[发明专利]一种好氧堆肥监测系统及结果预测方法

权利要求书

1.一种好氧堆肥监测结果预测方法，其特征在于：包括，

获取进程参数数据；

测量结果指标数据；

对数据进行预处理工作；

建立LSTM模型并进行模型训练和预测包括，

S1：通过遗忘门，上一时刻的输出值ht-1与当前时刻的输入值xt通过由σ()表示的sigmoid激活函数计算；式中Wf是对应于ht-1与xt的权重矩阵，bf为偏置量，计算结果为ft；输出结果为0～1之间的数字，以确定需要保留的信息量，“1”表示“完全保留这个”，“0”表示“完全遗忘这个”；

f_t＝σ(w_f·[h_t-1，x_τ]+b_f)

S2：由输入门决定需要在神经元细胞中保存的信息；此时，sigmoid激活函数更新神经元信息为it，tanh激活函数生成新的候选状态为～Ct，W和b分别为相应的权重矩阵和偏置量；

i_t＝σ(w_i·[h_t-1，x_t]+b_i)

S3：更新旧的神经元状态Ct-1到新的神经元状态Ct，给旧的状态乘以一个ft，遗忘掉之前决定要遗忘的信息，然后增加it×～Ct；

S4：最后经过输出门的滤波器，决定多少细胞状态需要被过滤；首先使用sigmoid激活函数得到一个[0，1]区间取值的ot，接着将ot与细胞状态Ct通过tanh激活函数处理后的数值相乘，即是本层的输出ht；

o_t＝σ(w_o·[h_t-1·x_t]+b_o)

h_t＝o_t×tanh(C_t)

验证预测序列与原始结果质量序列的预测精确度包括，用均方根误差和平均绝对百分比误差函数，验证堆肥结果质量预测序列与原始结果质量序列的预测精确度；

检验LSTM模型预测序列和实际序列的拟合程度，根据结果质量数据预测值，对堆肥腐熟趋势进行分析并判定最佳的调控时间点包括，当堆肥结果预测显示堆体为未腐熟状态下，即GI低于90％，若此时堆体温度下降或氧气浓度降低则堆肥将失败，选择在此时保持高温促进物料腐熟，可有效确保物料腐熟。

2.如权利要求1所述的好氧堆肥监测结果预测方法，其特征在于：获取进程参数数据包括，利用好氧堆肥反应器监测系统获取进程参数数据，具体包括物料温度、反应器内氧浓度含量、渗滤液pH、渗滤液电导率、物料含水率。

3.如权利要求2所述的好氧堆肥监测结果预测方法，其特征在于：测量结果指标数据包括，从反应器取料口取料测量结果指标数据，具体包括种子发芽指数(GI)。

4.如权利要求3所述的好氧堆肥监测结果预测方法，其特征在于：对数据进行预处理工作包括，对进程参数数据和种子发芽指数(GI)进行格式调整和标准化等预处理工作。

5.一种好氧堆肥监测系统，应用于如权利要求1—4所述的方法，其特征在于：包括，

承载单元(100)，包括堆肥仓体(101)和设置于所述堆肥仓体(101)顶部的曝气口(102)和进料箱(103)；以及，

实时检测系统(200)，包括设置于所述堆肥仓体(101)内壁顶部的氧含量探头(201)和气压探头(202)。

6.如权利要求5所述的好氧堆肥监测系统，其特征在于：所述堆肥仓体(101)内壁顶部贯穿设置有喷淋管(101a)，且所述堆肥仓体(101)底部设置有渗滤液收集箱(104)和出料口(105)，所述堆肥仓体(101)一侧设置有排液管(101b)，且所述堆肥仓体(101)另一侧设置有温度计(101c)，所述渗滤液收集箱(104)和排液管(101b)连通。

7.如权利要求6所述的好氧堆肥监测系统，其特征在于：所述实时检测系统(200)还包括设置于所述渗滤液收集箱(104)内的PH探头(203)和电导率探头(204)、位于所述堆肥仓体(101)底部的称重器(205)，所述称重器(205)一侧设置有PLC控制柜(206)，所述氧含量探头(201)、气压探头(202)、PH探头(203)和电导率探头(204)均与PLC控制柜(206)电连接，所述PLC控制柜(206)电连接有显示屏(207)。