本發(fā)明涉及污泥處理領(lǐng)域，具體為一種污泥熱解氣化爐智能控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、污泥中含有大量的有機(jī)物和有害物質(zhì)，未經(jīng)處理的污泥對環(huán)境和人類健康會造成嚴(yán)重的威脅。傳統(tǒng)的污泥處理方法主要填埋法、焚燒法、厭氧消化法以及堆肥法等，但這些方法存在占地大、能耗高、處理周期長和二次污染等問題。熱解氣法是污泥處理的一種新型方法，其基本原理是在無氧或缺氧環(huán)境中，通過高溫將污泥中的有機(jī)物熱解成可燃?xì)怏w（主要成分為h2、co和ch4）和固體殘渣，熱解后污泥體積大幅減少，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w可以作為能源回收利用，實現(xiàn)廢棄物的資源化，而且通過高溫?zé)峤猓梢杂行コ勰嘀械牟≡陀泻ξ镔|(zhì)，減少對環(huán)境的污染。

2、在污泥熱解過程中，氣化爐是關(guān)鍵設(shè)備，氣化爐的操作參數(shù)（如溫度、壓力、進(jìn)料速度等）直接影響熱解反應(yīng)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，氣化爐在最佳工作狀態(tài)，不僅能提高熱解反應(yīng)的效率降低能源消耗，而且可以確保熱解產(chǎn)物的成分和質(zhì)量穩(wěn)定，減少有害氣體的排放，降低對環(huán)境的影響。以往對氣化爐的控制都是通過人工控制，這具有很大的局限性，無法實時控制，而且嚴(yán)重依賴經(jīng)驗，自動對氣化爐進(jìn)行控制是實現(xiàn)污泥處理高效、穩(wěn)定和環(huán)保處理的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種污泥熱解氣化爐智能控制方法，所述方法包括以下步驟：

2、通過安裝在氣化爐氣體出口處的氣體檢測設(shè)備采集的預(yù)設(shè)氣體的氣體含量，并獲取預(yù)設(shè)氣體的理想含量，根據(jù)采集到的氣體含量和理想含量確定每種預(yù)設(shè)氣體含量偏差和偏差變化率，基于氣體對應(yīng)的模糊集和隸屬函數(shù)將氣體含量偏差以及偏差變化率模糊化。

3、建立每種預(yù)設(shè)氣體的模糊規(guī)則表以及混合氣體的模糊規(guī)則表，根據(jù)所述偏差和所述偏差變化率得到每種預(yù)設(shè)氣體通過模糊系統(tǒng)的輸出曲線，計算每個輸出曲線的重心，得到所有重心之間的距離，當(dāng)存在距離大于閾值時，基于混合氣體的模糊集和隸屬函數(shù)計算得到混合氣體通過模糊系統(tǒng)的輸出曲線，利用混合氣體的輸出曲線對每種預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線進(jìn)行修正。

4、對輸出曲線進(jìn)行去模糊化得到控制變量的值。

5、優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)氣體的模糊規(guī)則表的自變量為預(yù)設(shè)氣體的含量偏差、偏差變化率，所述混合氣體的模糊規(guī)則表的自變量為混合氣體中氣體的含量。

6、優(yōu)選地，所述計算每個輸出曲線的重心，具體為：

7、計算輸出曲線的內(nèi)接圓，并計算內(nèi)接圓和輸出曲線圍成的面積的比值，如果比值小于閾值，則對于不屬于內(nèi)接圓的最大連續(xù)區(qū)域再計算內(nèi)接圓，直到所有內(nèi)接圓的面積和輸出曲線圍成的面積的比值不小于所述閾值。

8、計算所有內(nèi)接圓的圓心的平均值，將所述平均值作為所述重心。

9、優(yōu)選地，所述利用混合氣體的輸出曲線對每種預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線進(jìn)行修正，具體為：

10、若預(yù)設(shè)氣體屬于混合氣體的一種成分，則根據(jù)理想狀態(tài)下預(yù)設(shè)氣體在所述混合氣體的含量確定預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的權(quán)重，否則，將權(quán)重設(shè)置為預(yù)設(shè)值。

11、將預(yù)設(shè)氣體和混合氣體對應(yīng)的曲線離散化，根據(jù)預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的權(quán)重計算相同離散點處對應(yīng)的新值，根據(jù)所有離散點的新值繪制曲線得到修正后的預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線。

12、優(yōu)選地，所述對輸出曲線進(jìn)行去模糊化得到控制變量的值，具體為：

13、若預(yù)設(shè)氣體屬于混合氣體的一種成分，對所述預(yù)設(shè)氣體的輸出曲線采用重心法得到輸出值；否則，對所述預(yù)設(shè)氣體的輸出曲線采用最大隸屬度法得到輸出值。

14、將所有預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出值的平均值作為控制變量的值。

15、另外一個方面，本發(fā)明還提供了一種污泥熱解氣化爐智能控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括以下模塊：

16、模糊化模塊，用于通過安裝在氣化爐氣體出口處的氣體檢測設(shè)備采集的預(yù)設(shè)氣體的氣體含量，并獲取預(yù)設(shè)氣體的理想含量，根據(jù)采集到的氣體含量和理想含量確定每種預(yù)設(shè)氣體含量偏差和偏差變化率，基于氣體對應(yīng)的模糊集和隸屬函數(shù)將氣體含量偏差以及偏差變化率模糊化。

17、結(jié)果修正模塊，用于建立每種預(yù)設(shè)氣體的模糊規(guī)則表以及混合氣體的模糊規(guī)則表，根據(jù)所述偏差和所述偏差變化率得到每種預(yù)設(shè)氣體通過模糊系統(tǒng)的輸出曲線，計算每個輸出曲線的重心，得到所有重心之間的距離，當(dāng)存在距離大于閾值時，基于混合氣體的模糊集和隸屬函數(shù)計算得到混合氣體通過模糊系統(tǒng)的輸出曲線，利用混合氣體的輸出曲線對每種預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線進(jìn)行修正。

18、結(jié)果輸出模塊，用于對輸出曲線進(jìn)行去模糊化得到控制變量的值。

19、優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)氣體的模糊規(guī)則表的自變量為預(yù)設(shè)氣體的含量偏差、偏差變化率，所述混合氣體的模糊規(guī)則表的自變量為混合氣體中氣體的含量。

20、優(yōu)選地，所述計算每個輸出曲線的重心，具體為：

21、計算輸出曲線的內(nèi)接圓，并計算內(nèi)接圓和輸出曲線圍成的面積的比值，如果比值小于閾值，則對于不屬于內(nèi)接圓的最大連續(xù)區(qū)域再計算內(nèi)接圓，直到所有內(nèi)接圓的面積和輸出曲線圍成的面積的比值不小于所述閾值。

22、計算所有內(nèi)接圓的圓心的平均值，將所述平均值作為所述重心。

23、優(yōu)選地，所述利用混合氣體的輸出曲線對每種預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線進(jìn)行修正，具體為：

24、若預(yù)設(shè)氣體屬于混合氣體的一種成分，則根據(jù)理想狀態(tài)下預(yù)設(shè)氣體在所述混合氣體的含量確定預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的權(quán)重，否則，將權(quán)重設(shè)置為預(yù)設(shè)值。

25、將預(yù)設(shè)氣體和混合氣體對應(yīng)的曲線離散化，根據(jù)預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的權(quán)重計算相同離散點處對應(yīng)的新值，根據(jù)所有離散點的新值繪制曲線得到修正后的預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線。

26、優(yōu)選地，所述對輸出曲線進(jìn)行去模糊化得到控制變量的值，具體為：

27、若預(yù)設(shè)氣體屬于混合氣體的一種成分，對所述預(yù)設(shè)氣體的輸出曲線采用重心法得到輸出值；否則，對所述預(yù)設(shè)氣體的輸出曲線采用最大隸屬度法得到輸出值。

28、將所有預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出值的平均值作為控制變量的值。

29、此外，本發(fā)明還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序在被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上所述的方法。

30、針對污泥熱解中氣化爐不能自動控制的問題，本發(fā)明根據(jù)氣體檢測設(shè)備采集的預(yù)設(shè)氣體的氣體含量，建立每種預(yù)設(shè)氣體的模糊規(guī)則表以及混合氣體的模糊規(guī)則表，根據(jù)所述偏差和所述偏差變化率得到每種預(yù)設(shè)氣體通過模糊系統(tǒng)的輸出曲線，計算每個輸出曲線的重心，得到所有重心之間的距離，當(dāng)存在距離大于閾值時，基于混合氣體的模糊集和隸屬函數(shù)計算得到混合氣體通過模糊系統(tǒng)的輸出曲線，利用混合氣體的輸出曲線對每種預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線進(jìn)行修正；對輸出曲線進(jìn)行去模糊化得到控制變量的值。實現(xiàn)了對氣化爐包括但不限于溫度、進(jìn)料速度等的自動控制，大大節(jié)省人力。

技術(shù)特征：

1.一種污泥熱解氣化爐智能控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)氣體的模糊規(guī)則表的自變量為預(yù)設(shè)氣體的含量偏差、偏差變化率，所述混合氣體的模糊規(guī)則表的自變量為混合氣體中氣體的含量。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算每個輸出曲線的重心，具體為：

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用混合氣體的輸出曲線對每種預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線進(jìn)行修正，具體為：

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對輸出曲線進(jìn)行去模糊化得到控制變量的值，具體為：

6.一種污泥熱解氣化爐智能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括以下模塊：

7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)設(shè)氣體的模糊規(guī)則表的自變量為預(yù)設(shè)氣體的含量偏差、偏差變化率，所述混合氣體的模糊規(guī)則表的自變量為混合氣體中氣體的含量。

8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述計算每個輸出曲線的重心，具體為：

9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述利用混合氣體的輸出曲線對每種預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線進(jìn)行修正，具體為：

10.一種計算機(jī)存儲設(shè)備，所述存儲設(shè)備上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序在被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及污泥處理領(lǐng)域，具體為一種污泥熱解氣化爐智能控制方法及系統(tǒng)，獲取預(yù)設(shè)氣體的理想含量，根據(jù)采集到的氣體含量和理想含量確定每種預(yù)設(shè)氣體含量偏差和偏差變化率，基于氣體對應(yīng)的模糊集和隸屬函數(shù)將氣體含量偏差以及偏差變化率模糊化；建立每種預(yù)設(shè)氣體的模糊規(guī)則表以及混合氣體的模糊規(guī)則表，根據(jù)偏差和偏差變化率得到每種預(yù)設(shè)氣體通過模糊系統(tǒng)的輸出曲線，計算每個輸出曲線的重心，得到所有重心之間的距離，當(dāng)存在距離大于閾值時，利用混合氣體的輸出曲線對每種預(yù)設(shè)氣體對應(yīng)的輸出曲線進(jìn)行修正；對輸出曲線進(jìn)行去模糊化得到控制變量的值。本發(fā)明能實現(xiàn)對氣化爐的自動控制。

技術(shù)研發(fā)人員：張凱,白禹啟,張艷,王秀珍,文炯,李升,李明峰,石明,魯勝南,焦方方,郭家磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州中原萬宇新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14