用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备

摘要

本发明涉及一种用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备，包括嵌入在Linux系统中的数据库模块、软网关模块、云边协同模块、智能控制模块和算法控制模块。本发明的优点是：为生物脱硫生产环节赋能，提高生产效率、稳定硫化氢去除率、降低能耗，减少污水产生量；为实现生物脱硫系统终端产物智能调节目的，本系统产物调节模型通过模型判定系统产酸和产硫单质的过程，根据沼气流量峰值、谷值以及沼气中硫化氢浓度，对工艺参数(空沼比、pH值、温度、喷淋量)进行动态最优调整，探索出最大或者最小pH值下降速率。为进一步降低能耗，本系统通过能耗模型，以系统经济性为目标函数，优化得出对应的工艺参数实现节能降耗。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备。

背景技术

生物脱硫工艺条件控制使终端产生硫酸，溶液不可再生循环利用，浓度积累到一定程度会抑制生物脱硫反应，因此需要定期外排酸液，额外增加了污水处理成本。目前生物脱硫系统设备的终端运维管控仍普遍停留在相对初级的阶段，不能根据实时负荷情况动态调整工艺参数。现有生物脱硫系统生产一般通过控制器(比如PLC)采集到的工业运行数据，通过通讯功能模块(比如4G模块)等，实现数据向云端的发送。随着技术的发展，这种模式产生了一些弊端，随着采集的生产数据越来越多会导致带宽瓶颈，其次用户出于对数据的安全性和私密性考虑不愿意上云。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备，本发明的技术方案是：

一种用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备，包括嵌入在Linux系统中的数据库模块、软网关模块、云边协同模块、智能控制模块和算法控制模块，所述智能控制模块通过交互控制端控制，该智能控制模块还与数据库模块以及AI控制模块和算法控制模块进行数据交互，所述的数据库模块和软网关模块均与所述的算法控制模块连接，该Linux系统还接入所述的云边协同模块和实时操作系统，在所述的实时操作系统中嵌入有逻辑控制模块；该数据库模块通过硬网关模块与生产设备的PLC控制器连接。

所述的算法控制模块用于通过产物调节模型判定产酸和产硫单质的过程，根据沼气流量计的气体流量峰值、谷值以及沼气中硫化氢浓度，对工艺参数空沼比、pH值、温度、喷淋量进行动态调整，计算出最大或者最小pH值下降速率；然后在满足产物调节模型输出结果的基础上，根据沼气流量计的气体流量峰值、谷值，调节工艺参数实现节能降耗。

所述的产物调节模型建立方法包括以下步骤：

(1)对生物脱硫系统进行建模：

y-mx＝(y0-mx)exp[–K

其中，y是出口H

(2)模型启动后，从配置文件中读取预设的空沼比调整步长，pH值下降率范围配置项，完成初始化工作；初始化完成后，模型会读取步骤(1)存档的pH值下降率，并进行时序化处理，选择最新一次优化结果的pH值下降率、沼气流量、空气流量有效数据进行趋势分析，按照分析出的趋势，基于配置的空沼比的调整步长，进行相应的增减空沼比，以经济性为目标函数，输出可使pH值下降率逼近达到最佳范围且经济性最优的空沼比，同理，进行喷淋量、温度的工艺参数分析；在外部调用接口获取预测值时，预测模型会返回当前得出的预测值得；对于已经返回的预测值，在使用新的预测值产生数据前，重复调用接口获取预测值时，模型返回同样的预测值，直到使用新的预测值产生新的数据后，优化模型会基于新数据进行优化和调整，之后新的预测值在下一次请求预测值时返回新的预测值。

本发明的优点是：

(1)为生物脱硫生产环节赋能，提高生产效率、稳定硫化氢去除率、降低能耗，减少污水产生量，；为实现生物脱硫系统终端产物智能调节目的，本系统产物调节模型通过模型判定系统产酸和产硫单质的过程，根据沼气流量峰值、谷值以及沼气中硫化氢浓度，对工艺参数(空沼比、pH值、温度、喷淋量)进行动态最优调整，探索出最大或者最小pH值下降速率。为进一步降低能耗，本系统通过能耗模型，以系统经济性为目标函数，优化得出对应的工艺参数实现节能降耗。

(2)为用户解决数据保密，生产数据的收集、存储，指令下发等，都在用户现场进行，满足企业数据和管控私有化部署需求，消除数据泄露隐患，根据用户所需不定期选择连接平台，下载所需功能模型，获得平台赋能，包括跨平台之间的连接，整合一切需要和可以整合的资源，获得持续化的技术支撑与增效服务，确保产品的先进性和竞争优势。微平台可自由设置与平台的断连、功能与数据的开关，具有相对的独立性，在保证数据安全的前提下获得平台的功效，保障微平台的先进性、私密性和使用的灵活性。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图。

图2是本发明算法控制模块的流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

参见图1和图2，本发明涉及一种用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备，包括嵌入在Linux系统中的数据库模块、软网关模块、云边协同模块、智能控制模块和算法控制模块，所述智能控制模块通过交互控制端控制，该智能控制模块还与数据库模块以及AI控制模块和算法控制模块进行数据交互，所述的数据库模块和软网关模块均与所述的算法控制模块连接，该Linux系统还接入所述的云边协同模块和实时操作系统，在所述的实时操作系统中嵌入有逻辑控制模块；该数据库模块通过硬网关模块与生产设备的PLC控制器连接。

所述的算法控制模块用于通过产物调节模型判定产酸和产硫单质的过程，根据沼气流量计的气体流量峰值、谷值以及沼气中硫化氢浓度，对工艺参数空沼比、pH值、温度、喷淋量进行动态调整，计算出最大或者最小pH值下降速率；然后在满足产物调节模型输出结果的基础上，根据沼气流量计的气体流量峰值、谷值，调节工艺参数实现节能降耗。

所述的产物调节模型建立方法包括以下步骤：

(1)对生物脱硫系统进行建模：

y-mx＝(y0-mx)exp[–K

其中，y是出口H

(2)模型启动后，从配置文件中读取预设的空沼比调整步长，pH值下降率范围配置项，完成初始化工作；初始化完成后，模型会读取步骤(1)存档的pH值下降率，并进行时序化处理，选择最新一次优化结果的pH值下降率、沼气流量、空气流量有效数据进行趋势分析，按照分析出的趋势，基于配置的空沼比的调整步长，进行相应的增减空沼比，以经济性为目标函数，输出可使pH值下降率逼近达到最佳范围且经济性最优的空沼比，同理，进行喷淋量、温度的工艺参数分析；在外部调用接口获取预测值时，预测模型会返回当前得出的预测值得；对于已经返回的预测值，在使用新的预测值产生数据前，重复调用接口获取预测值时，模型返回同样的预测值，直到使用新的预测值产生新的数据后，优化模型会基于新数据进行优化和调整，之后新的预测值在下一次请求预测值时返回新的预测值。

其中，微平台：即边缘网关，拥有大平台PaaS层的功能，通过不定期下沉和上浮实现，负责企业运营智能化管控，实现持续增效的目的；3D工厂模块：将数据可视化及模拟现实的可交互计算机应用程序；Web浏览器：用来检索、展示以及传递Web信息资源的计算机应用程序；云边协同模块：边缘计算多数部署和应用场景需要边缘侧与中心云的协同，包括资源协同、应用协同、数据协同、智能协同等多种协同的计算机应用程序。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。