一种机车5G+微生物环保集便处理系统的制作方法

一种机车5g+微生物环保集便处理系统
技术领域
1.本发明涉及机车卫生间技术领域，更具体的说是涉及一种机车5g+微生物环保集便处理系统。


背景技术：

2.为保护铁路沿线的生态环境，20世纪70年代世界多数发达国家已开始在列车上安装集便器，避免了旅客排泄物沿铁路随意排泄的状况，将集便器收集的污水通过地面粪便卸污及处理设施进行处理。发达国家对集便器污水一般都是经简单处理后排入城市污水管网，经与城市污水处理厂污水混合处理，对集便器污水单独处理后排放的较少。而我国高铁发展迅速，集便器收集污水量大，不宜直接排入城市污水管网，且集便器污水水质氨氮浓度高、c/n值低，处理难度大。如何处理好高铁集便器污水中的高氨氮、高有机物，且满足污水综合排放标准，以成为铁路生态文明面临的新问题。
3.目前，在机车卫生间领域主要有型号有：压力冲水式、真空吸污式、干粉式。在北方严寒冬季常规机车压力冲水式卫生间容易结冻，致使冬季无法使用，干式卫生间存在卫生状态不良、机械结构复杂故障率较高、维护及日常使用成本高等问题，乘务人员常常因卫生间故障等问题无法如厕，而上述三种卫生间排污周期为一个整备周期(60次)，排污周期短，在使用时污物需要单独进行回收处理，而且极易产生异味，污物处理过程及机车卫生间使用过程中需人工监测机车卫生间的运行状态。
4.因此，如何提供一种污物处理效果好、可自主监测运行状态的一种机车5g+微生物环保集便处理系统是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种污物处理效果好、可自主监测运行状态的一种机车5g+ 微生物环保集便处理系统。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种机车5g+微生物环保集便处理系统，包括：5g物联网模块、微生物处理模块、电气控制模块；所述电力控制模块将检测到的数据通过5g+物联网模块传输到后台终端从而控制微生物处理模块进行工作；所述5g+物联网模块采用mh5000-31模组。
7.优选的，在上述一种机车5g+微生物环保集便处理系统中，所述微生物处理装置由集便器、搅拌发酵箱体、排污阀、搅拌装置、保温伴热装置构成；搅拌发酵箱体内存放有微生物菌种，如厕后污物经搅拌装置搅拌分散后与微生物菌种进行发酵分解；
8.所述集便器与搅拌发酵箱体连接中间设有排污阀，排污阀起隔绝臭味的作用；
9.所述搅拌装置由搅拌轴和搅拌电机构成，搅拌轴设于搅拌发酵箱体内部，搅拌电机设于搅拌发酵箱体外侧与搅拌轴连接；
10.所述保温伴热装置设于搅拌发酵箱体外侧，所述保温伴热装置包括保温层和伴热装置，所述伴热装置由加热器和温度传感器组成；
11.所述搅拌发酵箱体一侧还设有湿度传感器、料位传感器；
12.所述搅拌发酵箱体上设有排风口，通过管道风机将废气排出车外，所述搅拌发酵箱体一侧设有排料口，当箱体满时需要进行排料操作，打开排料口，按下排料按钮，搅拌电机持续逆时针转动，在搅拌装置的带动下将内部物料由排料口排出。
13.优选的，在上述一种机车5g+微生物环保集便处理系统中，所述排污阀用电动或气动形式驱动。
14.优选的，在上述一种机车5g+微生物环保集便处理系统中，所述搅拌电机为减速电机，减速电机可在降速的同时提高输出扭矩。
15.优选的，在上述一种机车5g+微生物环保集便处理系统中，所述搅拌发酵箱体内部加有微生物菌种，如厕后污物与微生物搅拌发酵，分解产生的水分及其它气体直接蒸发排出，分解后极少量的余渣富含有机质、n、p、k和微量元素，可回收为高效有机肥料，同时包含大量好氧微生物的高效生物活性肥料，可将粪尿中的臭气吸收转化，实现粪尿的分解、脱臭、净化一体化处理，使用微生物处理后集便系统的排污清理周期可延长至3个月。
16.优选的，在上述一种机车5g+微生物环保集便处理电力控制系统中，所述电力控制系统由电源、主控芯片、温度变送器、湿度变送器、料位变送器、主控总线构成；电源对系统内部供电，主控芯片通过主控总线与变送器连接，变送器将接收到的数据传输到主控芯片；所述电源采用mp2459芯片作为降压处理芯片，对外部输入电源进行降压稳压处理，以满足系统内部所需供电，所述主控芯片采用msp430f5419芯片，搭配w25x40 flash芯片作为数据本地存储芯片，主控芯片通过rs485与变送器进行数据传输。
17.本发明一种机车5g+微生物环保集便处理系统，其工作原理如下：搅拌发酵箱体内存放有微生物菌种和载体，载体材料为锯末，木屑等疏松材料；微生物菌种与污物在搅拌发酵箱体内进行发酵分解，分解后产生的水分及气体直接蒸发排出，产生的余渣可作为肥料，臭气被吸收转化，搅拌发酵箱体内设有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌电机与搅拌轴，搅拌轴通过搅拌电机驱动，搅拌电机为减速电机安装在侧面电机安装座上。如厕后，搅拌轴顺时针搅拌1分钟后再逆时针搅拌1分钟，保证粪便充分搅动分散，防止板结。搅拌发酵箱体前端设有排料口，当箱体满时需要进行排料操作；当料位传感器长时间检测到信号时，主控芯片接收到信号后会发出报警信号(光电识别信号)，禁止便器使用，提示需要进行排料操作，打开排料口，按下排料按钮，减速电机持续逆时针转动，在搅拌装置的带动下将内部物料排除。在搅拌发酵箱体外侧设有保温层及伴热装置，伴热装置由加热器和温度传感器组成，当温度低于一定值时温度传感器检测到数据通过5g物联网模块实时传输到后台终端，系统自动启动加热装置对箱体进行保温。箱体侧面安装有湿度传感器和料位传感器，实时监测箱体内部物料湿度和料位高度。湿度传感器通过湿度变送器将信号传输到主控芯片，主控芯片通过5g物联网模块传输到后台终端，终端后台经过分析后通过主控芯片发出指令到加热器，通过加热来蒸发多余水分。水蒸气从排风口排除车外。温度传感器、湿度传感器、料位传感器检测到的数据通过5g物联网模块实时传输到后台终端，后台终端通过分析加热时间、加热温度以及物料湿度之间的数据来优化设置参数，调整主控芯片设置程序。
18.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种机车5g+微生物环保集便处理系统，本发明通过5g物联网模块的应用可实时监测整个集便处理系统的运行状态，以便后台数据实时收集，分析，进行持续改进优化。5g的高速率、大容量、低延迟的
优势可以更便捷高效的实现远程操控，大幅度提升监测仪器和传感器的效率，实现对环境的实时监测和管理。如遇突发状态可以进行实时报警，通知检修人员进行检查排除故障，保证行车安全。本系统采用搅拌发酵装置内部加有微生物菌种，如厕后污物与微生物搅拌发酵，分解产生的水分及其它气体直接蒸发排出，分解后极少量的余渣富含有机质、 n、p、k和微量元素，可回收为高效有机肥料，同时包含大量好氧微生物的高效生物活性肥料，可将粪尿中的臭气吸收转化，实现粪尿的分解、脱臭、净化一体化处理，使用微生物处理后集便系统的排污清理周期可延长至3个月。
附图说明
19.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，下面将对实施例或现有技术描述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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1附图为本发明的集便处理装置正视图。
21.图2附图为本发明的集便处理装置侧视图。
22.图3附图为本发明的集便处理系统工作原理示意图。
具体实施方式
23.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。
24.参阅附图1-3，为本发明公开的一种机车5g+微生物环保集便处理系统。
25.本发明，一种机车5g+微生物环保集便处理系统，包括：5g物联网模块、微生物处理模块、电气控制模块，所述电力控制模块将检测到的数据通过5g物联网模块传输到后台终端从而控制微生物处理模块进行工作。
26.为了进一步优化上述技术方案，一种机车5g+微生物环保集便处理装置，所述微生物处理装置由集便器1、搅拌发酵箱体2、排污阀8、搅拌电机3、搅拌轴4、保温伴热装置 5构成，所述集便器1设于搅拌发酵箱体2上方，与搅拌发酵箱体2通过排污阀8连接，排污阀8用电动或气动形式驱动，起到隔绝臭味的作用，搅拌发酵箱体2上设有排风口9，可以通过管道风机将废气由排风口9排出车外，搅拌轴4设于搅拌发酵箱体2内部，搅拌发酵箱体2一侧设有搅拌电机3，所属搅拌电机3为减速电机，搅拌轴4通过搅拌电机3 驱动，搅拌发酵箱体2一侧设有排料口10，当箱体满后需要进行排料操作时，打开排料口 10，按下排料按钮，搅拌电机3带动搅拌轴4持续逆时针转动，在搅拌轴4的带动下将内部物料排出，搅拌发酵箱体2外侧设有保温伴热装置5，所述保温伴热装置5包括保温层和伴热装置，所述伴热装置由加热器和温度传感器组成，当温度传感器监测到温度低于一定值时，系统自动启动保温装置对箱体进行保温，搅拌发酵箱体2一侧设有湿度传感器6 和料位传感器7，湿度传感器通6过湿度变送器将信号传输到主控芯片，通过主控芯片发出指令到加热器，通过加热来蒸发多余水分。水蒸气从排风口9排除车外。当料位传感器 7长时间检测到信号时，主控芯片接收到
信号后会发出报警信号(光电识别信号)，禁止便器使用，提示需要进行排料操作。
27.为了进一步优化上述技术方案，一种机车5g+微生物环保集便处理电力控制系统，所述电力控制系统由电源、主控芯片、温度变送器、湿度变送器、料位变送器、主控总线构成，电源对系统内部供电，主控芯片通过主控总线与变送器连接，变送器将接收到的数据传输到主控芯片；所述电源采用mp2459芯片作为降压处理芯片，对外部输入电源进行降压稳压处理，以满足系统内部所需供电，所述主控芯片采用msp430f5419芯片，搭配w25x40 flash芯片作为数据本地存储芯片，主控芯片通过rs485与变送器进行数据传输。
28.为了进一步优化上述技术方案，温度传感器、湿度传感器6、料位传感器7检测到的数据通过5g物联网模块实时传输到后台终端，后台终端通过分析加热时间、加热温度以及物料湿度之间的数据来优化设置参数，调整主控芯片设置程序。5g物联网模块采用 mh5000-31模组，外部电源输入为24v直流源，为满足模块需要，需对外部输入电源进行降压稳压处理，电源模块采用mp2459芯片作为降压处理芯片，主控芯片采用msp430f5419 芯片，该芯片支持低功耗工作模式，支持swd接口程序下载，搭配w25x40 flash芯片作为数据本地存储芯片，主控芯片通过rs485接口与变送器进行数据传输；终端后台接收到通过5g处理模块传输的数据后调整主控芯片设置程序，从而来控制保温伴热装置5对搅拌发酵箱体2进行保温，或通过加热来蒸发多余水分，料位传感器7的数据传输使主控芯片接收到信号后会发出报警信号(光电识别信号)，禁止便器使用，提示需要进行排料操作。5g的高速率、大容量、低延迟的优势可以更便捷高效的实现远程操控，大幅度提升监测仪器和传感器的效率，实现对环境的实时监测和管理。
29.为了进一步优化上述技术方案，搅拌发酵箱体2内存放有微生物菌种和载体，载体材料为锯末，木屑等疏松材料，微生物与污物搅拌发酵，分解产生的水分及其它气体直接蒸发排出，分解后极少量的余渣富含有机质、n、p、k和微量元素，可回收为高效有机肥料，同时包含大量好氧微生物的高效生物活性肥料，可将粪尿中的臭气吸收转化，实现粪尿的分解、脱臭、净化一体化处理，使用微生物处理后集便系统的排污清理周期可延长至3个月，微生物处理污物具有免清掏不需配备卸污车，无臭味，无害化，资源化，长期化的特点；最终产物为水蒸气、二氧化碳及微量的氨气，不需要清掏，就地处理，避免二次污染；好氧微生物的繁殖，消耗掉了产生臭味的气体，生化反应将其转化为二氧化碳、水蒸气等稳定物质，所以，微生物真空卫生间不会产生刺激性臭味，微生物载体本身就有消耗和吸附臭味的生化特性；生化反应过程当中，有益微生物将病原菌和蛔虫卵消耗掉，另外，生化反应产生的温度也会对人粪尿进行消毒；粪尿通过生化反应槽直接消化处理，节省大量水资源和人力、物力；采用自然界土壤中的微生物经纯种培养，具有良好的适温性，在
ꢀ‑
5℃～75℃范围内均能快速高效分解粪便及厕所用纸，微生物生命力强。
30.为了进一步优化上述技术方案，本技术与上述提到的压力冲水式、真空吸污式、干粉式三种处理方式相比较的优点如下表所示：
[0031][0032]
本技术通过微生物菌种与污物搅拌发酵，不需要产生耗水量，分解后包含大量好氧微生物的高效生物活性肥料，可将粪尿中的臭气吸收转化，不易产生气味，采用保温伴热装置使污物不易结冻，使用微生物处理后集便系统的排污清理周期可延长至3个月，排污周期长，且其结构及操作维护简单。
[0033]
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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0034]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种机车5g+微生物环保集便处理系统，其特征在于，包括：5g物联网模块、微生物处理模块、电气控制模块；所述电力控制模块将检测到的数据通过5g物联网模块传输到后台终端从而控制微生物处理模块进行工作。2.一种机车5g+微生物环保集便微生物处理装置，其特征在于，包括；集便器、搅拌发酵箱体、搅拌装置、保温伴热装置；搅拌发酵箱体内存放有微生物菌种，如厕后污物经搅拌装置搅拌分散后与微生物菌种进行发酵分解；所述集便器与搅拌发酵箱体通过管道连接，管道中设有排污阀；所述搅拌装置由搅拌轴和搅拌电机构成，搅拌轴设于搅拌发酵箱体内侧与设置于搅拌发酵箱体外侧的搅拌电机连接；所述保温伴热装置设于搅拌发酵箱体外侧，所述保温伴热装置包括保温层和伴热装置，所述伴热装置由加热器和温度传感器组成；所述搅拌发酵箱体上设有湿度传感器、料位传感器；所述搅拌发酵箱体上还设有排风口和排料口。3.根据权利要求2所述的一种机车5g+微生物环保集便处理装置，其特征在于，所述排污阀用电动或气动形式驱动。4.根据权利要求2所述的一种机车5g+微生物环保集便处理装置，其特征在于，所述搅拌电机为减速电机。5.一种机车5g微生物环保集便处理电力控制系统，其特征在于，包括电源、主控芯片、温度变送器、湿度变送器、料位变送器、主控总线；电源对系统内部供电，主控芯片通过主控总线与变送器连接，变送器将接收到的数据传输到主控芯片。6.根据权利要求5所述的一种机车5g+微生物环保集便处理电力控制系统，其特征在于，所述电源采用mp2459芯片作为降压处理芯片，对外部输入电源进行降压稳压处理，以满足系统内部所需供电。7.根据权利要求5所述的一种机车5g+微生物环保集便处理电力控制系统，其特征在于，所述主控芯片通过rs485接口与变送器进行数据传输。

技术总结
本发明公开了一种机车5G+微生物环保集便处理系统，属于机车卫生间技术领域。包括：5G物联网模块、微生物处理集便器、电气控制系统；所述电力控制系统将检测到的数据通过5G物联网模块传输到后台终端从而控制微生物处理集便器工作。本发明的有益效果为：通过5G物联网模块的应用可实时监测整个集便系统的运行状态，以便后台数据实时收集，分析，进行持续改进优化；5G的高速率、大容量、低延迟的优势可以更便捷高效的实现远程操控，大幅度提升监测仪器和传感器的效率，实现对环境的实时监测和管理。如遇突发状态可以进行实时报警，通知检修人员进行检查排除故障，保证行车安全。保证行车安全。


技术研发人员：冯威 冯尚 甘滔
受保护的技术使用者：株洲车城机车配件股份有限公司
技术研发日：2022.10.13
技术公布日：2023/1/2