好氧发酵自动控制系统的研究

发布时间：2021-05-23 12:13

　　传统农业生产中,堆肥的主要控制操作包括搅拌、翻堆、通风。通常按照特定周期进行人工翻抛,实现对发酵堆体内部环境的再调节。这种人工控制方式不仅费时费力,控制精度难以保障,而且难以对堆肥中各项环境参数进行采集,不利于掌握堆肥过程中的环境变化。反应器式好氧堆肥由于具有堆肥周期短、占地面积小、易实现自动化控制、污染程度较低等特点,存在良好的研究潜力和应用前景。利用反应器进行好氧发酵处理,将电气设备和机械设备相结合,实现监测—控制一体化的工艺流程,在减少人工劳动支出的同时,提高控制效率,对农业废弃物的处理和农业生产具有着显著的意义。本文在前人研究成果的基础上,进行了以下研究工作:（1）针对好氧堆肥过程中相关的环境监测和控制操作,设计了一套好氧堆肥下位机控制器。该设备基于arm7芯片lpc2387进行开发,外接液晶触控屏。将搅拌器、鼓风机等控制设备的电气接口对接到控制器指定接口,通过触控屏进行相关设置,即可激活电气通道实现相关的控制操作。通过触控屏进行参数设置,能够将各个控制设备在手动控制模式、定时控制模式、周期控制模式和自动控制模式之间进行切换。控制器能够对接传感器设备,控制传感器对堆肥反应器内部... 

【文章来源】：黑龙江八一农垦大学黑龙江省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题背景、研究目的和意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 研究的目的
        1.1.3 研究的意义
    1.2 国内外研究动态和趋势
        1.2.1 国外的研究现状
        1.2.2 国内的研究发展
        1.2.3 国内外研究现状总结
        1.2.4 好氧发酵设备的研究重点与发展趋势
    1.3 研究目标、内容和技术路线
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 研究目标
        1.3.3 研究内容和方案
        1.3.4 技术路线
2 好氧发酵自动控制设备的设计与开发
    2.1 好氧堆肥实验中的主要环境变量及控制方式
        2.1.1 好氧堆肥实验中的主要环境因素
        2.1.2 好氧堆肥实验中的主要控制方式
    2.2 检测设备与控制设备的选型
        2.2.1 传感器的选择
        2.2.2 控制设备的选择
    2.3 下位机控制器的设计与开发
        2.3.1 下位机硬件部分结构
        2.3.2 下位机控制器的开发流程
        2.3.3 下位机控制器的功能设计
    2.4 好氧堆肥数据库的设计与开发
        2.4.1 好氧堆肥数据库的开发流程
        2.4.2 好氧堆肥数据库的设计
    2.5 上位机监测软件的设计与开发
        2.5.1 上位机监测软件的开发流程
        2.5.2 上位机监测软件的功能设计
    2.6 通讯模块的设计与搭建
    2.7 本章小结
3 好氧发酵自动控制系统性能验证试验与测试
    3.1 好氧发酵自动控制系统的验证试验设计
        3.1.1 试验材料
        3.1.2 试验方法
    3.2 试验结果与分析
        3.2.1 设备性能检验
        3.2.2 试验过程中温度采集数据
        3.2.3 试验过程中湿度采集数据
        3.2.4 试验过程中氧气采集数据
    3.3 本章小结
4 基于模糊PID控制的反应器式好氧堆肥通风方式的研究
    4.1 堆肥通风控制算法解析
    4.2 PID控制原理
        4.2.1 位置式PID
        4.2.2 增量式PID
    4.3 模糊控制原理
    4.4 模糊PID控制器设计
        4.4.1 PID初值整定
        4.4.2 模糊控制规则设计
    4.5 不同堆肥阶段氧气消耗速率与氧气浓度的拟合关系
    4.6 通风过程中氧气浓度的传递函数模型
    4.7 模糊PID控制效果仿真
    4.8 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
    个人情况
    教育背景
    科研经历
    在学期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]有机固废堆肥过程的水分平衡模型研究进展[J]. 石晓晓,陈同斌,郑国砥,高定.  中国土壤与肥料. 2019(06)
[2]生活垃圾有机肥制造设备的设计与试验[J]. 黄晶晶,戴思慧,张良,胡鹤鸣,熊兴耀,李明.  湖南农业大学学报(自然科学版). 2019(03)
[3]城市污泥与稻草混合堆肥氧气消耗的通风量优化研究[J]. 安玉亭,刘彬,薛丹丹,王立波,贾媛媛,吴永波,原宝东.  中国土壤与肥料. 2019(01)
[4]好氧堆肥中通风工艺与参数研究进展[J]. 徐鹏翔,王越,杨军香,李季.  农业环境科学学报. 2018(11)
[5]农业物联网技术发展趋势预测[J]. 张建华,孔繁涛,吴建寨,韩书庆,曹姗姗,张晶.  农业展望. 2018(09)
[6]智能型规模化膜覆盖好氧堆肥系统设计与试验[J]. 孙晓曦,崔儒秀,马双双,韩鲁佳,黄光群.  农业机械学报. 2018(10)
[7]序批式好氧发酵一体化反应器的研制与验证[J]. 冯康,赵立欣,孟海波,沈玉君,周海宾,程红胜,王黎明.  环境工程学报. 2018(08)
[8]中国农业物联网及“互联网+农业”进展[J]. 郭亚,朱南阳,夏倩,燕浩明,徐誉,蒋永年.  世界农业. 2018(07)
[9]基于LabVIEW智能曲房测控系统研发[J]. 候山山,黄丹平,张芯豪,徐同旭,郭康,李志荣.  食品工业. 2018(05)
[10]有机肥施用现状和发展前景[J]. 张海艳.  山西农经. 2018(02)

博士论文
[1]基于人工智能和代谢调控的典型好氧发酵过程在线控制和故障诊断[D]. 丁健.江南大学 2014
[2]畜禽粪便高温堆肥机理与应用研究[D]. 李吉进.中国农业大学 2004

硕士论文
[1]基于ZigBee无线自组网的堆肥发酵过程监控系统的设计与实现[D]. 辛祥彬.天津大学 2017
[2]基于模糊PID控制的电锅炉温度控制系统的研究[D]. 路桂明.哈尔滨理工大学 2007
[3]城市生活垃圾高温好氧堆肥工艺优化研究[D]. 文昊深.重庆大学 2004



本文编号：3202503