阅读说明：本技术 一种堆肥内部温度场监测系统 (Compost internal temperature field monitoring system ) 是由 孙明华 孔汶汶 孙永祺 于 2020-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种堆肥内部温度场监测系统,所述系统包括：封堵件,至少一个测温管单元和控制通信单元；相邻的两个测温管单元通过第一连接口和第二连接口配合连接；第一个测温管单元的第二连接口与封堵件的第一连接口配合连接,最后一个测温管单元的第一连接口与控制通信单元的第二连接口配合连接；多个所述测温元件用于获取堆肥内部不同位置的温度；重力传感器用于获取控制通信单元相对于水平面的倾斜角度；主控制板将接收的堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度发送至客户端,以使客户端显示根据堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度生成的温度场。本发明实现了对堆肥内部温度场的实时、高精度测量,能够准确反映堆肥发酵过程中的状态。(The invention provides a compost internal temperature field monitoring system, which comprises: the temperature measuring device comprises a plugging piece, at least one temperature measuring pipe unit and a control communication unit; two adjacent temperature measuring tube units are connected in a matching way through a first connecting port and a second connecting port; the second connecting port of the first temperature measuring pipe unit is connected with the first connecting port of the plugging piece in a matching way, and the first connecting port of the last temperature measuring pipe unit is connected with the second connecting port of the control communication unit in a matching way; the temperature measuring elements are used for acquiring the temperatures of different positions in the compost; the gravity sensor is used for acquiring the inclination angle of the control communication unit relative to the horizontal plane; the main control board sends the received temperatures and the inclination angles of different positions in the compost to the client side, so that the client side displays temperature fields generated according to the temperatures and the inclination angles of the different positions in the compost. The invention realizes the real-time and high-precision measurement of the temperature field in the compost and can accurately reflect the state in the compost fermentation process.)

一种堆肥内部温度场监测系统

技术领域

本发明涉及温度监测技术领域，特别是涉及一种堆肥内部温度场监测系统。

背景技术

堆肥为堆肥过程中的肥料堆，堆肥是以各种动植物残体等有机物为主要原料，利用自然界广泛存在的微生物，在一定的人工温度、湿度条件下发酵腐熟而成的有机肥料，其营养物质含量丰富且肥效长、稳定，能促进土壤团粒结构形成，提高土壤保水、保温、透气、保肥的能力。

堆肥可分为一般堆肥和高温堆肥两种方式。前一种的发酵温度较低，后一种的前期发酵温度较高。一般堆肥采取简单混合、人工堆放、自然发酵的方式，需要的时间长，发酵期间异味重，养分流失严重。高温堆肥一般要加入发酵剂，通过混合原料的高温发酵，促进发酵底物的快速发酵和腐熟，同时，可以杀灭其中的病菌、虫卵和杂草种子。因此，在堆制过程中为微生物的生命活动创造良好的条件，是加快堆肥腐熟、获得优质堆肥的关键。

堆肥发酵与发酵菌剂、温度、湿度、时间、发酵底物种类、大小、翻堆时间等密切相关。尤其是对于温度，在堆肥的整个过程中是呈现不断变化的，生产者需要根据温度在不同的阶段对堆肥采取不同的操作。前期快速发酵过程中，温度持续快速上升，常会超过65℃，如果不翻堆，会影响产肥质量。当堆内温度超过60℃后需进行翻堆，经约10小时肥堆温度超限，需要再次翻堆。整个堆肥过程需要经过4至5次翻堆。待发酵堆内温度维持在45至50℃，不再持续升高时，可逐渐延长翻堆间隔时间，5天一次。因此，监测肥堆温度是堆肥生产过程中的重要过程。现有生产中通过测量堆肥表面温度来推算堆内温度，但受到环境温度影响大。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种堆肥内部温度场监测系统，以实现对堆肥内部温度场的监测。

为实现上述目的，本发明提供了一种堆肥内部温度场监测系统，所述系统包括：

带有第一连接口的封堵件，至少一个测温管单元和带有第二连接口的控制通信单元；所述测温管单元的一端设置有第一连接口，所述测温管单元的另一端设置有第二连接口，相邻的两个所述测温管单元通过所述第一连接口和所述第二连接口配合连接；第一个所述测温管单元的所述第二连接口与所述封堵件的第一连接口配合连接，最后一个所述测温管单元的所述第一连接口与所述控制通信单元的第二连接口配合连接；

在各所述测温管单元上设置多个测温元件，多个所述测温元件用于获取堆肥内部不同位置的温度；

所述控制通信单元包括主控制板和重力传感器，所述重力传感器用于获取所述控制通信单元相对于水平面的倾斜角度；

所述主控制板分别与所述测温管单元和所述重力传感器连接，所述主控制板用于将接收的堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度发送至客户端，以使所述客户端显示根据堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度生成的温度场。

可选的，各所述测温管单元上设置的测温元件的数量及间隔距离根据测量需求预设有多个梯度；所述测量需求包括堆肥内部温度范围、温度变化梯度、堆肥尺寸和堆肥处理工艺中对温度变化的要求。

可选的，所述系统还包括：

通讯模块，分别与所述主控制板和所述客户端连接，用于将堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度发送至所述客户端。

可选的，所述系统还包括：

蓄电池，分别与所述主控制板和所述通讯模块连接，用于给所述主控制板和所述通讯模块提供电能。

可选的，所述测温管单元为管状体，多个所述测温元件分布在所述测温管单元两侧。

可选的，所述系统还包括：

传输线，设置在各所述测温管单元的内部，所述测温元件通过所述传输线与所述主控制板连接。

可选的，所述第一连接口和所述第二连接口通过螺纹连接；或所述第一连接口和所述第二连接口通过螺栓连接。

可选的，所述客户端与所述通讯模块之间采用无线传输方式进行数据传输。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种堆肥内部温度场监测系统，所述系统包括：封堵件，至少一个测温管单元和控制通信单元；相邻的两个测温管单元通过第一连接口和第二连接口配合连接；第一个测温管单元的第二连接口与封堵件的第一连接口配合连接，最后一个测温管单元的第一连接口与控制通信单元的第二连接口配合连接；多个所述测温元件用于获取堆肥内部不同位置的温度；重力传感器用于获取控制通信单元相对于水平面的倾斜角度；主控制板将接收的堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度发送至客户端，以使客户端显示根据堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度生成的温度场。本发明实现了对堆肥内部温度场的实时、高精度测量，能够准确反映堆肥发酵过程中的状态，为堆肥的操作流程提供数据依据，能够极大地提高有机肥堆肥质量，提升肥料产品的经济价值。另外本发明采用测温管单元多级连接的方式，携带方便，能够自由组合出不同长度的测量装置，从而适应不同大小的堆肥。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例堆肥内部温度场监测系统结构图；

图2为本发明实施例第一连接口和所述第二连接口通过螺栓连接的堆肥内部温度场监测系统结构图；

图3为本发明实施例第一连接口和第二连接口通过螺纹连接的堆肥内部温度场监测系统结构图；

图4为本发明实施例堆肥内部温度场监测系统使用状态示意图；

其中，1、封堵件，2、第二连接口，3、测温元件，4、测温管单元，5、传输线，6、第一连接口，7、控制通信单元，8、主控制板，9、通讯模块，10、蓄电池，11、客户端，12、简易堆肥，13、螺母，14、螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种堆肥内部温度场监测系统，以实现对堆肥内部温度场的监测。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明公开一种堆肥内部温度场监测系统，所述系统包括：带有第一连接口6的封堵件1，至少一个测温管单元4和带有第二连接口2的控制通信单元7；所述测温管单元4的一端设置有第一连接口6，所述测温管单元4的另一端设置有第二连接口2，相邻的两个所述测温管单元4通过所述第一连接口6和所述第二连接口2配合连接；第一个所述测温管单元4的所述第二连接口2与所述封堵件1的第一连接口6配合连接，最后一个所述测温管单元4的所述第一连接口6与所述控制通信单元7的第二连接口2配合连接；在各所述测温管单元4上设置多个测温元件3，多个所述测温元件3用于获取堆肥内部不同位置的温度；所述控制通信单元7包括主控制板8和重力传感器，所述重力传感器用于获取所述控制通信单元7相对于水平面的倾斜角度；所述主控制板8分别与所述测温管单元4和所述重力传感器连接，所述主控制板8用于将接收的堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度发送至客户端11，以使所述客户端11可视化显示根据堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度生成的温度场。本发明所述客户端11内预设有与所述测温管单元4匹配的参数，所述客户端11选用手机或电脑。

本发明所述客户端11根据插值计算方法根据堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度生成温度场。

作为一种实施方式，本发明各所述测温管单元4上设置的测温元件3的数量及间隔距离根据测量需求预设有多个梯度，如图1所示，堆肥内部温度场监测系统由三个拥有不同测温元件3分布的测温管单元4首尾连接，形成测温元件3由密集到稀疏的分布。所述测量需求包括堆肥内部温度范围、温度变化梯度、堆肥尺寸和堆肥处理工艺中对温度变化的要求。多个梯度指的是不同的测温管单元4上测温元件3数量和间距不同，可以动态调整测温管单元4，实现不同测量精度。所述温度变化梯度为一定距离上温度差值。例如，在1米距离上温度变化10℃，选用具有5个测温元件3的测温管单元4，若在1米距离上温度变化5℃，选用具有3个测温元件3的测温管单元4。因此，温度变化梯度测量要求越高的地方，选择拥有更多测温元件3的测温管单元4。

作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：通讯模块9，设置在控制通信单元7内部，分别与所述主控制板8和所述客户端11连接，用于将堆肥内部不同位置的温度以及倾斜角度发送至所述客户端11。所述客户端11与所述通讯模块9之间采用无线传输方式进行数据传输；无线传输方式主要包括WiFi或蓝牙传输方式。

作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：蓄电池10，设置在控制通信单元7内部，分别与所述主控制板8和所述通讯模块9连接，用于给所述主控制板8和所述通讯模块9提供电能。

作为一种实施方式，本发明所述测温管单元4为管状体，多个所述测温元件3分布在所述测温管单元4两侧。所述测温管单元4为导热性差的材料，避免导热现象对测温元件3造成干扰。另外，本发明所述测温元件3的测量范围大于堆肥在整个生产过程中的温度变化范围，并且其灵敏度等级高于堆肥温度变化梯度最大处的测量要求。

作为一种实施方式，本发明所述系统还包括：传输线5，设置在各所述测温管单元4的内部，所述测温元件3通过所述传输线5与所述主控制板8连接。所述传输线5位于测温管单元4内部有效保护了传输线5的安全，防止在使用中传输线5的断裂，提高设备的稳定性，相邻测温管单元4内的传输线5通过快捷接头进行连接。

如图2所示，本发明所述第一连接口6和所述第二连接口2通过螺栓14连接，所述第一连接口6为连接母头，所述第二连接口2为连接公头，连接公头插入连接母头并且两者通过在对齐的中心孔中穿入螺栓14连接，螺栓14通过螺母13固定，拧紧螺母13，测温管单元4之间位置固定，拧松螺母13，测温管单元4之间可相互转动，便于折叠，拆下螺母13，可更换测温管单元4的组合。同时，测温管单元4改为片状体，原来测温管单元4两侧的测温元件3改为在测温管单元4中心排列。

如图3所示，所述第一连接口6为锁紧螺纹，第二连接口2为锁紧环，锁紧螺纹和锁紧环通过螺纹连接。

如图4所示，将堆肥内部温度场监测系统分布在水平方向和垂直方向插入简易堆肥12内部，从而让测温元件3在简易堆肥12内部形成平面分布，计算平面上的温度分布，也可以再增加一组测温管单元4形成三维空间上的温度场测量分布。同时，在最简单的情况下，也可以用单组测温管单元4进行一维方向上的温度分布。

本发明公开采用堆肥内部温度场监测系统进行监测，具体监测步骤如下：

步骤S1：根据堆肥的外形尺寸和肥料特性确定测温管单元4的连接数量，每个测温管单元4上测温元件3的布置间隔，以及测温管单元4设置的位置。

步骤S2：根据足堆肥工艺中温度监测要求挑选带有测温元件3分布的测温管单元4，将多个测温管单元4首尾连接，并安装封堵件1和控制通信单元7，连接内部传输线5。

也就是说，如果其内部温差较大选择测温元件3的布置间隔较小的测温管单元4，如果内部温差较小，选择测温元件3的布置间隔较大的测温管单元4，在选择测温管单元4时，要满足堆肥工艺中温度监测要求，使得测温元件3的灵敏度高于纵向相邻两个测温元件3在实际测量环境中的温度差，保证测温管单元4上测温元件3间的检测精度大于堆肥工艺中温度监测要求精度。

步骤S3：将堆肥内部温度场监测系统沿着一个方向插入堆肥后，利用多个测温元件3测量堆肥内部不同位置的温度，利用重力传感器测量控制通信单元7相对于水平面的倾斜角度。

步骤S4：将客户端11和测温管单元4同步设置参数，并通过通讯模块9将堆肥内部不同位置的温度测量和倾斜角度发送至客户端11，同时客户端11根据倾斜角度和堆肥内部不同位置的温度进行插值计算，获得第一堆内的温度场分布，实现一维空间上的温度场测量分布。

步骤S5：将堆肥内部温度场监测系统沿着另一个方向插入堆肥后，重复步骤S3和S4，即可获得第二堆内的温度场分布，实现二维空间上的温度场测量分布。

步骤S6：将堆肥内部温度场监测系统沿着第三个方向插入堆肥后，重复步骤S3和S4，即可获得第三堆内的温度场分布，实现三维空间上的温度场测量分布。

本发明实现了对堆肥内部温度场的实时、高精度测量，能够准确反映堆肥发酵过程中的状态，为堆肥的操作流程提供数据依据，能够极大地提高有机肥堆肥质量，提升肥料产品的经济价值；采用测温管单元4多级连接的方式，携带方便，能够自由组合出不同长度的测量装置，从而适应不同大小的堆肥；测温管单元4上测温元件3有多种分布类别，能够实现不同空间粒度的温度测量；客户端11采用无线通讯，使用方便，减少线缆的使用，更加安全稳定；可以自由组合测量装置的数量，实现三维空间内温度场的准确测量，自由度高。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的系统及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。