【技术实现步骤摘要】
本专利技术创造涉及智慧农业及启发式算法领域，具体涉及农业废弃物智能分类与处理系统。
技术介绍
1、随着农业生产不断发展，农业废弃物的产生量急剧增加，给环境和可持续发展带来了一系列严峻挑战，传统的废弃物处理方法通常存在分类不准确、效率低下的问题，导致资源浪费和环境污染，弃物处理主要依赖于手工分类和传统处理方法，如填埋和焚烧，然而，这些方法存在一系列问题，手工分类受到主观因素的影响，准确性有限，且成本较高，填埋方式导致土地资源浪费和地下水污染，而焚烧则释放大量有害气体，对大气环境产生不可忽视的影响，因此，发展一种智能化的废弃物处理系统显得尤为迫切。
2、随着信息技术和人工智能的飞速发展，智能化废弃物处理系统逐渐成为废弃物管理领域的研究热点，先进的传感技术、深度学习算法和自动化控制技术的不断成熟，为构建智能分类与处理系统提供了坚实的技术基础，这一趋势不仅提高废弃物处理的准确性和效率，还有助于实现对资源的最大化利用，减轻对环境的负担，农业废弃物中包含大量可回收资源，如有机物、金属和塑料，传统处理方式未能有效回收这些资源，导致了巨大的资源浪费，智能分类与处理系统的提出，旨在通过精准的分类和高效的处理，最大程度地实现废弃物中有价值物质的回收和再利用，符合可持续发展的理念。
3、随着人口的增加和农业生产的扩大，农业废弃物对环境产生的压力日益加大，废弃物的不当处理导致土地污染、水资源污染以及大气环境污染，进而影响生态平衡和人类健康，解决农业废弃物问题成为保护环境、维护生态平衡的当务之急，各国对于废弃物管理制定了一系列的法
4、人们对环境保护和可持续发展意识的不断提高，对于废弃物处理的要求也日益严格，社会对于高效、环保的废弃物管理方案的需求推动了相关科技的创新与发展，一种智能化的废弃物分类与处理系统，符合社会对绿色环保的期望，具有广泛的社会意义和市场潜力。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术旨在提供一种农业废弃物智能分类与处理系统。
2、本专利技术创造的目的通过以下技术方案实现：
3、一种农业废弃物智能分类与处理系统，该系统包括传感器系统、数据采集与处理模块、智能算法模块、执行机构模块和用户界面，传感器系统负责采集废弃物的物理特性和化学成分信息，物理特性包括废弃物的颜色、形状、纹理、温度、湿度、重量，化学成分信息包括废弃物的化学组成；接收到的原始数据存在噪声、异常值以及不完整的情况，因此在进行进一步处理之前，数据采集与处理模块对传感器数据进行清洗、预处理，并提取数据特征；智能算法模块对环境内的农业废弃物的分类与处理提供了可行方案，执行机构模块根据分类结果选择自动化处理程序，包括垃圾焚烧、有机物堆肥，用户界面提供了用户与系统交互的接口，允许用户监控系统运行状态、查询处理结果。
4、进一步的，传感器系统包括图像传感器、温度传感器、湿度传感器、化学成分传感器、重量传感器和距离传感器，其中，图像传感器用于获取废弃物的视觉信息，通过高分辨率的摄像头，系统能够捕捉废弃物的外观特征，包括颜色、形状、纹理，温度传感器用于测量废弃物的温度，不同类型的废弃物具有不同的温度特征，从而使温度传感器能够识别和分类废弃物，湿度传感器测量废弃物的湿度水平，化学成分传感器用于检测废弃物中的化学成分，通过分析废弃物的化学组成，系统更精确地识别废弃物的类型，重量传感器用于测量废弃物的重量，估算废弃物的数量和密度。
5、进一步的，数据采集与处理模块接收传感器系统传来的废弃物的数据，接收到的传感器系统数据存在噪声、异常值以及不完整的情况，因此在进行进一步处理之前，需要对数据进行清洗和预处理，这一步骤包括数据去噪、异常值处理、缺失值填充，以确保后续的智能算法能够基于高质量的数据进行学习和分析，在数据清洗和预处理后，从废弃物的数据中提取数据特征，特征包括颜色、形状、温度、湿度、化学成分方面的信息，特征提取是为了减少数据的维度，同时保留对废弃物分类有意义的信息。
6、进一步的，农业废弃物通过传感器系统、数据采集与处理模块在农业废弃物站点已被分类，并假设在农业环境背景下，配有农业废弃物回收站，根据废弃物的物理特性和化学成分信息来处理某一种类型的农业废弃物，而农业废弃物站点与农业废弃物回收站之间通过运送车辆建立联系，运送车辆将农业废弃物站点的农业废弃物送至农业废弃物回收站进行处理，通过本专利技术所述的智能算法模块提供方案，具体如下：
7、在本专利技术所涉及的领域中，运送车辆将农业废弃物站点的农业废弃物送至农业废弃物回收站进行处理，建立如下数学模型：
8、
9、其中，f为目标函数，λijk为决策量，表示运送车辆k是否由目标点i运送到j，具体如下：
10、
11、ck表示使用运送车辆k的成本，k为运送车辆集合，n为农业废弃物站点集合，且满足n＝{0,1,…,n}，n为废弃物站点的总数，i，j，k为索引数，索引数i∈n，若i＝0表示运送车辆的发运点，d为农业废弃物回收站，且有限制：length(d)≤length(n)表示农业废弃物回收站不超过农业废弃物站点数量，其中length()表示集合的长度，同时有d∩n≠φ，表示农业废弃物站点可以是农业废弃物回收站，其中φ表示空集，ct表示时间成本，表示在目标点i处运送车辆k取到农业废弃物后的载荷量，表示在目标点j处运送车辆k卸载农业废弃物后的载荷量，在本专利技术中，农业废弃物回收站只对该站点能够回收的废弃物进行处理，因此运送车辆k在每个农业废弃物回收站的卸载数量是有限的，vk表示运送车辆k的速度，fk表示运送车辆的可变成本，包括运送车辆的通行费、运送车辆的维修费、运送车辆的保养费，∫vkdt表示运送车辆k的实际行驶路程，并包含如下约束：
12、
13、其中，表示每辆运送车辆只能使用一次，表示每辆运送车辆去往农业废弃物站点装载后，最多只能前往一处农业废弃物回收站进行卸载，表示运送车辆的行驶路径为无向闭合的哈密顿路径，表示运送车辆k剩余容量不超过额定容量q。
14、进一步的，为了能得到具有约束条件的目标函数
15、
16、的最优解，定义算子初始评分，在本专利技术所涉及的算法领域内，以成本为最高优先级考量，以时间为次优先级考量，分别定义成本算子均衡评分zc和时间成本算子均衡评分zt如下：
17、
18、
19、其中，e()为数学期望，tik为运输车辆k达到农业废弃物站点i装载所需要的时间，tjk为运输车辆k达到农业废弃物回收站j卸载所需要的时间，为运送车辆k的成本权重算子，为时间成本权重算子，fk为运送车辆k的可变成本权重算子。
20、进一步的，通过模拟退火算法初步寻优，设定模拟退火初始温度为tc0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种农业废弃物智能分类与处理系统，该系统包括传感器系统、数据采集与处理模块、智能算法模块、执行机构模块和用户界面，传感器系统负责采集废弃物的物理特性和化学成分信息，物理特性包括废弃物的颜色、形状、纹理、温度、湿度、重量，化学成分信息包括废弃物的化学组成；接收到的原始数据存在噪声、异常值以及不完整的情况，因此在进行进一步处理之前，数据采集与处理模块对传感器数据进行清洗、预处理，并提取数据特征；智能算法模块对环境内的农业废弃物的分类与处理提供了可行方案，执行机构模块根据分类结果选择自动化处理程序，包括垃圾焚烧、有机物堆肥，用户界面提供了用户与系统交互的接口，允许用户监控系统运行状态、查询处理结果。
2.根据权利要求1所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，传感器系统包括图像传感器、温度传感器、湿度传感器、化学成分传感器、重量传感器和距离传感器，其中，图像传感器用于获取废弃物的视觉信息，通过高分辨率的摄像头，系统能够捕捉废弃物的外观特征，包括颜色、形状、纹理，温度传感器用于测量废弃物的温度，不同类型的废弃物具有不同的温度特征，从而使温度传感器能够识别和分类废弃
3.根据权利要求1所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，数据采集与处理模块接收传感器系统传来的废弃物的数据，接收到的传感器系统数据存在噪声、异常值以及不完整的情况，因此在进行进一步处理之前，需要对数据进行清洗和预处理，这一步骤包括数据去噪、异常值处理、缺失值填充，以确保后续的智能算法能够基于高质量的数据进行学习和分析，在数据清洗和预处理后，从废弃物的数据中提取数据特征，特征包括颜色、形状、温度、湿度、化学成分方面的信息，特征提取是为了减少数据的维度，同时保留对废弃物分类有意义的信息。
4.根据权利要求1所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，农业废弃物通过传感器系统、数据采集与处理模块在农业废弃物站点已被分类，并假设在农业环境背景下，配有农业废弃物回收站，根据废弃物的物理特性和化学成分信息来处理某一种类型的农业废弃物，而农业废弃物站点与农业废弃物回收站之间通过运送车辆建立联系，运送车辆将农业废弃物站点的农业废弃物送至农业废弃物回收站进行处理，通过本专利技术所述的智能算法模块提供方案，具体如下：
5.根据权利要求4所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，为了能得到具有约束条件的目标函数
6.根据权利要求5所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，通过模拟退火算法初步寻优，设定模拟退火初始温度为Tc0，设初始解集为Λ，Λ是一个三维矩阵，Λ具体为：
7.根据权利要求1所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，执行机构模块根据智能算法的分类结果，自动执行相应的废弃物处理程序，根据分类结果，执行机构模块会选择相应的废弃物处理程序，不同类型的废弃物需要不同的处理方式，包括垃圾焚烧、有机物堆肥、回收，通过控制自动化处理设备来实现废弃物的自动化处理，这些设备包括垃圾焚烧炉、有机物堆肥设备、回收分拣机械，控制这些设备需要确保其工作参数与废弃物的特性相匹配，以保证高效、安全的处理过程；在执行废弃物处理过程中，执行机构模块根据实际情况对处理参数进行调整，通过监控废弃物处理过程，实时获取处理设备的状态信息，系统能够记录处理过程的关键数据，以便后续的分析和优化；考虑到废弃物处理过程中的安全性，确保设备运行在安全的工作范围内，采取必要的安全措施，以防止意外事件的发生；在废弃物处理系统运行中，会发生设备故障或异常情况，执行机构模块包含故障检测和相应的应对机制，以便及时处理故障，减少系统停机时间。
8.根据权利要求1所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，用户界面提供了用户与系统交互的接口，允许用户监控系统运行状态、查询处理结果，并进行必要的调整，用户界面提供实时的系统状态信息，包括当前处理的废弃物类型、处理速度、设备运行状态，用户界面显示智能算法模块对废弃物的分类结果，通过图表、图像以及文字形式呈现，使用户清晰了解系统对不同类型废弃物的准确分类情况，界面提供废弃物处理的历史记录，包括过去的处理结果、系统运行的性能指标、故障记录，用户界面包括手动干预的接口，允许用户对系统进行手动操作或调整，包括用户手动指定废弃物的处理方式，进行系统的暂停和启动操作，用户界面提供系统配置的设置选项，允许用户根据实际需要进行参数调整，包括算法的参数、处理设备的工作参数、报警阈值，如果系...
【技术特征摘要】
1.一种农业废弃物智能分类与处理系统，该系统包括传感器系统、数据采集与处理模块、智能算法模块、执行机构模块和用户界面，传感器系统负责采集废弃物的物理特性和化学成分信息，物理特性包括废弃物的颜色、形状、纹理、温度、湿度、重量，化学成分信息包括废弃物的化学组成；接收到的原始数据存在噪声、异常值以及不完整的情况，因此在进行进一步处理之前，数据采集与处理模块对传感器数据进行清洗、预处理，并提取数据特征；智能算法模块对环境内的农业废弃物的分类与处理提供了可行方案，执行机构模块根据分类结果选择自动化处理程序，包括垃圾焚烧、有机物堆肥，用户界面提供了用户与系统交互的接口，允许用户监控系统运行状态、查询处理结果。
2.根据权利要求1所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，传感器系统包括图像传感器、温度传感器、湿度传感器、化学成分传感器、重量传感器和距离传感器，其中，图像传感器用于获取废弃物的视觉信息，通过高分辨率的摄像头，系统能够捕捉废弃物的外观特征，包括颜色、形状、纹理，温度传感器用于测量废弃物的温度，不同类型的废弃物具有不同的温度特征，从而使温度传感器能够识别和分类废弃物，湿度传感器测量废弃物的湿度水平，化学成分传感器用于检测废弃物中的化学成分，通过分析废弃物的化学组成，系统更精确地识别废弃物的类型，重量传感器用于测量废弃物的重量，估算废弃物的数量和密度。
3.根据权利要求1所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，数据采集与处理模块接收传感器系统传来的废弃物的数据，接收到的传感器系统数据存在噪声、异常值以及不完整的情况，因此在进行进一步处理之前，需要对数据进行清洗和预处理，这一步骤包括数据去噪、异常值处理、缺失值填充，以确保后续的智能算法能够基于高质量的数据进行学习和分析，在数据清洗和预处理后，从废弃物的数据中提取数据特征，特征包括颜色、形状、温度、湿度、化学成分方面的信息，特征提取是为了减少数据的维度，同时保留对废弃物分类有意义的信息。
4.根据权利要求1所述一种农业废弃物智能分类与处理系统，其特征在于，农业废弃物通过传感器系统、数据采集与处理模块在农业废弃物站点已被分类，并假设在农业环境背景下，配有农业废弃物回收站，根据废弃物的物理特性和化学成分信息来处理某一种类型的农业废弃物，而农业废弃物站点与农业废弃物回收站之间通过运送车辆建立联系，运送车辆将农业废弃物站点的农业废弃物送至农业废弃物回收站进行处理，通过本发明所述的智能算法模块提供方案，具体如下：
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：云南升玥信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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