本發(fā)明屬于垃圾焚燒處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種垃圾焚燒前狀態(tài)可視化控制裝置，通過設(shè)置的多個數(shù)據(jù)采集裝置和狀態(tài)控制模塊，實現(xiàn)將垃圾焚燒前狀態(tài)以直觀的形式展現(xiàn)，指導(dǎo)工作人員進行垃圾焚燒。

背景技術(shù)：
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我國由于人口基數(shù)大，因此全國產(chǎn)生的垃圾總量也非常巨大；目前，我國現(xiàn)階段垃圾處理的主要方式是掩埋，污染過于嚴(yán)重，因此，各地正在大力普及垃圾焚燒處理；垃圾焚燒廠每天要焚燒大量的垃圾，從而產(chǎn)生一個問題，垃圾焚燒時為了使垃圾充分燃燒，焚燒爐需要換氣，但啟動過于頻繁會對風(fēng)機造成損害；同時垃圾焚燒往往會產(chǎn)生有害氣體，對染垃圾焚燒爐一般會帶有有害氣體的凈化裝置，但是凈化裝置的處理能有限，往往產(chǎn)生過多的有害氣體有一部分并不能得到處理；為了解決這個問題，就要使垃圾焚燒時降低有害氣體的產(chǎn)生，這時涉及到一個均勻焚燒的問題，所以在焚燒垃圾時將發(fā)熱量相同或相似的垃圾投入燃燒爐至關(guān)重要，而生活垃圾由于其自身特性具有水分多且含水不均勻、易燃品與非易燃品混合等特點，所以對垃圾吊車操控員的經(jīng)驗要求較高，且即使是有經(jīng)驗的操控員也很難一直做到均勻燃燒；因此，尋求一種推測垃圾池中各個地方垃圾的適合燃燒程度并以可視化圖像的形式呈現(xiàn)給操控員的垃圾焚燒前狀態(tài)可視化控制裝置具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，尋求設(shè)計一種垃圾焚燒前狀態(tài)可視化控制裝置，通過設(shè)置的多個數(shù)據(jù)采集裝置和狀態(tài)控制模塊，實現(xiàn)將垃圾焚燒前狀態(tài)以直觀的形式展現(xiàn)，指導(dǎo)工作人員進行垃圾焚燒。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的垃圾焚燒前狀態(tài)可視化控制裝置的主體結(jié)構(gòu)包括狀態(tài)控制模塊、垃圾計量裝置、車輛識別裝置、PLC通信盤柜、PLC通信分盤、抓斗捕捉裝置、自動助燃裝置、垃圾場、垃圾吊車、焚燒爐、傳送帶、溫度傳感器和網(wǎng)盤；狀態(tài)控制模塊獨立設(shè)置在工作現(xiàn)場外部與垃圾計量裝置、車輛識別裝置、PLC通信盤柜、抓斗捕捉裝置、溫度傳感器和網(wǎng)盤電信號連接，以便讀取各裝置的數(shù)據(jù)并顯示垃圾焚燒狀態(tài)；垃圾計量裝置設(shè)置在垃圾場的外部一側(cè)，以便將垃圾車編碼并記錄垃圾車進出前后的重量和進出時間，車輛識別裝置設(shè)置在垃圾計量裝置的一側(cè)，以便識別并記錄進入垃圾場的垃圾車車牌、進入時間和投入垃圾地點，垃圾計量裝置內(nèi)部設(shè)置有網(wǎng)盤，網(wǎng)盤分別與垃圾計量裝置、車輛識別裝置和狀態(tài)控制模塊電信息連接，以便收集存儲垃圾計量裝置和車輛識別裝置記錄的數(shù)據(jù)并傳送至狀態(tài)控制模塊；垃圾場上設(shè)置有多個垃圾吊車，以便抓取攪拌和移動垃圾，每個垃圾吊車內(nèi)分別設(shè)置有一個PLC通信分盤，以便監(jiān)視、記錄和控制垃圾吊車的運行，在垃圾吊車的外部設(shè)置有PLC通信盤柜，PLC通信盤柜一端分別與各PLC通信分盤電信息連接，另一端與狀態(tài)控制模塊電信息連接，以便收集PLC通信分盤的數(shù)據(jù)并將其傳送至狀態(tài)控制模塊中；抓斗捕捉裝置設(shè)置在垃圾吊車的一側(cè)與狀態(tài)控制模塊電信息連接，以便捕捉抓斗工作實時圖像、下落垃圾塊大小及其下落速度；焚燒爐設(shè)置在垃圾場的外部一側(cè)通過傳送帶與垃圾場連接，焚燒爐內(nèi)設(shè)置有自動助燃裝置，自動助燃裝置與PLC通信盤柜電信息連接，以便控制焚燒爐工作并形成垃圾發(fā)熱量數(shù)據(jù)傳送至PLC通信盤柜中；垃圾場內(nèi)部設(shè)置有多個溫度傳感器，溫度傳感器與PLC通信盤柜電信息連接，以便將垃圾場內(nèi)的垃圾溫度數(shù)據(jù)傳送至PLC通信盤柜中。

本發(fā)明涉及的狀態(tài)控制模塊的主體結(jié)構(gòu)包括界面單元、數(shù)據(jù)庫、邏輯控制單元和監(jiān)控單元；邏輯控制單元讀取網(wǎng)盤和PLC通信盤柜中的數(shù)據(jù)進行計算并存儲在數(shù)據(jù)庫中，同時將處理數(shù)據(jù)傳送至外部各個部件以便控制各部件工作；數(shù)據(jù)庫連接界面單元與邏輯控制單3，界面單元讀取存入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)并進行可視化處理，以便顯示垃圾焚燒整體的狀態(tài)；監(jiān)控單元分別與界面單元和邏輯控制單元單向連接，以便監(jiān)視或報警兩者的運行狀態(tài)。

本發(fā)明涉及的狀態(tài)控制模塊與網(wǎng)盤通過以太網(wǎng)形式通信連接；狀態(tài)控制模塊與PLC通信盤柜通過三菱MC協(xié)議形式通信連接；PLC通信分盤與PLC通信盤柜之間通過H環(huán)網(wǎng)通信協(xié)議形式通信連接。

本發(fā)明涉及的PLC通信盤柜的主體結(jié)構(gòu)包括PLC、電源、交換機、繼電器和輸入輸出端子，PLC通信盤柜上部固定設(shè)置有PLC，以便采集數(shù)據(jù)、進行邏輯運算和保存數(shù)據(jù)；電源設(shè)置在PLC通信盤柜的上部為PLC通信盤柜供電；電源右側(cè)設(shè)置有交換機，以便連接外部設(shè)備；繼電器固定設(shè)置在電源的下方，以便控制整個盤柜的通斷，接收的輸出信號并做保持處理；輸入輸出電子固定設(shè)置在繼電器的下方，以便輸入或輸出數(shù)據(jù)。

本發(fā)明涉及的通過垃圾焚燒前狀態(tài)可視化控制裝置實現(xiàn)的一種垃圾焚燒前狀態(tài)可視化方法的主要步驟包括：

(1)獲取垃圾蓬松度

將垃圾場底面分為單位面積為S的多個正方形小塊，以此為單位確定其上的垃圾焚燒前狀態(tài)，投入該單位面積S中的垃圾重量M由狀態(tài)控制模塊從垃圾計量裝置和PLC通信盤柜中存儲的對應(yīng)位置的垃圾吊車內(nèi)的PLC通信分盤所記錄的數(shù)據(jù)計算得出，狀態(tài)控制模塊再通過PLC通信盤柜存儲的對應(yīng)位置的垃圾吊車內(nèi)的PLC通信分盤所記錄的垃圾吊車活動高度，以及提取數(shù)據(jù)庫中提前錄入的車牌信息與車輛識別裝置記錄的車牌匹配的垃圾車傾倒垃圾的位置和次數(shù)計算出S面積上的垃圾塊高度H，從而可以得出垃圾蓬松度為M/SH，記為ρ；

(2)獲取垃圾攪拌次數(shù)

PLC通信分盤記錄對應(yīng)的垃圾吊車對面積S上的垃圾進行的攪拌次數(shù)N，并將數(shù)據(jù)記錄在PLC通信盤柜中，狀態(tài)控制模塊讀取PLC通信盤柜中的數(shù)據(jù)獲得垃圾的攪拌次數(shù)N；

(3)獲取垃圾燃燒前溫度

垃圾場中設(shè)置的溫度傳感器獲得S面積上垃圾焚燒前的平均溫度T，并存儲在PLC通信盤柜中，狀態(tài)控制模塊讀取PLC通信盤柜中的數(shù)據(jù)獲得垃圾焚燒前的平均溫度T；

(4)獲取垃圾含熱量

自動助燃裝置記錄一定時間一定體積的垃圾的燃燒產(chǎn)生的總熱量數(shù)據(jù)，并存儲在PLC通信盤柜中，狀態(tài)控制模塊讀取PLC通信盤柜中的一定體積的垃圾產(chǎn)生的總熱量數(shù)據(jù)，即可計算得出單位體積垃圾的含熱量，進而計算得出SH體積上的垃圾含熱量Q；

(5)獲取垃圾存放時間

車輛識別裝置記錄垃圾車投入垃圾的時刻和垃圾車投入垃圾的位置，并將上述數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)盤中，狀態(tài)控制模塊讀取網(wǎng)盤中的數(shù)據(jù)計算得出S面積上垃圾存放時間t；

(6)安定度獲取

將存儲在狀態(tài)控制模塊中的邏輯控制單元讀取由步驟(1)獲取的垃圾的蓬松度ρ、步驟(2)獲取的垃圾攪拌次數(shù)N、步驟(3)獲取的垃圾燃燒前溫度T、步驟(4)獲取的垃圾含熱量Q和步驟(5)獲取的垃圾存放時間t，將上述數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中，并在邏輯控制單元中通過模型中處理：

安定度＝50+(ρ₀/ρ-1)×A+(N/N₀-1)×B+(T/T₀-1)×C+(Q/Q₀-1)×D+(t/t₀-1)×E+α×F

其中，A、B、C、D和E分別為各對應(yīng)項的調(diào)整系數(shù)，A+B+C+D+E＝50，其中0＜A≤15，0＜B≤15，0＜C≤15，0＜D≤15，0＜E≤15；其中：

ρ₀為標(biāo)準(zhǔn)蓬松度，可以在界面單元手動設(shè)置，0.1<ρ₀<0.4，單位為噸每立方米；

N₀為標(biāo)準(zhǔn)移動次數(shù)，可以在界面單元手動設(shè)定，0≤N₀≤10；

T₀為標(biāo)準(zhǔn)溫度，可以在界面單元手動設(shè)定，10≤T₀≤30，單位為攝氏度；

Q₀為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)熱量，可以在界面單元手動設(shè)定，9000≤Q₀≤11000，單位為千焦每千克；

t₀為標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過時間，可以在界面單元手動設(shè)定，48≤t₀≤96，單位為小時；

α為安定度校正項，根據(jù)不同高度校正安定度的計算偏差，可以在界面單元手動設(shè)定，-10<α<0；

F:安定度校正項系數(shù)，調(diào)整校正項大小，可以在界面單元手動設(shè)定，0<F<1；

處理之后得S面積上垃圾的安定度大小，并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中；

(7)界面可視化顯示

界面單元讀取數(shù)據(jù)庫中所存儲的數(shù)據(jù)，以圖像、圖標(biāo)、報表或曲線圖的形式展現(xiàn)，以便供操作人員參考。

本發(fā)明涉及的一種垃圾焚燒前可視化控制裝置的主體結(jié)構(gòu)

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過設(shè)置PLC通信盤柜實現(xiàn)了多個裝置數(shù)據(jù)的共同采集和存儲；其設(shè)置的狀態(tài)控制模塊能夠?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)處理存儲并以具體直觀的形式展現(xiàn)；其原理簡單，結(jié)構(gòu)可靠，可視化好，狀態(tài)反應(yīng)準(zhǔn)確，應(yīng)用環(huán)境良好。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖2為本發(fā)明涉及的PLC通信盤柜的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖3為本發(fā)明涉及的狀態(tài)控制模塊的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖4為本發(fā)明涉及的垃圾場可視化3D顯示狀態(tài)。

圖5為本發(fā)明涉及的垃圾場可視化切面顯示狀態(tài)。

圖6為本發(fā)明涉及的垃圾焚燒前狀態(tài)可視化方法的流程原理示意框圖。

具體實施方式：

下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：

本實施例涉及的一種垃圾焚燒錢可視化控制裝置的主體結(jié)構(gòu)包括狀態(tài)控制模塊1、垃圾計量裝置2、車輛識別裝置3、PLC通信盤柜4、PLC通信分盤5、抓斗捕捉裝置6、自動助燃裝置7、垃圾場8、垃圾吊車9、焚燒爐10、傳送帶11、溫度傳感器12和網(wǎng)盤13；狀態(tài)控制模塊1獨立設(shè)置在工作現(xiàn)場外部與垃圾計量裝置2、車輛識別裝置3、PLC通信盤柜4、抓斗捕捉裝置6、溫度傳感器12和網(wǎng)盤13電信號連接，以便讀取各裝置的數(shù)據(jù)并顯示垃圾焚燒狀態(tài)；垃圾計量裝置2設(shè)置在垃圾場8的外部一側(cè)，以便將垃圾車編碼并記錄垃圾車進出前后的重量和進出時間，車輛識別裝置3設(shè)置在垃圾計量裝置2的一側(cè)，以便識別并記錄進入垃圾場的垃圾車車牌、進入時間和投入垃圾地點，垃圾計量裝置2內(nèi)部設(shè)置有網(wǎng)盤13，網(wǎng)盤13分別與垃圾計量裝置2、車輛識別裝置3和狀態(tài)控制模塊1電信息連接，以便收集存儲垃圾計量裝置2和車輛識別裝置3記錄的數(shù)據(jù)并傳送至狀態(tài)控制模塊1；垃圾場8上設(shè)置有多個垃圾吊車9，以便抓取攪拌和移動垃圾，每個垃圾吊車內(nèi)分別設(shè)置有一個PLC通信分盤5，以便監(jiān)視、記錄和控制垃圾吊車9的運行，在垃圾吊車9的外部設(shè)置有PLC通信盤柜4，PLC通信盤柜4一端分別與各PLC通信分盤5電信息連接，另一端與狀態(tài)控制模塊1電信息連接，以便收集PLC通信分盤5的數(shù)據(jù)并將其傳送至狀態(tài)控制模塊1中；抓斗捕捉裝置6設(shè)置在垃圾吊車9的一側(cè)與狀態(tài)控制模塊1電信息連接，以便捕捉抓斗工作實時圖像、下落垃圾塊大小及其下落速度；焚燒爐10設(shè)置在垃圾場8的外部一側(cè)通過傳送帶11與垃圾場8連接，焚燒爐10內(nèi)設(shè)置有自動助燃裝置7，自動助燃裝置7與PLC通信盤柜4電信息連接，以便控制焚燒爐工作并形成垃圾發(fā)熱量數(shù)據(jù)傳送至PLC通信盤柜4中；垃圾場內(nèi)部設(shè)置有多個溫度傳感器12，溫度傳感器12與PLC通信盤柜4電信息連接，以便將垃圾場8內(nèi)的垃圾溫度數(shù)據(jù)傳送至PLC通信盤柜4中。

本實施例涉及的狀態(tài)控制模塊1的主體結(jié)構(gòu)包括界面單元101、數(shù)據(jù)庫102、邏輯控制單元103和監(jiān)控單元104；邏輯控制單元103讀取網(wǎng)盤13和PLC通信盤柜4中的數(shù)據(jù)進行計算并存儲在數(shù)據(jù)庫102中，同時將處理數(shù)據(jù)傳送至外部各個部件以便控制各部件工作；數(shù)據(jù)庫102連接界面單元101與邏輯控制單元103，界面單元101讀取存入數(shù)據(jù)庫102中的數(shù)據(jù)并進行可視化處理，以便顯示垃圾焚燒整體的狀態(tài)；監(jiān)控單元104分別與界面單元101和邏輯控制單元103單向連接，以便監(jiān)視或報警兩者的運行狀態(tài)。

本實施例涉及的狀態(tài)控制模塊1與網(wǎng)盤13通過以太網(wǎng)形式通信連接；狀態(tài)控制模塊1與PLC通信盤柜4通過三菱MC協(xié)議形式通信連接；PLC通信分盤5與PLC通信盤柜4之間通過H環(huán)網(wǎng)通信協(xié)議形式通信連接。

本實施例涉及的PLC通信盤柜4的主體結(jié)構(gòu)包括PLC、電源401、交換機402、繼電器403和輸入輸出端子404，PLC通信盤柜4上部固定設(shè)置有PLC，以便采集數(shù)據(jù)、進行邏輯運算和保存數(shù)據(jù)；電源401設(shè)置在PLC通信盤柜4的上部為PLC通信盤柜4供電；電源401右側(cè)設(shè)置有交換機402，以便連接外部設(shè)備；繼電器403固定設(shè)置在電源401的下方，以便控制整個盤柜的通斷，接收接收PLC的輸出信號并做保持處理；輸入輸出電子404固定設(shè)置在繼電器403的下方，以便輸入或輸出數(shù)據(jù)。

本實施例涉及的垃圾焚燒前狀態(tài)可視化方法，其主要步驟包括：

(1)獲取垃圾蓬松度

將垃圾場8底面分為單位面積為S的多個正方形小塊，以此為單位確定其上的垃圾焚燒前狀態(tài)，投入該單位面積S中的垃圾重量M由狀態(tài)控制模塊1從垃圾計量裝置2和PLC通信盤柜4中存儲的對應(yīng)位置的垃圾吊車9內(nèi)的PLC通信分盤5所記錄的數(shù)據(jù)計算得出，狀態(tài)控制模塊1再通過PLC通信盤柜4存儲的對應(yīng)位置的垃圾吊車9內(nèi)的PLC通信分盤5所記錄的垃圾吊車活動高度，以及提取數(shù)據(jù)庫102中提前錄入的車牌信息與車輛識別裝置記錄的車牌匹配的垃圾車傾倒垃圾的位置和次數(shù)計算出S面積上的垃圾塊高度H，從而可以得出垃圾蓬松度為M/SH，記為ρ；

(2)獲取垃圾攪拌次數(shù)

PLC通信分盤5記錄對應(yīng)的垃圾吊車9對面積S上的垃圾進行的攪拌次數(shù)N，并將數(shù)據(jù)記錄在PLC通信盤柜4中，狀態(tài)控制模塊1讀取PLC通信盤柜4中的數(shù)據(jù)獲得垃圾的攪拌次數(shù)N；

(3)獲取垃圾燃燒前溫度

垃圾場8中設(shè)置的溫度傳感器12獲得S面積上垃圾焚燒前的平均溫度T，并存儲在PLC通信盤柜4中，狀態(tài)控制模塊1讀取PLC通信盤柜4中的數(shù)據(jù)獲得垃圾焚燒前的平均溫度T；

(4)獲取垃圾含熱量

自動助燃裝置7記錄一定時間一定體積的垃圾的燃燒產(chǎn)生的總熱量數(shù)據(jù)，并存儲在PLC通信盤柜4中，狀態(tài)控制模塊1讀取PLC通信盤柜4中的一定體積的垃圾產(chǎn)生的總熱量數(shù)據(jù)，即可計算得出單位體積垃圾的含熱量，進而計算得出SH體積上的垃圾含熱量Q；

(5)獲取垃圾存放時間

車輛識別裝置3記錄垃圾車投入垃圾的時刻和垃圾車投入垃圾的位置，并將上述數(shù)據(jù)存儲在網(wǎng)盤13中，狀態(tài)控制模塊1讀取網(wǎng)盤13中的數(shù)據(jù)計算得出S面積上垃圾存放時間t；

(6)安定度獲取

將存儲在狀態(tài)控制模塊1中的邏輯控制單元103讀取由步驟(1)獲取的垃圾的蓬松度ρ、步驟(2)獲取的垃圾攪拌次數(shù)N、步驟(3)獲取的垃圾燃燒前溫度T、步驟(4)獲取的垃圾含熱量Q和步驟(5)獲取的垃圾存放時間t，將上述數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫中，并在邏輯控制單元103中通過模型中處理：

安定度＝50+(ρ₀/ρ-1)×A+(N/N₀-1)×B+(T/T₀-1)×C+(Q/Q₀-1)×D+(t/t₀-1)×E+α×F

其中，A、B、C、D和E分別為各對應(yīng)項的調(diào)整系數(shù)，A+B+C+D+E＝50，其中0＜A≤15，0＜B≤15，0＜C≤15，0＜D≤15，0＜E≤15；其中：

ρ₀為標(biāo)準(zhǔn)蓬松度，可以在界面單元101手動設(shè)置，0.1<ρ₀<0.4，單位為噸每立方米；

N₀為標(biāo)準(zhǔn)移動次數(shù)，可以在界面單元101手動設(shè)定，0≤N₀≤10；

T₀為標(biāo)準(zhǔn)溫度，可以在界面單元101手動設(shè)定，10≤T₀≤30，單位為攝氏度；

Q₀為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)熱量，可以在界面單元101手動設(shè)定，9000≤Q₀≤11000，單位為千焦每千克；

t₀為標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過時間，可以在界面單元101手動設(shè)定，48≤t₀≤96，單位為小時；

α為安定度校正項，根據(jù)不同高度校正安定度的計算偏差，可以在界面單元101手動設(shè)定，-10<α<0；

F:安定度校正項系數(shù)，調(diào)整校正項大小，可以在界面單元101手動設(shè)定，0<F<1；

處理之后得S面積上垃圾的安定度大小，并將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫102中；

(7)界面可視化顯示

界面單元101讀取數(shù)據(jù)庫102中所存儲的數(shù)據(jù)，以圖像、圖標(biāo)、報表或曲線圖的形式展現(xiàn)，以便供操作人員參考。