一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及蒸發(fā)量的測(cè)定方法與裝置，具體地說(shuō)涉及一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法與裝置，其裝置包括溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、通道選通器、緩沖器、放大器、切換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、光耦隔離器上述器件依次呈電氣串連接，通道選通器還與微處理器連接，微處理器與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明的方法是：測(cè)量時(shí)，首先將傳感器置于發(fā)酵物料堆存放的室內(nèi)空間，再將傳感器測(cè)量的模擬信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)出的數(shù)字信號(hào)由計(jì)算機(jī)處理，傳感器的信號(hào)輸出量由開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊控制，并且控制傳感器的開(kāi)啟與關(guān)閉。開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊也同計(jì)算機(jī)相連，其運(yùn)作可由計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制。本發(fā)明對(duì)發(fā)酵物料蒸發(fā)量測(cè)量準(zhǔn)確，且可進(jìn)行遠(yuǎn)程連續(xù)控制監(jiān)測(cè)。本發(fā)明除用于好氧發(fā)酵廠的水汽蒸發(fā)量測(cè)定外，對(duì)食品蒸煮車間等存風(fēng)速風(fēng)向傳感器在同類蒸發(fā)現(xiàn)象的工廠也同樣適用。
【專利說(shuō)明】一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法與裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蒸發(fā)量的測(cè)定方法與裝置，具體地說(shuō)涉及一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法與裝置
【背景技術(shù)】
[0002]水分是微生物生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，也是污泥、垃圾、糞便、園林修剪物等有機(jī)廢棄物的好氧發(fā)酵(堆肥化處理)過(guò)程的重要工藝參數(shù)。水分蒸發(fā)直接影響微生物的活性，影響著好氧發(fā)酵成敗，參看(Adani, 2002.Bioresource Technology, 83,173-179 ；Bernal et al.,2009.Bioresource Technology, 100, 5444-5453)。實(shí)時(shí)了解發(fā)酵過(guò)程的水分蒸發(fā)量可更直觀地判斷發(fā)酵物料的實(shí)際脫水情況，有助于掌握發(fā)酵進(jìn)程、優(yōu)化工藝參數(shù)，因此選擇合適的蒸發(fā)量監(jiān)測(cè)方法和裝置對(duì)發(fā)酵工程尤為重要。然而現(xiàn)階段對(duì)污泥生物好氧發(fā)酵的水分研究普遍只關(guān)注堆體本身的含水率變化，關(guān)于實(shí)時(shí)在線檢測(cè)好氧發(fā)酵廠的車間水汽通量或蒸發(fā)量的方法與裝置仍未見(jiàn)報(bào)道。并且，現(xiàn)有的可測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的稱重式蒸發(fā)皿采用不同位置取樣，取樣過(guò)程繁瑣，不能實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)定數(shù)據(jù)，參看(Roderick et al., 2009.GeographyCompass, 3，761-780)，不適用于有微生物活動(dòng)的發(fā)酵物料蒸發(fā)量的測(cè)定

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服位置不同所帶來(lái)的取樣誤差、避免繁瑣的取樣測(cè)定過(guò)程，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)連續(xù)自動(dòng)測(cè)量。本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法與裝置，該測(cè)定裝置可以在線測(cè)定發(fā)酵物料的蒸發(fā)量，并由終端設(shè)備記錄和顯示測(cè)定結(jié)果，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)量的自動(dòng)測(cè)量與記錄。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方法如圖1所示，將溫濕度傳感器及風(fēng)速風(fēng)向傳感器的測(cè)量信號(hào)輸出端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。溫度、濕度輸出信號(hào)為兩組4?20mA電流，采用專用溫度補(bǔ)償電路和線性化處理電路，一組轉(zhuǎn)化為-40?80°C的溫度，另一組轉(zhuǎn)化為O?99.9%的濕度。風(fēng)速風(fēng)向傳感器輸出信號(hào)為兩組4?20mA電流，采用線性轉(zhuǎn)化，一組轉(zhuǎn)化為O?359°風(fēng)向，另一組轉(zhuǎn)化為O?60m/s風(fēng)速；采用數(shù)據(jù)采集模塊采集溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等數(shù)據(jù)；通訊格式可選擇RS232、RS422、RS485或模擬輸出。8通道的開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊分別與溫濕度器傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器的輸入端連接，用于控制傳感器的開(kāi)啟與閉合。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與計(jì)算機(jī)相連，其數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)處理。開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊也同計(jì)算機(jī)相連，其運(yùn)作由計(jì)算機(jī)控制。本發(fā)明方法的最重要的特點(diǎn)是測(cè)量時(shí)將傳感器置于發(fā)酵物料堆存放的室內(nèi)空間，因此避免了對(duì)發(fā)酵物料堆體的破壞。由于采用了計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因而可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制測(cè)量。測(cè)定過(guò)程方便準(zhǔn)確，可及時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息。本方法除用于好氧發(fā)酵廠的水汽蒸發(fā)量測(cè)定外，對(duì)食品蒸煮車間等存在同類蒸發(fā)現(xiàn)象的工廠也同樣適用。根據(jù)上述方法本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的裝置。它包括有傳感器、自動(dòng)控制和智能化設(shè)備，主要結(jié)構(gòu)為:傳感器由溫濕度和風(fēng)速風(fēng)向傳感器組成。溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集模塊采集，數(shù)據(jù)采集模塊為16位、8通道。傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊和計(jì)算機(jī)連接。其開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊為8通道，可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。本裝置還設(shè)置了可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，因此當(dāng)電源發(fā)生故障后，數(shù)據(jù)仍然保存在微處理器中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0004]圖1為本發(fā)明方法方框示意圖。
[0005]圖2為本發(fā)明裝置的具體方案連接轉(zhuǎn)換示意圖
[0006]圖中:1.溫濕度傳感器，2.風(fēng)速風(fēng)向傳感器，3.模數(shù)轉(zhuǎn)換器，4.開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊
5.計(jì)算機(jī)6.8通道選通器，7.緩沖器，8.放大器，9.切換器，10.光耦隔離器，11.可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，12.微處理器
具體實(shí)施方案:
[0007]下面結(jié)合附圖闡述一具體實(shí)施例，本發(fā)明的裝置包括:溫濕度傳感器1，溫濕度傳感器1、采用Rotronic傳感器；風(fēng)速風(fēng)向傳感器2、它采用Gill傳感器。溫濕度傳感器I和風(fēng)速風(fēng)向傳感器2的輸出信號(hào)為兩組4?20mA電流，采用專用溫度補(bǔ)償和線性化電路處理。溫濕度傳感器1、風(fēng)速風(fēng)向傳感器2分別連接到8通道的選通器6。通道選通器6、緩沖器7、放大器8按順序連接，放大器8再經(jīng)切換器9連接到精度為16bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換器3，模數(shù)轉(zhuǎn)換器3連接到光耦隔離器10。8通道選通器6還與微處理器12相連接，微處理器12發(fā)出的信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)為485通訊信號(hào)，連接到計(jì)算機(jī)5。微處理器12還連接到可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器11。
[0008]本裝置的工作原理是:使用時(shí)，將該裝置固定于待測(cè)位置，接通電源后傳感器輸出的4?20mA信號(hào)經(jīng)過(guò)選通與緩沖轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)，然后通過(guò)放大器進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)經(jīng)16bit的A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離進(jìn)入微處理器，轉(zhuǎn)發(fā)為485通訊信號(hào)，此信號(hào)被輸入到電腦，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，結(jié)果顯示于液晶屏上，同時(shí)將數(shù)據(jù)記錄在電腦的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，可通過(guò)USB將數(shù)據(jù)導(dǎo)出。由于本裝置還設(shè)置了可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，因此當(dāng)電源發(fā)生故障后，數(shù)據(jù)仍然保存在微處理器中。此實(shí)施例中的信號(hào)量的控制由計(jì)算機(jī)5完成。
[0009]本發(fā)明的裝置可實(shí)時(shí)在線自動(dòng)測(cè)量物料的蒸發(fā)量變化，且能遠(yuǎn)程控制測(cè)量過(guò)程。因而便于指導(dǎo)好氧發(fā)酵狀態(tài)和工藝過(guò)程。本裝置還具備精度高、功耗低、維護(hù)方便等特點(diǎn)，更適用于發(fā)酵物料蒸發(fā)量的準(zhǔn)確測(cè)定和連續(xù)監(jiān)測(cè)，可以避免傳統(tǒng)方法所需的繁瑣取樣和室內(nèi)測(cè)定手續(xù)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的裝置，其特征在于:它包括溫濕度傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、通道選通器、緩沖器、放大器、切換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、光耦隔離器上述器件依次呈電氣串連接，通道選通器還與微處理器連接，微處理器與計(jì)算機(jī)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的裝置，其特征在于所述的微處理器與光耦隔離器之間為光電連接，微處理器還與可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器呈電氣連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的裝置，其特征在于:所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號(hào)轉(zhuǎn)換精度為16位，輸入通道為8通道。
4.一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法，其特征在于:測(cè)量時(shí)，首先將溫濕度傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器置于發(fā)酵物料堆存放的室內(nèi)空間，再將溫濕度傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器測(cè)量的模擬信號(hào)送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)出的數(shù)字信號(hào)由計(jì)算機(jī)處理，開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊用于控制溫濕度傳感器和風(fēng)速風(fēng)向傳感器的信號(hào)量輸出及傳感器的開(kāi)啟與閉合，開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊還與計(jì)算機(jī)相連，其運(yùn)作由計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制。
5.如權(quán)利要求4所述的一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法，其特征在于:溫度、濕度傳感器輸出信號(hào)為兩組4?20mA電流，采用專用溫度補(bǔ)償電路和線性化處理電路，一組轉(zhuǎn)化為-40?80°C的溫度，另一組轉(zhuǎn)化為O?99.9%的濕度。
6.如權(quán)利要求4所述的一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法，其特征在于:風(fēng)速風(fēng)向傳感器輸出信號(hào)為兩組4?20mA電流，采用線性轉(zhuǎn)化，一組轉(zhuǎn)化為O?359°風(fēng)向，另一組轉(zhuǎn)化為O?60m/s風(fēng)速。
7.如權(quán)利要求4所述的一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法，其特征在于:數(shù)據(jù)采集模塊采集溫度、濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等數(shù)據(jù)的通訊格式選擇為RS232、RS422、RS485或模擬輸出。
8.如權(quán)利要求4所述的一種實(shí)時(shí)在線測(cè)定室內(nèi)蒸發(fā)量的方法，其特征在于:其開(kāi)關(guān)量信號(hào)模塊為8通道，可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
【文檔編號(hào)】G01D21/00GK103512609SQ201210418048
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月29日
【發(fā)明者】高定, 蔡璐, 陳同斌, 鄭國(guó)砥, 陳俊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所