓強采集模塊(例如壓強傳感器)，該溫度采集模塊和壓強采集模塊依次與模數轉換模塊和一無線傳輸模塊(N606)連接,而所述主控制器也與另一無線傳輸模塊(N606)連接，從而能通過無線方式與數據采集器通信獲取溫度壓力數據。該主控制器還分別與沼氣池頂部的壓強表和溫度表連接，從而顯示溫度和壓強數據，方便工作人員觀察。
[0020]本發明的詳細組成如下:
[0021]1、傳輸單元，采用鏈條式呈環形環繞的傳輸機構，傳輸機構下方設有可摘卸的柵格狀鐵網籠(網籠3作為裝載原材料的容器)，多個(例如8-20個)鐵網籠分別通過一根鏈條懸掛在傳輸鏈2上，隨鏈輪軸、鏈輪1、傳輸鏈2 —起轉動。
[0022]2、控制單元，采用單片機控制的輪軸式出入料系統。通過單片機的定時器來控制傳輸鏈2的轉動速度。當某一批網籠3放滿物料，啟動電動機，此批網籠3轉入地窖，單片機定時器啟動定時。當定時器完成計時(即沼氣發酵完成時)，傳輸鏈2再次轉動。下一批網籠3進入沼氣池，上一批網籠3出沼氣池。
[0023]3、溫度傳感器和壓強傳感器，溫度和壓強傳感器采集沼氣池底部原料發酵的溫度和壓強數據，傳給單片機，將數據顯示在溫度表和壓強表上。
[0024]4、沼氣池的進料口、出料口相同；沼液、沼渣定期攪動；且沼氣池系統定期入料、定期出料。節省時間和勞動力。
[0025]5、沼氣池的底部鋪設溫控水管4，采用太陽能熱水器(太陽能冷、熱水循環交換器)對水流進行加熱，通過單片機控制熱水閥和冷水閥的啟、閉，進而控制水管內水流溫度，以此來控制沼氣池的溫度和壓強。冬天可通熱水，夏天可通冷水。當沼氣池底部的溫度和壓強超出設定范圍時，由單片機控制溫控水管4上的熱水閥和冷水閥調整水溫，壓強偏大降低水溫，壓強偏小提高水溫。
[0026]本發明涉及一種利用單片機進行控制的大規?？販乜貕赫託獬仃嚵小纹瑱C與繼電器和外加大功率電源相連接，為系統提供電源。同時單片機與電動機相連；傳輸機構與電動機相連，該傳輸鏈2呈環形環繞并且由電動機驅動其運轉；原材料裝入柵格狀鐵網籠內，隨傳輸鏈2 —起轉動。
[0027]在沼氣池的底部鋪設水管，通過控制水管內水的溫度，來控制沼氣池底部的溫度和壓強。通過沼氣池底部安裝的溫度傳感器和壓強傳感器采集數據，并由單片機將數據處理后傳送到地面上的溫度表和壓強表。當沼氣池底部的溫度和壓強超出設定范圍時，由單片機控制溫控水管4調整水溫，壓強偏大降低水溫，壓強偏小提高水溫。
[0028]單片機技術作為控制核心。通過單片機來控制傳輸鏈2的轉動速度。當某一批網籠3放滿物料，啟動該系統，此時放入原材料的網籠3轉入地窖，單片機定時器啟動定時。當定時器完成計時(即沼氣發酵完成時)，傳輸鏈2再次轉動。下一批網籠3進入沼氣池，上一批網籠3出沼氣池。該沼氣池系統定期入料、定期出料，沼液沼渣定期攪動，且沼氣池進料口、出料口相同。當廢舊的沼渣轉到出入口時取出，并更換新的原料，沼液從沼氣池底部排除，廢棄的沼渣和沼液則可用來給田地施肥。大大節省了時間和勞動力。
[0029]實施例1:
[0030]步驟1，將12個柵格狀鐵網籠組成一個沼氣池傳輸單元，若干沼氣池組成沼氣池傳輸單元陣列，在每個沼氣池底部安裝數據采集器；數據采集器包括依次連接的溫度采集模塊、壓強采集模塊、模數轉換模塊、無線傳輸模塊；壓強采集模塊包括通過采集端口連接在沼氣池傳輸鏈2陣列上的單片機，模數轉換模塊連接在采集端口部分引腳與單片機輸入端之間，單片機的輸出端連接地面溫度表和壓強表。
[0031]步驟2，對數據采集器上電后初始化，利用模數轉換模塊和壓強采集模塊、溫度采集模塊中的單片機采集沼氣池內的壓強模擬量和溫度模擬量。依靠無線傳輸模塊(N606)，就能將溫度的數字量和壓強的數字量發送出去，該無線傳輸模塊發射出去數字量會被GSM模塊上的另一個無線傳輸模塊(N606)接收。這樣就可以將模擬量轉換為數字量并將其存儲到單片機內并在地面上的溫度顯示器和壓強顯示器中顯示；
[0032]步驟3，單片機將存儲的壓強數據、溫度數據中的最大值取出，然后將其他值分別與設定的標準值(由于各地條件不同，標準值需要通過多次實驗測試當地實際情況即可確定適合發酵的溫度范圍值和壓強范圍值)進行比較；若沼氣池對應的壓強、溫度值誤差值小于10%，則產生一個正常狀態檢測信號；若其他沼氣池對應的壓強值或溫度值低于標準值的90%，則產生一個異常狀態檢測信號，且定時器延時；
[0033]步驟4，將狀態檢測信號通過N606無線傳輸模塊發送到上位機，數據采集器進入休眠，等待下一次數據采集和發送；上位機將數據保存并將數據解析為對應的文本信息，實時監測大規模沼氣池內部壓強、溫度的狀態信息。
[0034]步驟5，若溫度、壓強與標準值不同，則通過單片機調節溫控水管4內水流的溫度，來控制沼氣池的溫度和壓強。
[0035]步驟6，在步驟2中檢測到的溫度的數字量和壓強的數字量和步驟三中的狀態檢測信號就會通過GSM模塊發送到2G/3G網絡，并保存在數據庫里。通過Web平臺訪問數據庫，將上述信息解析模擬量到Web平臺上，維護人員可以登錄Web平臺就可以了解工作中的沼氣池的壓強值和溫度值，可以及時的對故障的沼氣池行維修。
[0036]本發明的控溫控壓沼氣池陣列具備了消除污染、產生能源和綜合處理三大功能。一、解決了環境污染問題；二、解決了一部分的能源問題；三、產生的沼液、沼渣也是農作物所需的綠色無公害肥料。在厭氧發酵過程當中，病原菌、寄生蟲卵等病菌被殺死，控制了某些傳染病的傳播?？販乜貕赫託獬仃嚵袑崿F了種植作物的秸桿和養殖場糞污綜合治理，變廢為寶，從根本上消除了污染源，解決部分能源問題，有利于美化周圍的自然環境。
[0037]本發明的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，具備了消除污染、產生能源和綜合處理的三大功能。第一，既消除了農業環境污染，又解決了一部分的能源問題；第二，同時產生的沼液、沼渣是適合農作物用肥的綠色無公害肥；第三，在厭氧發酵過程當中，病原菌、寄生蟲卵等一些病菌被殺死，切斷了養殖場內傳染病和寄生蟲病的傳播環節。
【權利要求】
1.一種控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:包括至少一個沼氣池，在每個沼氣池內安裝有至少兩個鏈輪(1)，在鏈輪(1)上安裝有傳輸鏈(2)，在傳輸鏈(2)上懸掛有至少1個網籠(3)從而盛放沼氣發酵物料，其中一個鏈輪(1)的鏈輪軸通過傳動機構與電動機傳動連接；其中在每個沼氣池頂部均設有物料入口而在其底部設有沼液出口 ；還包括控制單元，該控制單元包括主控制器，該主控制器與安裝在沼氣池底部的數據采集器連接，從而獲取沼氣池底部原料發酵的溫度和壓強數據，該主控制器還與前述電動機的控制器連接從而控制電動機的啟動和停止。
2.如權利要求1所述的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:其中網籠(3)采用柵格狀鐵網籠。
3.如權利要求1所述的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:其中在沼氣池底部安裝有攪拌裝置，該攪拌裝置的控制器與所述主控制器連接。
4.如權利要求1所述的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:其中在沼氣池的底部鋪設有溫控水管(4)，該溫控水管(4)分別通過熱水閥和冷水閥與熱水源和冷水源連通，而該熱水閥的控制器和冷水閥的控制器分別與所述主控制器連接。
5.如權利要求1所述的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:其中主控制器還分別與沼氣池頂部的壓強表和溫度表連接，從而顯示溫度和壓強數據。
6.如權利要求1所述的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:其中沼氣池與地面傾斜20-75°設置。
7.如權利要求1至6中任意一項所述的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:其中數據采集器包括安裝在沼氣池底部的溫度采集模塊和壓強采集模塊，該溫度采集模塊和壓強采集模塊依次與模數轉換模塊、無線傳輸模塊連接，而所述主控制器也與另一無線傳輸模塊連接，從而能通過無線方式與數據采集器通信。
8.如權利要求1至6中任意一項所述的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:其中還包括上位機，該上位機通過有線或無線方式分別與所有沼氣池內控制單元中的主控制器連接。
9.如權利要求1至6中任意一項所述的控溫控壓的大規模沼氣池發酵陣列的設計，其特征在于:其中主控制器采用單片機。
【文檔編號】C12M1/38GK104263641SQ201410291346
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】張秀霞, 李威, 杜冠男, 樊榮, 魏舒怡, 張尊揚, 江道節, 保文星 申請人:北方民族大學