堆肥控制系统与控制方法与流程

本发明是有关于一种堆肥控制系统，且特别是有关于根据各种环境因素来控制堆肥制造过程的系统与方法。

背景技术：

肥沃的土壤一定要有足够的腐熟有机质(或称土壤腐植质)，才能提供作物好的栽培环境。制作堆肥的目的就是把生的有机质转换成腐熟有机质，在此“腐熟”并不是指有机质完全分解，而是有机质分解的程度已经达到适合作物生长的程度。一般来说，制作完成的堆肥会是黑褐色、细致、松软有弹性并且带有一点泥土芳香味。在制作堆肥的过程中，需要控制的因素有温度、氧气浓度、搅拌时间、静置时间等等。例如，中国台湾发明专利公开号201302663揭露了一种农产废弃物堆肥化处理的前处理设备，用以透过碎裂脱水机对农产废弃物进行碎裂及脱水处理。中国台湾新型专利号M326015揭露了一种快速堆肥化装置，其中的容置桶具有保温壁，通过其保温作用与通气装置、进气设备的空气循环作用，可在堆肥化过程中维持高温并进行好气发酵。然而，这些先前技术并没完整地考量并控制各种因素。因此，如何系统化地控制这些因素，借此提高成功制作堆肥的机率，为此领域技术人员所关心的议题。

技术实现要素：

本发明提出一种堆肥控制系统，包括容纳装置，以及设置于容纳装置的温度传感器、加热模块、控制电路。温度传感器用以侦测对应容纳装置的温度。控制电路用以在第一模式的期间启动加热模块，并且判断温度是否大于第一预设温度。若在第一模式的期间判断温度大于第一预设温度，控制电路设定在第二模式，关闭加热模块，并且判断温度是否大于第二预设温度，其中第二预设温度大于第一预设温度。若在第二模式的期间温度大于第二预设温度，控制电路设定在第三模式，判断温度是否小于第三预设温度，其中第三预设温度小于 第二预设温度。若判断温度低于第三预设温度，控制电路产生堆肥完成信息。

在一些实施例中，在第二模式的期间，控制电路判断温度是否低于第一预设温度。若在第二模式的期间温度低于第一预设温度，控制电路启动加热模块。

在一些实施例中，上述的堆肥控制系统，还包括搅拌模块，设置于容纳装置。控制电路在第三模式的期间，若判断已经过第一预设时间或温度小于第四预设温度，启动搅拌模块。第四预设温度小于第二预设温度且大于第三预设温度。

在一些实施例中，在启动搅拌模块以后，控制电路还用以判断温度是否小于第五预设温度，其中第五预设温度小于第四预设温度且大于第三预设温度。若控制电路判断温度小于第五预设温度，关闭搅拌模块。

在一些实施例中，堆肥控制系统还包括湿度传感器与加湿器。湿度传感器设置于容纳装置且电性耦接至控制电路，用以侦测对应容纳装置的湿度。加湿器设置于容纳装置且电性耦接至控制电路。在第一模式与第二模式的期间，控制电路用以判断湿度是否小于预设湿度，若判断湿度小于预设湿度时，控制电路用以启动加湿器。

在一些实施例中，堆肥控制系统还包括液位传感器与液肥排放装置。液位传感器是设置于容纳装置且电性耦接至控制电路，用以侦测对应容纳装置的液位数值。液肥排放装置设置于容纳装置且电性耦接至控制电路。在第三模式的期间，控制电路用以判断液位数值是否高于预设液位数值，若判断液位数值高于预设液位数值，控制电路用以启动液肥排放装置。

在一些实施例中，堆肥控制系统还包括氧气传感器与气体供应装置。氧气传感器设置于容纳装置且电性耦接至控制电路，用以侦测对应容纳装置的氧气数值。气体供应装置设置于容纳装置且电性耦接至控制电路。在第二模式的期间，控制电路用以判断氧气数值是否低于预设氧气数值，若判断氧气数值低于预设氧气数值，控制电路用以启动气体供应装置。

在一些实施例中，堆肥控制系统，还包括重量传感器，设置于容纳装置且电性耦接至控制电路，用以侦测对应容纳装置的重量数值。

在一些实施例中，堆肥控制系统还包括显示装置，设置于容纳装置且电性耦接至控制电路。当控制电路设定为第二模式时，控制电路记录第一模式所消耗的时间并据以计算出一预估完成时间，并且将预估完成时间显示于显示装 置。

在一些实施例中，控制电路设定为第三模式时，控制电路记录第一模式与第二模式所消耗的时间，并据以重新计算且更新预估完成时间，并且将更新后的预估完成时间显示于显示装置。

本发明的实施例提出一种堆肥控制方法，用于堆肥控制系统。此堆肥控制方法包括：取得对应堆肥控制系统的温度；在第一模式的期间启动加热模块，并且判断温度是否大于第一预设温度；若在第一模式的期间温度大于第一预设温度，进入第二模式，关闭加热模块，并且判断温度是否大于第二预设温度，其中第二预设温度大于第一预设温度；若在第二模式的期间温度大于第二预设温度，进入第三模式，判断温度是否小于第三预设温度，其中第三预设温度小于第二预设温度；以及若在第三模式的期间判断温度低于第三预设温度，产生堆肥完成信息。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括：在第二模式的期间，判断温度是否低于第一预设温度；以及若在第二模式的期间温度低于第一预设温度，启动加热模块。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括：在第三模式的期间，若判断已经过第一预设时间或温度小于第四预设温度，启动一搅拌模块，而第四预设温度小于第二预设温度且大于第三预设温度。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括：在启动搅拌模块以后，判断温度是否小于第五预设温度，其中第五预设温度小于第四预设温度且大于第三预设温度；若判断温度小于第五预设温度，关闭搅拌模块。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括；取得对应堆肥控制系统的湿度；在第一模式与第二模式的期间，判断湿度是否小于预设湿度；以及若判断湿度小于预设湿度时，启动加湿器。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括：取得对应堆肥控制系统的液位数值；在第三模式的期间，判断液位数值是否高于预设液位数值；以及若判断液位数值高于预设液位数值，启动液肥排放装置。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括：取得对应堆肥控制系统的氧气数值；在第二模式的期间，判断氧气数值是否低于预设氧气数值；以及若判断氧气数值低于预设氧气数值，启动气体供应装置。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括：取得对应堆肥控制系统的重量数值。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括：进入第二模式时，记录第一模式所消耗的时间并据以计算出预估完成时间，并且将预估完成时间显示于显示装置。

在一些实施例中，堆肥控制方法还包括：进入第三模式时，记录第一模式与第二模式所消耗的时间，并据以重新计算且更新预估完成时间，并且将更新后的预估完成时间显示于显示装置。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是根据一实施例绘示堆肥控制系统的示意图；

图2是根据一实施例绘示堆肥制造过程的温度曲线图；

图3是根据另一实施例绘示堆肥制造过程的温度曲线图；

图4A与图4B是根据一实施例绘示堆肥控制方法的流程图。

具体实施方式

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指次序或顺位的意思，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

图1是根据一实施例绘示堆肥控制系统的示意图。请参照图1，堆肥控制系统100主要包括容纳装置110、温度传感器112、加热模块122和控制电路130。在其他实施例中，还可再增设湿度传感器114、氧气传感器116、液位传感器118、搅拌模块120、加湿器124、氧气供应装置126与液肥排放装置128等。容纳装置110例如为一个堆肥桶，其中可以放置堆肥，但本发明并不限制容纳装置110的材料、形状或大小。容纳装置110上设置有温度传感器112、湿度传感器114、氧气传感器116、液位传感器118、搅拌模块120、加热模块122、加湿器124、氧气供应装置126与液肥排放装置128，但本发明并不限制这些元件的设置位置。此外，这些元件是以无线或是有线的方式电性耦接至控制电路130，此控制电路130可为任意种类的处理器或可程式化电路。在此实 施例中，控制电路130会根据所搜集到的温度、湿度与氧气浓度来控制堆肥控制系统100，并将对应的信息显示在显示装置140上，以下将举多个实施例来详细说明。

图2是根据一实施例绘示堆肥制造过程的温度曲线图。请参照图1与图2，首先温度传感器112会侦测对应容纳装置110的温度，并将此温度传送至控制电路130。在初始阶段，控制电路130会处于第一模式M1，并且容纳装置110处于室温下，在此期间控制电路130会启动加热模块122，因此容纳装置110的温度会逐渐增加。在第一模式M1的期间，控制电路130也会判断从温度传感器112所取得的温度是否大于第一预设温度T1，此第一预设温度T1例如为摄氏40度至50度之间。此第一模式M1是用以让微生物的活性增加，此时已有一些微生物开始分解有机质。

若在第一模式M1的期间温度已大于第一预设温度T1，控制电路130会设定在第二模式M2(或称控制电路130进入了第二模式M2)。在第二模式M2的期间，控制电路130会关闭加热模块122，并且判断从温度传感器112所取得的温度是否大于第二预设温度T2，此第二预设温度T2大于第一预设温度T1。例如，此第二预设温度T2可以为摄氏60度到80度之间。在此第二模式M2的期间，微生物已开始大量分解有机质，在分解的过程中会产生热，因此不需要启动加热模块122。在一些实施例中，如果因为一些外在的因素，使得在第二模式M2的期间所侦测到的温度低于第一预设温度T1，则控制电路130会重新启动加热模块122，直到温度大于第一预设温度T1。实务上，在第二模式M2中由于堆肥分解时会产生热，因此在一些习知的技术中并没有重新启动加热模块122的机制，然而在实际的运作中使用者可能会去打开或翻动堆肥，或者由于外部气温的降低都会使得堆肥的温度降低。在此实施例中重新启动加热模块122的机制可以增加成功制作堆肥的机率，是本发明的优点。

在一些实施例中，控制电路130是基于模糊推论控制(fuzzy inference control)来控制加热模块122，但在其他的实施例中控制电路130也可以用比例-积分-微分(proportional-integral-derivative，PID)等其他的控制方法，本发明并不在此限。

若在第二模式M2的期间，所侦测的温度已大于第二预设温度T2，则控制电路130会设定在第三模式M3(或称控制电路130进入第三模式)。在第三 模式M3的期间，温度逐渐开始下降，控制电路130会判断所侦测的温度是否小于等于第三预设温度T3，此第三预设温度T3小于第二预设温度。例如，第三预设温度T3接近室温(例如为摄氏25度)。若判断温度已小于等于第三预设温度T3，控制电路130会产生堆肥完成信息，并且将堆肥完成信息显示在显示装置140上。此堆肥完成信息是用以告诉使用者堆肥已经制作完成，堆肥完成信息可以用文字、图案、符号等来表示，本发明并不限制堆肥完成信息的内容。在实务上，堆肥若分解完成后，即会不再释放热能，因堆肥桶并无强调保温，温度会逐渐降低。

在上述的实施例中控制电路130具有三个模式，并且控制电路130只控制了加热模块122。在以下的实施例中，第三模式还可被分为更细的模式，并且也会一并控制搅拌模块120、加湿器124、气体供应装置126与液肥排放装置128等。

图3是根据另一实施例绘示堆肥制造过程的温度曲线图。请参照图1与图3，第三模式M3可进一步细分为第四模式M4、第五模式M5与第六模式M6。在第四模式M4的期间，控制电路130会判断是否已经过第一预设时间以及/或者所侦测的温度是否小于第四预设温度T4。此第一预设时间例如为两天至三天，等待第一预设时间是要让堆肥静置。另一方面，第四预设温度T4小于第二预设温度T2且大于第三预设温度T3，例如是摄氏55度至75度，当所侦测的温度小于第四预设温度T4，也表示静置完毕。当已经过第一预设时间以及/或者所侦测的温度已小于第四预设温度T4，控制电路130会进入第五模式M5，并且启动搅拌模块120来搅拌堆肥。在第五模式M5的期间，控制电路130会判断所侦测的温度是否小于第五预设温度T5，此第五预设温度小于第四预设温度T4且大于第三预设温度T3。例如，第五预设温度可约为摄氏35度。若所侦测的温度是否小于第五预设温度T5，则控制电路130会关闭搅拌模块120并且进入第六模式M6。最后，在第六模式M6的期间，当所侦测的温度小于第三预设温度T3时，表示堆肥已经制作完成。

另一方面，在第一模式M1与第二模式M2的期间控制电路130会控制湿度。具体来说，湿度传感器114会侦测对应容纳装置110的湿度，并将此湿度的信息传送至控制电路130。控制电路130会判断此湿度是否小于一个预设湿度(根据不同的堆肥与微生物可设定不同的数值，例如为50％至80％之间)。若 在第一模式M1与第二模式M2的期间所侦测的湿度小于预设湿度，则控制电路130会启动加湿器124，例如透过洒水来增加堆肥的湿度。

在第二模式M2与第四模式M4的期间控制电路130会控制氧气的浓度。具体来说，氧气传感器116会侦测对应容纳装置110的氧气数值(例如为氧气浓度)，并且会将此氧气数值传送至控制电路130。控制电路130会判断此氧气数值是否低于一个预设氧气数值(不同的堆肥与微生物可设定不同的数值，例如为20％)。若在第二模式M2与第四模式M4的期间上述的氧气数值已低于预设氧气数值，则控制电路130会启动气体供应装置124。例如，气体供应装置124可将外部新鲜的空气导入至容纳装置110当中。

在第四模式M4与第五模式M5的期间控制电路130会控制肥液的液位。具体来说，液位侦测器118会侦测对应容纳装置110的液位数值(表示肥液的水位)，并将此液位数值传送至控制电路130，控制电路130会判断此液位数值是否高于预设液位数值(随着容纳装置110的形状可以设置为不同的数值，例如为两公分)。若在第四模式M4与第五模式M5的期间控制电路130判断液位数值已高于预设液位数值，则控制电路130会启动液肥排放装置128借此将液肥从容纳装置110中排放出去。在一些实施例中，堆肥控制系统100也可以设置有液肥收集模块，用以收集排放出来的液肥。

重量传感器129可用来侦测对应容纳装置110的重量数值。例如，此重量数值代表容纳装置110中具有多少的堆肥，当此重量数值越大时，则表示制作堆肥的时间可能需要越长。在一些实施例中，上述的第一预设时间是与重量数值成正相关。

在一些实施例中，控制电路130也可以预测堆肥什么时候会完成，并将完成时间显示在显示装置140上。具体来说，当控制电路130进入第二模式M2时，控制电路130可以记录第一模式M1所消耗的时间，根据此时间计算出预估完成时间，并且将此预估完成时间显示于显示装置140上。另一方面，当控制电路130进入第四模式M4(即第三模式M3)时，控制电路130也会记录第一模式M1与第二模式M2所消耗的时间，根据这两个时间信息重新计算且更新预估完成时间。控制电路130会将更新后的预估完成时间显示于显示装置140。在一些实施例中，控制电路130也可以根据第一模式M1与第二模式M2所消耗的时间以及重量传感器129所侦测到的重量数值来计算预估完成时间。如此 一来，使用者可以即时地知道堆肥何时会完成，并且此完成时间会随着堆肥制作的过程而随时更新。

图4A与图4B是根据一实施例绘示堆肥控制方法的流程图。请参照图4A与图4B，在步骤S401中，进入第一模式M1，启动加热模块122并开启湿度的侦测。在步骤S402中，判断温度是否大于第一预设温度。若温度已大于第一预设温度，在步骤S403中进入第二模式M2，关闭加热模块122并开启氧气浓度的侦测。在步骤S404中，判断温度是否大于第二预设温度。若温度已大于第二预设温度，在步骤S405中进入第四模式M4，关闭湿度的侦测并开启液位的侦测。在步骤S406中，判断是否经过第一预设时间或温度是否小于第四预设温度。若步骤S406的结果为是，在步骤S407中进入第五模式M5，启动搅拌模块120并关闭氧气浓度的侦测。在步骤S408中，判断温度是否小于第五预设温度。若温度已小于第五预设温度，在步骤S409中进入第六模式M6，关闭搅拌模块120并关闭液位的侦测。在步骤S410中判断温度是否小于第三预设温度。若温度已小于第三预设温度，在步骤S411中产生堆肥完成信息。

然而，图4A与图4B中各步骤已详细说明如上，在此便不再赘述。值得注意的是，图4A与图4B中各步骤可以实作为多个程式码或是电路，本发明并不在此限。此外，图4A与图4B的方法可以搭配以上实施例使用，也可以单独使用。换言之，图4A与图4B的各步骤之间也可以加入其他的步骤。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。