[发明专利]用于沼气工程生物脱硫系统的边缘增效微平台设备

说明书

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。

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_GaZ/(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_Ga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_GaZ/(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；