沼氣遠程監控及控制系統的製作方法

2023-05-12 03:26:16

本發明屬於沼氣領域，尤其涉及一種沼氣遠程監控及控制系統。

背景技術：

我國是一個農業大國，人口眾多，人均資源佔有量低，農業廢棄物資源十分豐富。如何有效利用農業廢棄物資源，變廢為寶，是一項國家長期戰略。發展農村沼氣，替代石化能源，是解決農村人口的生活用能，可以防止農業汙染，減少疾病傳播，改善農村生態、生活環境，提高農民生活質量，降低化肥農藥使用量，改善土壤結構，增加農民收入。發展農村沼氣是建設循環農業和建設社會主義新農村的重要舉措，也為我國節能減排行動作出一項貢獻。

近幾年我國農村沼氣建設事業發展強勁，但是大部分沼氣工程未採用自動控制，少部分沼氣工程採用了簡單的自動控制，主要控制方式為液位自動控制及定時啟動進料、發酵罐攪拌等，部分工程有氣櫃高位時火炬自動點火安全排放控制。部分工程具有沼氣流量統計功能。在沼氣利用方面：發電機、鍋爐等用氣設備系統只實現了基本的自動化控制。在沼渣沼液處理方面：受設備性能及物料輸送等影響，自動化程度不高。以上現有技術均為實現對沼氣生產過程中的遠程監控以及控制、未對沼氣生產過程中液位和壓力等數據的收集。

技術實現要素：

針對現有技術提到的目前沼氣項目未實現遠程監控及控制、未對沼氣生產過程中液位和壓力等數據的收集等問題。本發明提供了一種沼氣遠程監控及控制系統，實現了沼氣生產中溫度、流量、液位和壓力等數據的收集、整理，並實現了現場設備的遠程監控以及控制等問題，充分的發揮了沼氣生產潛力、提高了運行效率，並且降低了現場人員的勞動強度。

本發明的具體方案如下：

沼氣遠程監控及控制系統，包括總部控制中心、現場交換機、現場觸摸顯示屏、現場顯示器、網絡視頻錄像機、網絡攝像頭、電氣控制櫃、現場設備、現場儀表。

所述總部控制中心通過tcp/ip協議，經現場交換機轉發電信號後與控制模塊和網絡視頻錄像機通信，所述總部控制中心可以控制現場設備的運行，並且可對現場設備的運行周期進行設定。

所述現場交換機與控制模塊和網絡攝視頻錄像機連接，所述現場交換機用於轉發電信號，使得總部控制中心能夠通過tcp/ip協議與控制模塊和網絡視頻錄像機通信，實現總部控制中心能夠觀看現場監控畫面，同時收集現場生產數據。

所述控制模塊安裝於電氣控制櫃，與現場儀表、現場觸摸顯示屏連接，並通過繼電器與現場設備連接，用於控制現場設備的自動化運行、現場生產數據的採集，並將生產數據傳輸回總部控制中心和現場觸摸顯示屏。

所述電氣控制櫃安裝於配電控制室，電氣控制櫃設置有自動模式和手動模式，當電氣控制櫃為自動模式時，現場設備通過控制模塊實現自動化控制，並且可以通過總部控制中心和現場觸摸顯示屏進行相應的控制。當電氣控制櫃為手動模式時，現場工作人員通過操作電氣控制柜上的控制按鈕對現場設備進行控制。

所述網絡視頻錄像機與現場顯示器和網絡攝像頭連接，用於存儲監控畫面保證儲存不低於7天的監控畫面，並將監控畫面傳輸到現場顯示器，使得現場顯示器能夠觀看現場監控畫面。所述現場顯示器安裝於配電控制室內。

優選的，網絡攝像頭分別用於監控調節池、沼液暫存池、配電控制室控制櫃、鍋爐、發電機、溼式氣櫃壓力表和現場整體監控畫面，但不限定於以上監控畫面。

所述現場設備包括：進料泵、沼液泵、攪拌電機、固液分離機、內循環泵、外循環泵、頂攪拌電機。

所述現場儀表包括：溫度探頭、液位傳感器、沼氣壓力表和流量計。

具體的，所述溫度探頭共有4個，分別安裝於三個發酵罐上和鍋爐房內的熱水箱上。所述安裝於發酵罐上的溫度探頭，用於檢測發酵罐內的溫度是否符合中溫發酵的標準。所述安裝於熱水箱上的溫度探頭，用於檢測熱水箱內熱水溫度是否符合發酵罐加溫與保溫標準。

所述液位傳感器共有2個，分別安裝於調節池和沼液暫存池內，所述安裝於調節池內的液位傳感器用於檢測調節池內原料，當液位傳感器達到高液位時，聲光報警器進行報警，以便工作人員停止集料池內的電機運行，從而停止向調節池內輸送原料，同時當液位傳感器處於上位時，控制模塊控制調節池內的攪拌電機啟動，當攪拌電機運行2分鐘後，啟動3臺進料泵中的其中1臺，當1臺進料泵停止運行後，方可啟動另1臺進料泵，使得有序的向3個發酵罐中輸送原料。

所述安裝於沼液暫存池內的液位傳感器，用於檢測沼液暫存池中沼液液位，當沼液傳感器處於上位時，控制模塊控制攪拌電機啟動，攪拌電機運行2分鐘後，啟動沼液泵和固液分離機，當液位傳感器處於下位時，自動停止攪拌電機、沼液泵和固液分離機。

所述沼氣壓力表用於檢測溼式氣櫃內的壓力是否超出額定承載量。

所述流量計安裝於發酵罐到溼式氣櫃的沼氣管道內，用於檢測管道內沼氣流量是否正常。

與現有技術相比本發明的有益效果：本發明通過控制模塊實現了現場設備的自動化運行、通過遠程監控視現場生產狀態，通過遠程控制對現場各設備進行相應的控制，保證現場生產有效運行。並且通過控制模塊對現場生產數據進行收集和整理，並將數據傳輸到總部控制中心和現場觸摸顯示屏。本發明實現了對現場各設備的自動化控制、遠程控制、遠程監控以及現場生產數據的整理，從而提高現場設備的運行效率、能夠及時的發現技術故障並進行處理、並且降低了現場工作人員的勞動強度。

附圖說明

圖1為本發明的系統示意圖；

圖2為本發明的現場布局圖；

附圖標記說明：1、調節池；2、發酵罐；3、溼式氣櫃；4、鍋爐房；5、配電控制室；6、沼液暫存池。

實施方式

為了便於理解本發明，下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明進行詳細的說明。

如圖1和圖2所示的一種沼氣遠程監控及控制系統包括：總部控制中心、現場交換機、與現場交換機相連接的控制模塊和網絡視頻錄像機、與網絡視頻錄像機相連接的網絡攝像頭和現場顯示屏，所述控制模塊連接有現場設備、現場儀表和現場觸摸顯示屏。

所述網絡攝像頭用於監控調節池1、沼液暫存池6、配電控制室5控制櫃、鍋爐、發電機、溼式氣櫃3壓力表和現場整體監控畫面，但不限定於以上監控畫面。

所述網絡攝像頭與網絡視頻錄像機連接，通過區域網傳輸監控畫面，網絡視頻錄像機通過tcp/ip協議，經現場交換機轉發電信號後，將監控畫面傳輸回總部控制中心。同時網絡視頻錄像機通過數據線與現場顯示屏連接，並將監控畫面傳輸到現場顯示屏。

所述現場儀表包括：安裝於調節池1和沼氣暫存池6的液位傳感器、安裝於溼式氣櫃3的沼氣壓力表、安裝於3個發酵罐2和鍋爐房4熱水箱上的溫度探頭、安裝於發酵罐2到溼式氣櫃3沼氣管道內的流量計。

所述現場設備包括：進料泵、沼液泵、攪拌電機、固液分離機、內循環泵、外循環泵、頂攪拌電機。

具體的，所述安裝於調節池1內的液位傳感器用於檢測調節池1內的原料液位，當調節池1內原料液位處於高位時，聲光報警器發出報警信號，工作人員發現聲光報警器發出報警信號後，立刻關閉集料池內的電機運行，從而停止集料池向調節池1內輸送原料，避免工作人員需要隨時觀察調節池1內的原料液位。同時當液位傳感器處於上位時，控制模塊接收到控制信號後，控制調節池1內的攪拌電機啟動，當攪拌電機運行2分鐘後，啟動3臺進料泵中的其中1臺，當1臺進料泵停止運行後，方可啟動另1臺進料泵，使得有序的向3個發酵罐2中輸送原料。

所述安裝於沼液暫存池6的液位傳感器用於檢測沼液暫存池6中的沼液液位，當沼液液位處於高位時，通過控制模塊控制攪拌電機運行，攪拌電機運行2分鐘後，控制沼液泵和固液分離機啟動，當液位傳感器處於下位時，自動停止啟動攪拌電機、沼液泵和固液分離機。

所述安裝於溼式氣櫃3的沼氣壓力表，用於檢測溼式氣櫃3內的壓力是否正常，並且可以通過沼氣壓力表判斷溼式氣櫃中的沼氣含量大概是多少，其沼氣壓力表旁安裝有一個網絡攝像頭，用於總部控制中心和現場顯示器查看溼式氣櫃3內的壓力是否正常。當總部控制中心或現場顯示器通過網絡攝像頭查看到沼氣壓力表的壓力值超出額定範圍時，立即通知現場相應人員進行處理。

所述安裝於發酵罐2內的溫度探頭，用於檢測發酵罐2內的溫度是否符合中溫發酵的標準，並將檢測數據傳輸到控制模塊，控制模塊通過tcp/ip協議，經交換機轉發電信號後，將檢測數據傳輸回總部控制中心，並且通過控制模塊將檢測數據傳輸到現場觸摸顯示屏，便於現場工作人員和總部工作人員掌控發酵罐內的溫度情況。

所述發酵罐2內安裝有頂攪拌電機，所述頂攪拌電機通過控制模塊控制運行，並設置有軟啟動，使得原料能夠充分發酵。

所述安裝於鍋爐房4熱水箱上的溫度探頭，用於檢測熱水箱中的水溫是否符合發酵罐1加溫與保溫標準，並將檢測數據通過tcp/ip協議，經交換機轉發電信號後，將檢測數據傳輸回總部控制中心，同時通過控制模塊將信號傳輸到現場觸摸顯示屏。當熱水箱中水溫不符合發酵罐2加溫與保溫標準時，通過控制模塊控制與熱水箱連接的內循環泵或外循環泵，達到水箱內水溫溫度升溫或降溫的目的，使得水箱中的溫度符合發酵罐2加溫與保溫的標準。

所述安裝於發酵罐2到溼式氣櫃3沼氣管道內的流量計，用於檢測沼氣流量是否正常，並將檢測數據通過tcp/ip協議，經交換機轉發電信號後，將檢測數據傳輸回總部控制中心，同時通過控制模塊將信號傳輸到現場觸摸顯示屏。

進一步的，現場設備可通過總部控制中心和現場觸摸顯示屏進行控制，以及對現場設備的運行周期進行設定。

具體的，當總部控制中心下發控制命令後，通過tcp/ip協議，經交換機轉發信號後，將控制信息發送到控制模塊，控制模塊接收到指令後與預先設定指令匹配，匹配成功後控制現場設備運行。

所述現場觸摸顯示屏與控制模塊連接，現場觸控螢幕直接下發控制指令到控制模塊，控制模塊接收到指令後與預先設定指令匹配，匹配成功後控制現場設備運行。

下面通過調節池設備的啟停舉例，對遠程控制進行詳細的說明。

當工作人員通過監控視頻觀看到沼氣壓力表的壓力值過小，且不能滿足當天用戶的需求時，現場工作人員通過現場觸摸顯示屏設置調節池1內三臺進料泵和攪拌電機的啟動時間點和工作時間，將控制信息發送到控制模塊，控制模塊接收控制信息後，控制現場設備運行。

同時可通過總部控制中心進行控制，具體的為，總部控制中心設置調節池1內3臺進料泵和攪拌電機的啟動時間點和工作時間，通過tcp/ip協議，經現場交換機將控制信號發送到控制模塊，控制模塊控制現場設備運行。