Автоматизированная система управления биоферментатором барабанного типа

Современное производство требует внедрения автоматизированных систем управления для повышения эффективности, точности и безопасности технологических процессов. В аграрных отраслях к сложным технологиям относится переработка или утилизация органических отходов путем биотрансформации или деградации. Эти процессы проходят в несколько фаз, и каждая требует различных режимов. Для повышения их эффективности необходима автоматизированная система, позволяющая контролировать процесс биотермической реакции и управлять режимами работы биоферментатора в зависимости от фазы переработки органических отходов. (Цель исследования) Разработать автоматизированную систему управления биоферментатором барабанного типа. (Материалы и методы) Исследования проведены на экспериментальном биоферментаторе барабанного типа в условиях аэрации перерабатываемой органической массы. Автоматизированная система управления работы ферментатора построена по трехуровневой структуре: верхний уровень (сервер и автоматизированное рабочее место оператора), средний уровень (программируемый логический контроллер) и нижний уровень (датчики и исполнительные механизмы). Для измерения температуры в биореакторе используются датчики термосопротивления, размещенные в погружных гильзах. Расход воздуха рассчитывается на основе показаний датчиков перепада давления. Частота вращения барабана определяется с помощью оптического бесконтактного датчика. (Результаты и обсуждение) Предлагаемая система управления обеспечивает автоматизированный контроль параметров процесса переработки и управление режимами биоферментатора. Система успешно прошла испытания, корректно отображая температуру смеси, расхода воздуха на аэрацию и вращение барабана. АСУ позволяет оперативно изменять режимы и определять оптимальные параметры переработки органических отходов. (Выводы) Автоматизированная система управления процессом переработки органических отходов в биоферментаторе барабанного типа обеспечивает мониторинг параметров, что позволит определить оптимальные режимы работы и алгоритмы их корректировки для различных типов органических смесей и получить качественный конечный продукт. 

1. Лобачевский Я.П., Дорохов А.С. Цифровые технологии и роботизированные технические средства для сельского хозяйства // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. N15(4). С. 6-10. DOI: 10.22314/2073-7599-2021-15-4-6-10.

2. Корнюшкин Д.А., Крылов А.А. Задачи совершенствования современных автоматизированных систем управления технологическими процессами // Инженерный вестник Дона. 2023. N3(99). C. 225-232. EDN: NROGYP.

3. Измайлов А.Ю., Хорошенков В.К., Колесникова В.А. и др. Средства автоматизации для управления сельскохозяйственной техникой // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N3. С. 3-9. DOI: 10.22314/2073-7599-2017-3-39.

4. Кузнецов П.А., Ковалев И.В. Надежность АСУ ТП с учетом ее функциональности // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2014. N10. C. 316-317. EDN: TAQFZT.

5. Шалавина Е.В., Васильев Э.В., Уваров Р.А. Методы экологически безопасного использования навоза и помета фермерскими хозяйствами в Ленинградской области // АгроЭкоИнженерия. 2021. N3(108). С. 128-140. DOI: 10.24412/2713-2641-2021-3108-128-140.

6. Горбенко А.Д., Каплан М.А., Севостьянова Е.П. и др. Обзор активных методов биологической переработки органических отходов // Земледелие. 2023. N3. C. 36-40. DOI: 10.24412/0044-3913-2023-3-36-40.

7. Балабина И.П., Проценко Е.П., Алферова Е.Ю. и др. Утилизация органических отходов от сахарной промышленности компостированием // Экология урбанизированных территорий. 2019. N4. C. 27-33. DOI: 10.24411/1816-1863-2018-14027.

8. Романов А.С. Определение теплового режима работы биоферментатора камерного типа // АгроЭкоИнженерия. 2024. N2(119). С. 82-92. DOI: 10.24412/2713-2641-2024-2119-82-9.

9. Пиотровский Д.Л., Посмитная Л.А., Дружинина К.В., Дружинина У.В. Математическая модель системы вентиляции с переменным расходом воздуха вдоль вертикальной оси реактора в процессе компостирования // Научный журнал КубГАУ. 2016. N121(07). C. 1887-1896. DOI: 10.21515/1990-4665-121-119.

10. Васильев Э.В., Казанцев И.Н. Анализ методов очистки выбросов загрязняющих веществ, образуемых в процессе биоферментации // АгроЭкоИнженерия. 2021. N4(109). С.106-117. DOI: 10.24412/2713-2641-2021-4109-106-116.

11. Колдин М.С., Криволапов И.П. Определение теплофизических характеристик компостируемого материала в процессе биоферментации // Наука и Образование. 2022. N5 (1). EDN: BNYDEL.

12. Теучеж А.А., Смирнова Д.Г. Микробиологические, биохимические и технологические основы использования отходов животноводства // Экологический Вестник Северного Кавказа. 2017. N13 (2). С. 60-66. EDN: YQYFEB.

13. Лобачевский. Я.П., Федотов А.В., Григорьев В.С., ЦенчЮ.С. Энергетический потенциал продуктов деструкции органосодержащих отходов АПК при их переработке в сверхкритической водной среде // Вестник аграрной науки Дона. 2018. N4(44). С. 5-11.

14. Гурьянов Д.В., Хмыров В.Д., Куденко В.Б., ХатунцевП.Ю. Аэрационный биореактор - обеззараживатель органической массы // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. 2017. N2. С. 109-113. EDN: ZEFUOB.