[发明专利]一种用于反应器的生物干化过程数字化监测系统

说明书

本发明涉及一种用于反应器的生物干化过程数字化监测系统，其中，数据采集模块安装在反应器顶部，与各类传感器连接，用于将传感器感应到的环境和物料文本数据，以及高光谱相机采集到的物料的光谱信息整理和打包，并发送给云平台；高光谱相机和穹顶光源安装在数据采集模块上，高光谱相机用于拍摄反应器中物料的光谱信息，穹顶光源用于给高光谱相机提供稳定均匀的光源；云平台接收数据采集模块的数据，并对文本数据进行处理，得到反应器内部的环境参数；云平台还包括根据物料的光谱信息判断物料腐熟度的神经网络模型，通过接收光谱信息，并由神经网络模型预测物料是否腐熟。该系统可连续动态、无人值守、精准的监测反应器内部环境和物料参数。

技术领域

本发明涉及生物干化领域，具体涉及一种用于反应器的生物干化过程数字化监测系统。

背景技术

生物干化处理是处理城市有机废弃物的一种重要手段，也叫做生物干燥、生物稳定。传统的生物干化最早由美国康奈尔大学Jewell等人于1984年研究牛粪生物干燥的操作参数时提出，并将其定义为利用微生物高温好氧发酵过程中有机物降解所产生的生物热能，通过过程调控手段促进水分蒸发，从而实现快速去除水分的一种干化处理工艺。其主要目的是降低含水率，在干化同时保存物料有机质，而不是降解有机质；在尽可能短的时间内，通过最小的有机质降解保留有机化合物的大部分热值，生产出高热值固体便于后续回收燃料焚烧或作为肥料等利用。

目前的生物干化过程监测装置和方法比较传统，无法连续、动态获取生物干化过程中反应器内部环境、物料本身参数的变化值的问题，并且对于堆体这样的立体结构，现有技术如果想测量到堆体内部任何一个位置的值，需要改动设备的物理结构设计，这在设备使用上造成不便。同时现有技术无法形成堆体三维结构上的温度、含水量、电导率等数据，很难研究整个堆体环境的变化规律。其次，对于物料水分变化测量不准的问题。含水率是生物干化过程最重要的指标，然而目前该领域用到的传感器大多是土壤传感器，数据不准、不稳定、不科学，因为土壤传感器的研发是经过大量的、不同类型的土壤校准的，而直接用于测量有机废弃物的水分含量是非常不科学的。最后，测量的范围不全。目前现有技术大多监测温度、含水量、氧气浓度、氨气浓度这些指标，而一些很重要的指标不能够实时监测得到，例如腐熟度、重金属含量、硫化氢浓度等等，这在科学研究和生产过程中造成了不便。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于反应器的生物干化过程数字化监测系统，具体技术方案如下：

一种用于反应器的生物干化过程数字化监测系统，该系统包括云平台、数据采集模块、高光谱相机和穹顶光源以及各类传感器；

所述数据采集模块安装在反应器的顶部，与各类传感器进行无线或有线连接，其包括数据采集子模块、处理器和数据发送子模块，用于将各类传感器感应到的环境和物料的文本数据，以及所述高光谱相机采集到的物料的光谱信息进行整理和打包，并发送给所述云平台；

所述高光谱相机和穹顶光源安装在所述数据采集模块上，所述高光谱相机用于拍摄反应器中物料的光谱信息，所述穹顶光源用于给所述高光谱相机提供稳定均匀的光源；

所述云平台用于接收所述数据采集模块的数据，并对各类传感器采集到的文本数据进行处理，得到反应器内部的环境参数；所述云平台还包括根据物料的光谱信息判断物料腐熟度的神经网络模型，通过接收高光谱相机采集的物料的光谱信息，并由所述神经网络模型预测物料是否腐熟。

进一步地，所述传感器包括安装在所述数据采集模块上的空气温湿度传感器和气压传感器、放置在物料堆体中的物料温湿度传感器，以及安装在反应器底部四个角上的重量传感器。

进一步地，所述云平台根据各类传感器采集到的文本数据进行处理，去除噪声和归一化，得到每个指标的连续动态的变化曲线。

本发明的有益效果如下：