[发明专利]基于大数据云技术的沼气生产智能控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及沼气生产领域，具体来说，是指一种基于大数据云技术的沼气生产智能控制系统及控制方法。

背景技术

沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物的发酵作用而生成的一种混合气体。沼气的主要成分甲烷，含有50％-80％甲烷(CH4)，是一种理想的气体燃料。它无色无味，与适量空气混合后即会燃烧。属于清洁的可再生能源。近年来，由于国家对环保问题更加重视且对沼气行业的扶持，沼气行业得到迅速发展，尤其是利用畜禽粪便、植物(小麦、玉米等)秸秆生产沼气，既解决了环境污染问题，又可生产清洁能源，得到经济效益。但当前我国沼气生产技术落后，大部分为“土法”生产沼气，自动化水平低，生产效率低下，工程运营寿命短。少量沼气工程开始加上控制系统，但仅限于对液位、压力等数据的采集和控制设备的简单逻辑控制，控制方式简单粗放。往往是原料池液位到设定高限值开始进料，低于低限设定值停止，从不考虑对产气速度的影响。当原料成份变化时(纯畜禽粪水、纯秸秆或多种混合)控制方式也不变，对发酵温度也不能精确调节，更不会根据物料成份变化自动调度发酵温度。产气效率、污水处理指标都很低。

在申请号为201110425997.1的发明申请中，公开了一种基于云计算的远程实时沼气运行参量监测系统构建方法，该申请中，基于云计算技术，实现对检测对象配制专业秘钥，杜绝谎报瞒报检测结果，能够实现数据被篡改，但是该申请中，并不能实现对监测数据进行远程汇总和反馈调节。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于大数据云技术的沼气生产智能控制系统及控制方法，能够改善上述问题，能根据原料变化自动调整控制策略，使沼气生产实现智能控制，大大提高产气效率和污水处理效果。

本发明采用的技术方案如下：一种基于大数据云技术的沼气生产智能控制系统，包括通过智能网关连接云计算控制中心的现场控制单元，所述的云计算控制中心连接有远程控制端和智能手机；

所述的现场控制单元包括与智能网关相连接的PLC控制器及分别与PLC控制器相连接的工控计算机、现场仪表及现场控制设备；

所述的工控计算机用于显示所有生产数据并发出人工操作指令，通过PLC控制器发送到现场控制设备和现场仪表。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明通过对沼气生产过程各种数据的采集，利用云计算技术进行大数据分析，对厌氧发酵进行数学建模，引入人工智能控制理念，实现对沼气生产的智能控制，实现沼气生产的自动化、智能化和无人(值守)化；

2.本发明能够降低沼气生产运营成本并大大提高产气效率和污水处理效果。并随时随地可通过PC端或智能手机实现生产过程的全面监控，最大限度保障沼气生产的运行安全。

可选的，为更好的实现本发明，所述的现场控制设备包括分别与PLC控制器相连接的进料泵、气动阀及搅拌装置。通过采用进料泵，可以方便直接将原料泵入沼气池，各管道通过气动阀控制，利用PLC控制器控制气动阀的启闭，在沼气生产过程中，利用搅拌装置搅拌原料。

可选的，为更好的实现本发明，所述的现场仪表包括分别与PLC控制器相连接的液位变送器、压力变送器、温度变送器、物位变送器及流量变送器。通过液位变送器检测原料池、沼渣池等的液位，通过压力变送器检测沼气池设备的压力值，避免设备过压导致泄露，利用物位变送器器检测厌氧发酵罐物料的高度和沼气储量，利用流量变送器检测向厌氧发酵罐加入原料的量和产生沼气量。

可选的，为更好的实现本发明，还包括通过交换机与云计算控制中心相连接的硬盘录像机，在所述的硬盘录像机上连接有视频显示器。通过硬盘录像机，可以方便实时对沼气池内部状况以及生产车间状况进行检测，并且，可以通过远程设备进行监督。

可选的，为更好的实现本发明，还包括通过交换机与云计算控制中心相连接的网络摄像头。利用网络摄像头，可以实时检测生产场所的状况，实现对沼气生产的全面监控以及生产现场的远程可视化。

本发明还公开了一种基于大数据云技术的沼气生产智能控制方法，包括以下步骤：

S1：在沼气生产现场安装包括液位变送器、压力变送器、温度变送器、物位变送器及流量变送器在内的现场仪表，并将各现场仪表分别通过线路与PLC控制器相连接；

S2：在沼气生产现场安装包括进料泵、气动阀及搅拌装置在内的现场控制设备，并将各现场控制设备分别通过线路与PLC控制器相连接；

S3：在PLC控制器上连接工控计算机，用于接收现场仪表的数据并向现场控制设备发送控制指令；