用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术的优点是：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。出对应的工艺参数实现节能降耗。出对应的工艺参数实现节能降耗。

【技术实现步骤摘要】
用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术的缺陷，本专利技术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，本专利技术的技术方案是：
[0004]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。
[0005]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。
[0006]所述的产物调节模型建立方法包括以下步骤：
[0007](1)对生物脱硫系统进行建模：
[0008]y
‑
mx＝(y0
‑
mx)exp[
–
K
G
aZ/(G/A)]；
[0009]其中，y是出口H2S浓度，y0是进口沼气中H2S浓度，m为无因次亨利定律系数；x为H2S分子在液相中的浓度(mg
·
m
‑3)；K
G
a为沼气中H2S总体积传质系数(min
‑1)；Z为喷淋高度(m)；G为进口沼气流量(m3·
min
‑1)，A为截面积(m2)；读取生物脱硫生产数据，输入变量为沼气流量、出口H2S浓度、出口氧气含量、空气流量，将读取的数据输入至y
‑
mx＝(y0
‑
mx)exp[
–
K
G
aZ/(G/A)]中，若判定出口H2S浓度大于预设值，则自动调整检测周期结束时间为当前时间；若本次检测时间超出当前周期结束时间，则触发计算本次检测的pH值下降速率，标记是否落在最佳范围内，输出此次pH值下降速率并归档，比较得出最大或最小pH值下降速率，此时，对应终端酸性产物产出率最大或最小；
[0010](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。
[0011]本专利技术的优点是：
[0012](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。
[0013](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
[0014]图1是本专利技术的主体结构示意图。
[0015]图2是本专利技术算法控制模块的流程示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合具体实施例来进一步描述本专利技术，本专利技术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，并不对本专利技术的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本专利技术的精神和范围下可以对本专利技术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专利技术的保护范围内。
[0017]参见图1和图2，本专利技术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。
[0018]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。
[0019]所述的产物调节模型建立方法包括以下步骤：
[0020](1)对生物脱硫系统进行建模：
[0021]y
‑
mx＝(y0
‑
mx)exp[
–
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的一种用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备，其特征在于，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
G
aZ/(G/A)]；其中，y是出口H2S浓度，y0是进口沼气中H2S浓度，m为无因次亨利定律系数；x为H2S分子在液相中的浓度(mg
·
m
‑3)；K
G
a为沼气中H2S...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭孝结，曹曼，钟慧，程国栋，
申请(专利权)人：青岛天人环境股份有限公司，
类型：发明
国别省市：