基于虛擬儀器的沼氣發(fā)酵環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的研究.pdf

1、大型養(yǎng)殖場(chǎng)排放的畜禽糞便己成為環(huán)境污染的主要來(lái)源之一。在環(huán)境污染加劇，煤、石油等不可再生資源日益緊張的今天，沼氣發(fā)酵作為一種新型的變廢為寶、保護(hù)環(huán)境的方法，意義重大，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。發(fā)酵過(guò)程中，如何始終維持較高的產(chǎn)氣率，是檢驗(yàn)一個(gè)沼氣工程成功與否的標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)發(fā)酵工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)控是提高產(chǎn)氣率的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)前黑龍江省實(shí)施沼氣工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)基本成熟，但其發(fā)酵環(huán)境自動(dòng)控制水平相對(duì)較低，生產(chǎn)效率比較低下。沼氣發(fā)酵就是培養(yǎng)厭氧消

2、化菌，由于過(guò)程復(fù)雜，且黑龍江省地處高寒區(qū)，僅靠自然發(fā)酵難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必須對(duì)發(fā)酵過(guò)程的生物環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，為優(yōu)勢(shì)發(fā)酵菌提供良好的生長(zhǎng)與繁殖環(huán)境，才能維持較高的產(chǎn)氣率。其中發(fā)酵溫度、消化器負(fù)荷、pH值、壓力等工藝參數(shù)是沼氣發(fā)酵微生物繁殖環(huán)境的關(guān)鍵因素。 本文通過(guò)對(duì)發(fā)酵工藝原理及發(fā)酵過(guò)程的分析研究，確定溫度、壓力、液位、pH值等發(fā)酵工藝參數(shù)為研究對(duì)象。以傳感器技術(shù)、儀器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的虛擬儀器技術(shù)為開發(fā)平臺(tái)，充分利用計(jì)算機(jī)

3、獨(dú)具的運(yùn)算、存儲(chǔ)、回放、調(diào)用、顯示及文件管理等智能化功能對(duì)沼氣發(fā)酵環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行研究。以NI公司M系列數(shù)據(jù)采集(DAQ)卡PCI-6221為核心，結(jié)合相應(yīng)傳感器及信號(hào)調(diào)理電路，完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；在虛擬儀器軟件LabVIEW開發(fā)環(huán)境下，通過(guò)編程，對(duì)發(fā)酵過(guò)程中的上述關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與顯示，同時(shí)對(duì)歷史數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，以便日常管理和日后分析。溫度監(jiān)控子系統(tǒng)采用模糊控制算法，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)控。對(duì)DAQ采集信號(hào)中的干擾成分采用無(wú)限沖擊響應(yīng)濾波