一种污泥管理方法、污泥管理系统及其使用方法与流程

1.本发明涉及污泥焚烧处理领域，特别涉及一种污泥管理方法、污泥管理系统及其使用方法。


背景技术：

2.作为最为彻底的污泥处理方法，污泥焚烧能够彻底破坏所有的有机物质，同时有效地杀死所有的病原体，并最大限度地减少污泥体积，回收焚烧热能。
3.污水处理厂正常处理污水时，会源源不断地收集过剩污泥，将过剩污泥存储至污泥池中。目前大部分城市采用单独建设污泥焚烧厂，城市内多座污水处理厂所产生的过剩污泥经过就地干化处理，由污泥转运车送至污泥焚烧厂集中焚烧。
4.污泥转运车到达污泥焚烧厂后，将污泥倾倒入污泥接收坑或污泥接收料仓中，来自于不同污水处理厂的污泥将在污泥接收坑中混合，经过缓冲料仓等设备，最终送至焚烧炉进行直接焚烧。
5.以上过程中存在一些管理难点，具体包括以下技术问题：
6.1.来自于不同污水处理厂不同来源的污泥，其有机份、热值均存在较大差距，含水率也有一定波动，对热值的清晰掌握将有利于后续干化污泥焚烧系统的稳定运行。然而，即使污泥转运前对其来源、属性有记录，当卸料后污泥在污泥接收坑内混合后，污泥体块之间的边界随着时间逐渐融合，肉眼无法辨识其来源；此外，由于微生物异化作用，污泥热值会随着存储时间而衰减。综上，污泥热值缺少动态数据管理过程，影响后续干化污泥焚烧系统的稳定运行。
7.2.污泥卸料口一般设置在污泥接收坑的单侧或双侧，污泥转运车通过卸料口将污泥倾倒入坑内。在污泥接收坑内的污泥随着时间流动容易受自身重力发生形变；同时由于卸料口有限，在高峰转运期污泥转运车集中倾倒卸料时，新的污泥将在下层污泥体块的上方不断堆积，容易在靠近卸料口处形成锥体，其高度易超出污泥接收坑的高度上限，且可能会出现局部溢出现象，导致污泥接收坑的实际存储容量达不到预期上限值，影响污泥接收坑的有效存储率。
8.3.污泥接收坑上方一般设置抓斗，负责完成湿污泥的清料(卸车区域污泥的清理)、移料(将污泥由接收仓抓至混合仓)、混料(高、低热值污泥在混合仓混合)及投料(将污泥由混料区送至污泥给料仓)等任务，经过上述环节后污泥送入焚烧炉中处理。但焚烧炉有其燃烧效率最高点所对应的污泥热值，由于缺乏对混合污泥热值属性的追踪，无法指导污泥抓斗抓取特定热值的污泥，无法确保焚烧效率达到最优。
9.针对技术问题1，中国发明专利申请《一种实现批次追踪的3d料场管理方法》，其专利申请号为202111549076.6(公布号为cn 114781772 a)公开了一种实现批次追踪的3d料场管理方法，公开一种根据三维点云技术实现散装物料管理，具体包括构建点云以及对卸、取料后的料场点云重测、数据绑定。该发明没有提出热值会随着堆积时间产生衰减的解决办法。
10.针对技术问题2，中国实用新型专利《一种污泥来料污泥管理系统》，其专利申请号为201922371741.1(公告号为cn 211595385 u)公开了一种污泥来料污泥管理系统，通过设置污泥生产单位监控系统、污泥运输单位调度系统、污泥处置单位监控系统，实现集中管理各个来源污水厂的污泥产量以及污泥调度情况。该实用新型专利公开了通过监控污泥处置单位的污泥仓存储料堆高度，来判断是否进行污泥生产单位的设备运行产能调整，或关闭相关设备的方法去解决污泥容量受限，同时通知转运车辆执行任务。但污泥仓污泥不均衡，污泥仓使用效率低。
11.针对技术问题3，一般能够想到的方法为随机抓取污泥，取其一部分来做一个焚烧试验，通过后续污泥焚烧系统的燃烧效率来选取不同热值的污泥掺烧，以达到最佳焚烧效率，这个过程中，第一，通过试验的方式时效性不强，第二，掺烧污泥的抓取位置仍需人工经验来选取，工作效率低。


技术实现要素：

12.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中污泥热值不易实时更新的缺陷，提供一种污泥管理方法、污泥管理系统及其使用方法。
13.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
14.本发明提供一种污泥管理方法，其特点在于，其包括：
15.污泥泥性管理任务：获取每个污泥堆的三维模型数据及泥性数据，并且对各所述污泥堆的所述三维模型数据及所述泥性数据进行绑定，并保存入数据库；
16.污泥热值管理任务：获取并更新所述数据库内的热值衰减系数，并通过所述热值衰减系数更新所述泥性数据；
17.污泥执行机构指引任务：在污泥焚烧系统需要进料时，获取所述污泥焚烧系统所需的进料热值，根据所述进料热值在所述数据库中选择最接近的热值所对应的污泥，并驱动污泥执行机构抓取所述最接近的热值的相应区域的污泥投入所述污泥焚烧系统中。
18.在本方案中，在污泥来料时，通过污泥泥性管理任务对污泥的三维模型数据及泥性数据进行记录及绑定，使污泥来源清晰，数据清楚，便于管理。污泥接收坑接收污泥后，通过污泥热值管理任务，动态有效跟踪污泥热值，以便于随时掌握污泥的热值情况且有利于后续污泥的利用。最终，在污泥焚烧系统需要进料焚烧污泥时，通过对污泥接收坑内污泥热值和污泥焚烧系统所需的进料热值动态匹配，有效地提高污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
19.优选地，所述污泥热值管理任务包括以下步骤：
20.s02-1，对污泥接收坑中的所述污泥堆进行三维建模，得到所述三维模型数据；
21.s02-2，根据所述三维模型数据和所述泥性数据更新热值衰减系数；
22.s02-3，根据所述热值衰减系数通过污泥热值时间衰减公式，计算热值衰减后的污泥热值。
23.在本方案中，更新热值衰减系数以及计算污泥热值，能够一定程度上掌握污泥热值的变化情况，为后续各污泥管理任务创造条件基础。
24.优选地，所述污泥执行机构指引任务包括如下步骤：
25.s03-1，获取污泥接收坑中的所述污泥堆表面的三维坐标；
26.s03-2，将污泥划分为若干个污泥坑区域；
27.s03-3，根据所述数据库中的所述泥性数据及所述三维坐标，计算若干所述污泥坑区域的焚烧热值；
28.s03-4，根据所述焚烧热值与所述进料热值，选取最接近所述进料热值要求的所述污泥坑区域作为抓取位置。
29.在本方案中，划分若干个污泥坑区域并分别计算焚烧热值，有利于根据焚烧热值和污泥焚烧系统所需的进料热值的接近程度，快速、精准地抓取污泥进入污泥焚烧系统进行焚烧，有效地提高污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
30.优选地，在步骤s03-3之后还包括：
31.s03-31，分别计算若干个所述污泥坑区域的毗邻区域的污泥加权热值；
32.s03-32，得到各所述污泥坑区域的所述焚烧热值与各所述污泥坑区域的对应的各所述毗邻区域的所述污泥加权热值的热值变化范围。
33.在本方案中，以污泥坑区域的焚烧热值与污泥坑区域的对应的各毗邻区域的污泥加权热值的热值变化范围作为抓取位置的选取根据，扩大了的抓取范围，更好地保障污泥执行机构能够抓到更符合污泥焚烧系统所需的污泥。
34.优选地，在步骤s03-4中包括如下步骤：
35.s03-41，选取所述进料热值落在所述热值变化范围内所对应的所述污泥坑区域及所述毗邻区域作为所述抓取位置；
36.s03-42，所述污泥执行机构抓取所述抓取位置对应的所述污泥坑区域及所述毗邻区域的污泥，并投入所述污泥焚烧系统；
37.s03-43，更新所述数据库内的所述三维模型数据及所述泥性数据。
38.在本方案中，以符合热值变化范围内所对应的污泥坑区域及毗邻区域作为抓取位置，抓取范围大，容错率低，有效提高工作效率，更好地保障污泥执行机构能够抓到更符合污泥焚烧系统所需的污泥。污泥执行机构抓取污泥后，更新三维模型数据及泥性数据，便于进行动态管理，为后续剩余污泥的处理提供保障。
39.优选地，所述污泥管理方法还包括污泥容量管理任务，当污泥的高度超过警戒值，执行所述污泥容量管理任务，所述污泥容量管理任务包括如下步骤：
40.s04-1，获取污泥接收坑中的所述污泥堆表面的所述三维模型数据；
41.s04-2，计算所述三维模型数据的纵坐标的极大值点和极小值点；
42.s04-3，所述污泥执行机构将所述极大值点对应区域的污泥放至所述极小值点的对应区域。
43.在本方案中，当污泥的高度超过警戒值，对超过限高污泥进行均衡，可调整污泥分布，提高污泥接收坑的有效使用率。
44.优选地，在步骤s04-3之后还包括如下步骤：
45.s04-4，待所述污泥执行机构执行完成后，再次获取所述污泥接收坑中的所述污泥堆的所述三维模型数据；
46.s04-5，对抓取前和抓取后的所述三维模型数据做差值计算，获取新的所述三维模型数据；
47.s04-6，通过属性加权计算公式计算出被抓取污泥的所述污泥热值；
48.s04-7，更新移动至所述极小值点对应区域的污泥的所述泥性数据，将污泥热值修正为步骤s04-6中计算的污泥热值。
49.在本方案中，污泥执行机构调整污泥分布后，对污泥的泥性数据及三维模型数据进行更新，更好地管理污泥的存储。
50.本发明还提供一种污泥管理系统，其特点在于，所述污泥管理系统使用如上所述的污泥管理方法。
51.在本方案中，污泥管理系统使用如上的污泥管理方法，污泥在污泥接收坑中进行了全过程管理。污泥来源清晰，数据清楚，便于管理，实现污泥热值的动态更新，更可快速、精准地定位符合目标进料热值的污泥抓取位置，有效地提高后续污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
52.优选地，所述污泥管理系统包括污泥采集系统，污泥动作系统及管控中心，所述管控中心与所述污泥采集系统及所述污泥动作系统电连接，所述管控中心用于接收指令并控制所述污泥采集系统进行所述三维模型数据及所述泥性数据的获取，所述管控中心还用于接收指令并控制所述污泥动作系统规划污泥抓取路线及控制所述污泥执行机构的执行动作。
53.在本方案中，管控中心获取来自污泥采集系统的信息，经过计算处理后，控制污泥动作系统进行动作。在来料或卸料过程中，管控中心判断污泥高度是否高于警戒值，若高于警戒值，管控中心控制污泥动作系统对超过限高污泥进行均衡，调整污泥分布。在固定的时间段，管控中心控制污泥采集系统更新污泥接收坑中的污泥热值信息并存储，便于掌握污泥热值变化。在污泥焚烧系统需要进料时，管控中心接收信号，获取进料热值，控制污泥采集系统分区域计算污泥热值并与进料热值相匹配，选取最佳的污泥坑区域的污泥，有效地提高后续污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
54.本发明还提供一种污泥管理系统的使用方法，其特点在于，所述使用方法使用上所述的污泥管理系统，所述使用方法包括以下步骤：
55.新污泥抵达，当前没有正在执行的任务，执行所述污泥泥性管理任务；
56.在固定的时间段内，执行所述污泥热值管理任务，更新所述热值衰减系数及所述泥性数据；
57.在所述污泥焚烧系统需要进料时，执行所述污泥执行机构指引任务，所述污泥执行机构抓取与所述进料热值的最接近的热值所对应的污泥投入所述污泥焚烧系统中。
58.在本方案中，污泥管理系统的使用方法使用如上所述的污泥管理系统，实现污泥在污泥接收坑中的全过程管理。通过该使用方法，污泥来源清晰，数据清楚，便于管理，并且实现污泥热值的动态更新，更可快速、精准地定位符合目标热值的污泥抓取位置，有效地提高后续污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
59.本发明的积极进步效果在于：在本发明中，在污泥来料时，通过污泥泥性管理任务对污泥的三维模型数据及泥性数据进行记录及绑定，使污泥来源清晰，数据清楚，便于管理。污泥接收坑接收污泥后，通过污泥热值管理任务，动态有效跟踪污泥热值，以便于随时掌握污泥的热值情况且有利于后续污泥的利用。最终，在污泥焚烧系统需要进料焚烧污泥时，通过对污泥接收坑内污泥热值和污泥焚烧系统所需的进料热值动态匹配，有效地提高污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
附图说明
60.图1为本发明的污泥管理方法的流程图。
61.图2为本发明的污泥管理系统的模块关系图。
62.附图标记说明：
63.污泥采集系统1
64.污泥动作系统2
65.管控中心3
具体实施方式
66.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
67.本发明揭示一种污泥管理方法，如图1所示，其包括：
68.s01，污泥泥性管理任务：获取每个污泥堆的三维模型数据及泥性数据，并且对各污泥堆的三维模型数据及泥性数据进行绑定，并保存入数据库；具体地，在污泥转运车进入污泥焚烧厂，即将在污泥接收坑卸料时，执行污泥泥性管理任务，录入污泥的相关信息，具体包括如下步骤：
69.s01-1，在污泥转运车卸料前，三维建模模块对污泥接收坑进行扫描，记录卸料前的污泥的三维模型数据，存入数据库；具体地，采用三维建模技术对污泥进行三维建模，并采集三维模型数据进行保存，三维模型数据包括：污泥堆表面的空间坐标点(x,y,z)，建模时间信息。数据库中的三维模型数据结构可以由json或xml格式进行存储，存储信息包括但不限于，以污泥接收坑中心为原点的污泥三维坐标x，y，z、三维建模的时间戳；泥性数据可以由json或xml格式进行存储，存储信息包括但不限于，污泥来源的污水处理厂名称、出厂时间、污泥含水率、污泥热值、出水cod值。
70.s01-2，污泥泥性获取模块获取本次卸料的污泥泥性数据，存储在数据库中；具体地，污泥泥性获取模块采集污泥转运车卸料污泥的泥性数据并保存。泥性数据包括：污泥热值、污泥含水率、污泥密度、污水处理厂名称、出厂日期、出水cod值。
71.s01-3，在污泥转运车卸料后，三维建模模块对污泥接收坑进行扫描，记录卸料后的污泥的三维模型数据，存入数据库。
72.s01-4，计算模块对卸料后的污泥模型与卸料前的污泥模型进行差值计算，得到当前被卸料至污泥接收坑中的污泥模型；具体地，计算模块对两次建模处理后的污泥三维模型做差值处理，获取本次卸料污泥的三维模型数据。
73.s01-5，对该三维模型进行数据绑定，并将包含有三维模型数据和污泥泥性数据的三维模型存入数据库。具体地，将本次卸料污泥的泥性数据与三维模型数据进行绑定并保存入数据库，从而实现污泥的来源归档，为后续各污泥管理任务创造条件基础。将污泥泥性数据与三维模型数据进行绑定包括：通过滤波的方式，删去原本三维模型中存在的缺省值，干扰点，离群点；将剩余的三维模型数据重构为一个光滑的空间中存在的曲面，对该曲面所包围的空间即当前卸料污泥对应的三维模型；对该三维模型设置一个标签，标签的数据即本次卸料污泥的泥性数据。
74.在污泥来料时，通过污泥泥性管理任务对污泥的三维模型数据及泥性数据进行记
录及绑定，使污泥来源清晰，数据清楚，便于管理。
75.s02，污泥热值管理任务：获取并更新数据库内的热值衰减系数，并通过热值衰减系数更新泥性数据；污泥接收坑接收污泥后，通过污泥热值管理任务，动态有效跟踪污泥热值，以便于随时掌握污泥的热值情况且有利于后续污泥的利用。
76.s03，污泥执行机构指引任务：在污泥焚烧系统需要进料时，获取污泥焚烧系统所需的进料热值，根据进料热值在数据库中选择最接近的热值所对应的污泥，并驱动污泥执行机构抓取最接近的热值的相应区域的污泥投入污泥焚烧系统中。污泥执行机构为可以污泥抓斗。最终，在污泥需要焚烧时，通过对污泥接收坑内污泥热值和污泥焚烧系统所需的进料热值动态匹配，有效地提高污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
77.在本实施方式中，每次间隔固定时间，执行污泥热值管理任务，以定时器模块计算时间。当定时器模块倒计时结束，且系统处于未执行任务状态时，触发污泥热值定时更新信号，管控中心3执行污泥热值管理任务，用以更新污泥接收坑中污泥因时间变化而导致的热值衰减及污泥模型受自身重力而产生的形变的泥性数据及三维模型数据。污泥热值管理任务包括以下步骤：
78.s02-1，对污泥接收坑中的污泥堆进行三维建模，得到三维模型数据；具体地，三维建模模块对此时的污泥接收坑中的污泥进行三维建模，将本次建模的数据导入数据库，管控中心3读取数据库中的污泥模型的三维模型数据和泥性数据。
79.s02-2，根据三维模型数据和泥性数据更新热值衰减系数；具体地，通过热值衰减系数更新公式，使用历史泥性数据和定时期间新获取的泥性数据以更新污泥热值衰减系数，热值衰减系数更新公式如下：
80.k＝k1×
mean
new
(出水cod值)+k2×
mean
new
(污泥含水率)+k381.×
mean
new
(污泥热值)
82.其中，mean
new
代表更新后的平均数，即更新同一来源不同批次污泥的出水cod值，污泥含水率，污泥热值的平均值，用以匹配污泥的变化。k1，k2，k3的取值也会随季节时间的变化进行定期的调整，进行历史数据挖掘。k1，k2，k3根据后续污泥焚烧系统的焚烧情况来动态地调整。具体地，利用机器学习技术，从过去大量的历史运行数据中进行线性拟合，以获得相关参数的具体影响程度。通过机器学习算法，系统自动学习和识别数据中的模式和趋势，从而生成一个适合实际情况的回归预测模型。现有技术还有其他公式可进行计算k，在此不再赘述。
83.s02-3，根据热值衰减系数通过污泥热值时间衰减公式，计算热值衰减后的污泥热值。具体地，计算模块通过污泥热值时间衰减公式，计算热值衰减后的污泥热值，污泥热值时间衰减公式如下：
84.f＝f0·
e-kt
85.其中f0为污泥出厂的热值，t为污泥存储的时间，以天为单位，f为修正后热值。e-kt
为时间衰减模型，k为污泥热值衰减系数。现有技术还有其他公式可进行计算，在此不再赘述。
86.在s2-03后，还可以具有以下步骤：
87.s02-4，将本次建模更新的三维模型数据和泥性数据保存进数据库。
88.s02-5，定时器模块复位，重新开启下一轮倒计时。具体地，定时器模块复位后，从
一个倒计时开始到一个倒计时结束作为一个周期，执行一次污泥热值管理任务。
89.在固定的时间以固定的频率更新热值衰减系数，能够一定程度上掌握污泥热值的变化情况。
90.在本实施方式中，当污泥焚烧系统发出需要进料的信号，且污泥管理系统此时没有执行任务，管控中心3获取污泥焚烧系统的最佳运行效率对应的进料热值，污泥管理系统执行污泥执行机构指引任务，污泥执行机构指引任务包括如下步骤：
91.s03-1，获取污泥接收坑中的污泥堆表面的三维坐标；具体地，三维建模模块对污泥接收坑中的污泥进行三维建模扫描，获取到污泥堆表面的三维坐标信息；
92.s03-2，将污泥划分为若干个污泥坑区域；具体地，以污泥抓斗一次性最大抓取面积最为接近的正方形的区域划分污泥坑。即划分污泥坑区域包括：以污泥抓斗能够抓取的最大体积做外接立方体，按照该立方体的长度l、宽度w和高度h来划分污泥接收坑。
93.s03-3，根据数据库中的泥性数据及三维坐标，计算若干污泥坑区域的焚烧热值；具体地，计算全部污泥坑区域的焚烧热值，计算区域焚烧热值方法，由以下公式组成：
[0094][0095]
其中，xi,yi,zi代表区域的起始点，x
i+l_c
,y
i+w_c
,z
i+h_c
代表区域的结束点，f(xi,yi,zi)代表空间中(xi,yi,zi)对应的污泥热值,l代表外接立方体的长度，w代表外接立方体的宽度，h表外接立方体的高度。
[0096]
现有技术还有其他公式可进行计算，在此不再赘述。
[0097]
s03-4，根据焚烧热值与进料热值，选取最接近进料热值要求的污泥坑区域作为抓取位置。具体地，划分若干个污泥坑区域并分别计算焚烧热值，有利于根据污泥热值和污泥焚烧系统所需的进料热值的接近程度抓取污泥进入污泥焚烧系统进行焚烧，有效地提高污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
[0098]
在本实施方式中，在步骤s03-3之后还包括：
[0099]
s03-31，分别计算若干个污泥坑区域的毗邻区域的污泥加权热值；具体地，使用属性加权计算公式，计算毗邻区域的污泥加权热值。
[0100]
s03-32，得到各污泥坑区域的焚烧热值与各污泥坑区域的对应的各毗邻区域的污泥加权热值的热值变化范围。具体地，依次对每块污泥坑区域的焚烧热值与管控中心3获取到的进料热值进行比对，按照热值接近的程度进行排序，划分最优待选取区域，次接近区域的次优待选取区域，次次接近区域为次次优待选取区域，以此类推。计算以最优待选取区域为中心的毗邻区域，依次计算每一块毗邻区域与最优待选取区域的热值变化范围，判断污泥焚烧系统所需的进料热值是否落在热值变化范围内。毗邻区域与最优待选取区域组成的形状可以是十字格，九宫格，甚至可以是一个圆形区域。f
毗邻
表示毗邻区域的污泥加权热值，热值变化范围为
[0101]
若最优待选取区域与其毗邻区域的污泥加权热值不符合后续焚烧工艺要求，则删去最优待选取区域，以次优待选取区域重新作为最优待选取区域，次次优待选取区域重新作为次优待选取区域，以此类推。
[0102]
以污泥坑区域的焚烧热值与污泥坑区域的对应的各毗邻区域的污泥加权热值的热值变化范围作为抓取位置的选取根据，扩大了的抓取范围，更好地保障污泥执行机构能够抓到更符合污泥焚烧系统所需的污泥。
[0103]
在其他可替代的实施方式中，计算污泥坑区域的毗邻区域的污泥热值使用s03-3中计算焚烧热值的方法计算，热值变化范围依据污泥坑区域的焚烧热值与污泥坑区域的毗邻区域的污泥热值来确定。
[0104]
在本实施方式中，在步骤s03-4中包括如下步骤：
[0105]
s03-41，选取进料热值落在热值变化范围内所对应的污泥坑区域及毗邻区域作为抓取位置；具体地，重复执行s03-3、s03-31、s03-32直到满足后续焚烧工艺的要求即满足污泥焚烧系统的进料热值，以该热值变化范围内所对应的污泥坑区域及毗邻区域作为抓取位置。如果不满足要求，则选取上述过程中的最接近要求的区域作为抓取位置，并将该信息上传给管控中心3。
[0106]
s03-42，污泥执行机构抓取抓取位置对应的污泥坑区域及毗邻区域的污泥，并投入污泥焚烧系统；具体地，污泥抓斗控制模块控制污泥抓斗执行抓取动作，移动至污泥焚烧系统，执行松开卸料动作。
[0107]
s03-43，更新数据库内的三维模型数据及泥性数据。具体地，污泥抓斗动作完成后，三维建模模块执行三维建模，将三维模型数据保存至数据库。
[0108]
以符合热值变化范围内所对应的污泥坑区域及毗邻区域作为抓取位置，抓取范围大，容错率低，有效提高工作效率，更好地保障污泥执行机构能够抓到更符合污泥焚烧系统所需的污泥。污泥执行机构抓取污泥后，更新三维模型数据及泥性数据，便于进行动态管理，为后续剩余污泥的处理提供保障和数据支持。
[0109]
在本实施方式中，污泥管理方法还包括污泥容量管理任务，在执行完成污泥卸料任务后，还可以对污泥堆高度进行判断，如果污泥堆高度超过警戒值，执行污泥容量管理任务，污泥容量管理任务包括如下步骤：
[0110]
s04-1，获取污泥接收坑中的污泥堆表面的三维模型数据；具体地，三维建模模块对污泥接收坑中的污泥进行三维建模扫描，获取到污泥堆表面的三维坐标信息。
[0111]
s04-2，计算三维模型数据的纵坐标的极大值点和极小值点；具体地，从数据库中读取当前污泥的三维模型数据，计算模块计算三维模型中，纵坐标的极大值点即最高点和极小值点即最低点。
[0112]
s04-3，污泥执行机构将极大值点对应区域的污泥放至极小值点的对应区域。具体地，污泥抓斗控制模块以污泥堆的最高点对应的平面坐标作为污泥抓斗的抓取点，以最低点对应的平面坐标作为污泥抓斗的卸料点，指导污泥抓斗抓取极大值点即最高点对应区域的污泥，待污泥抓斗完全抓取污泥后，控制污泥抓斗移动至极小值点即最低点对应区域，将污泥放下。
[0113]
当污泥的高度超过警戒值，对超过限高污泥进行均衡，可调整污泥分布，提高污泥接收坑的有效使用率。
[0114]
在本实施方式中，在步骤s04-3之后还包括如下步骤：
[0115]
s04-4，待污泥执行机构执行完成后，再次获取污泥接收坑中的污泥堆的三维模型数据；具体地，待污泥抓斗动作执行完成后，三维建模模块再次对污泥堆进行三维建模扫
描。
[0116]
s04-5，对抓取前和抓取后的三维模型数据做差值计算，获取新的三维模型数据；具体地，计算模块对抓取前和抓取后的污泥模型做差值计算，计算出本次动作所移动的污泥体块的形状，获得本次新建的三维模型，得到新的三维模型数据。
[0117]
s04-6，通过属性加权计算公式计算出被抓取污泥的污泥热值；具体地，通过属性加权计算公式计算出被抓取污泥的部分泥性数据，属性加权计算公式如下：
[0118][0119]
其中，f
′
表示混合污泥的热值，w
′
表示混合污泥的含水率，cod
′
表示混合污泥的出水cod值，ρ
′
表示混合污泥的密度，i表示混合污泥的泥性种类，f1～fi表示i种不同污泥的热值，w1～wi表示i种不同污泥的含水率，ρ1～ρi表示i种不同污泥的密度，v1～vi表示i种不同污泥的体积。现有技术还有其他公式可进行计算，在此不再赘述。
[0120]
s04-7，更新移动至极小值点对应区域的污泥的泥性数据，将污泥热值修正为步骤s04-6中计算的污泥热值。具体地，更新污泥三维模型，将移动前对应的污泥三维模型数据与泥性数据删去，添加移动后对应的污泥三维模型数据以及相应的泥性数据。对移动后对应的污泥三维模型数据添加对应的泥性数据包括：将经过污泥属性加权计算公式计算的泥性数据，绑定到移动后的污泥三维模型。标注污泥来源同时标注不同污水处理厂的名称，出厂时间缺省。
[0121]
判断污泥高程警戒模块是否还处于触发状态，如果仍旧处于触发状态，则在最新的污泥模型上判断极大值点和极小值点，重复执行s04-3-s04-7，直到污泥高程警戒模块不再处于触发状态。
[0122]
污泥执行机构调整污泥分布后，对污泥的泥性数据及三维模型数据进行更新，更好地管理污泥的存储。
[0123]
本发明还揭示一种污泥管理系统，如图2所示，污泥管理系统使用如上的污泥管理方法。
[0124]
具体地，污泥管理系统使用如上的污泥管理方法，污泥在污泥接收坑中的全过程管理。污泥来源清晰，数据清楚，便于管理，实现污泥热值的动态更新，更可快速，精准地定位符合目标热值的污泥抓取位置，有效地提高后续污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
[0125]
在本实施方式中，污泥管理系统包括污泥采集系统1，污泥动作系统2及管控中心3，管控中心3与污泥采集系统1及污泥动作系统2电连接，管控中心3用于接收指令并控制污泥采集系统1进行三维模型数据及泥性数据的获取，管控中心3还用于接收指令并控制污泥
动作系统2规划污泥抓取路线及控制污泥执行机构的执行动作。
[0126]
具体地，污泥管理系统包括污泥采集系统1、污泥动作系统2与管控中心3三个部分。管控中心3获取来自污泥采集系统1的信息，经过计算处理后，直到污泥接收坑的污泥动作系统2进行动作。
[0127]
污泥采集系统1由三维建模模块、污泥泥性获取模块、污泥高程警戒模块组成，三维建模模块负责对污泥接收坑中的污泥进行三维建模扫描，获取包括但不限于污泥表面点的三维信息和建模时间信息。三维建模模块一般可由激光雷达，景深摄像仪等设备构成；污泥泥性获取模块负责对来自污泥转运车的泥性数据进行记录，并上传至数据库，泥性数据包括但不限于污泥热值、污泥含水率、污水处理厂名称缩写、出厂日期、出水cod值，一般可由近场通信设备与车辆上的存储设备进行交互实现；污泥高程警戒模块，可实时监测污泥堆的高度，当污泥堆高度超过警戒值时，立即发出高程超限警告信息，通知管控中心3执行污泥容量管理任务，一般由红外发生装置和对应的感应装置构成。
[0128]
污泥动作系统2，包括污泥抓斗、污泥抓斗控制模块，污泥抓斗，负责完成湿污泥的清料、移料、混料及投料等任务，是污泥接收坑污泥管理系统的执行装置；污泥抓斗控制模块，用于接收来自管控中心3的指令信号，自动规划抓斗行进路线，执行抓取或卸料动作。
[0129]
管控中心3由数字信号处理芯片，定时器模块、数据库、计算模块组成。数字信号处理芯片，可接收来自不同的任务信号，调用模块并执行相关的任务流程，并输出相应的指令信号给污泥动作系统2，一般可由单tms320f2812芯片组成；定时器模块，可由数字信号处理芯片设定倒计时时间，用以触发污泥热值定时任务；数据库，存储来自污泥泥性获取模块，三维建模模块以及其余相关的用以系统初始化的数据。
[0130]
本发明还揭示一种污泥管理系统的使用方法，使用方法使用上的污泥管理系统，污泥管理方法还包括污泥容量管理任务，使用方法包括以下步骤：
[0131]
具体地，s0，系统参数初始化；开启污泥管理系统，进行系统参数初始化，也包括定时器模块的初始化。当污泥管理系统参数初始化时，管控中心3从数据库中读取进行污泥管理的相关配置参数与数据参数。配置参数，包括但不限于：用来计算污泥热值衰减系数对应的每个污水处理厂过去出水cod值，污泥含水率，污泥热值的平均值；用来计算污泥加权热值修正的污泥抓斗近似为立方体的抓斗长，抓斗宽，抓斗高；用来计算划分污泥坑区域的污泥接收坑的坑长，坑宽，坑高；用以触发热值定时更新任务的定时器模块的时间常数。
[0132]
管控中心3启动定时器模块，定时器模块开始倒计时，此时系统进入等待任务状态，只有当管控中心3接收到相关任务的触发信号，且系统没有正在执行的任务时，污泥管理系统才能正常的执行相关的污泥管理任务。相关的污泥管理任务，包括以下四种任务：用以对污泥转运车卸料污泥进行数值绑定的污泥泥性管理任务、用以对超过限高污泥进行均衡的污泥容量管理任务、用以更新污泥热值的污泥热值管理任务、用以指引污泥抓斗进行指引的污泥执行机构指引任务。执行污泥泥性管理任务、污泥容量管理任务、污泥热值管理任务、污泥执行机构指引任务时，管控中心3将系统执行状态设置为锁定，即不允许两个以上的任务同时执行，需要等到当前执行任务结束后，由管控中心3按照接收到任务的顺序，依次执行剩余任务。
[0133]
s1，新污泥抵达，当前没有正在执行的任务，执行污泥泥性管理任务；具体地，当污泥转运车抵达污泥焚烧厂，且此时污泥管理系统没有执行任务，工作人员发出卸料请求信
号，管控中心3收到信号后，判断当前是否有正在执行的任务，如果没有任务，即执行污泥泥性管理任务。
[0134]
s2，污泥的高度超过警戒值，执行污泥容量管理任务；具体地，在执行完成污泥卸料任务后或者卸料过程中，对污泥堆高度进行判断，如果污泥堆高度超过警戒值，污泥高程警戒模块处于触发状态，执行污泥容量管理任务，直到污泥高程警戒模块不再处于触发状态。污泥容量管理任务是污泥泥性管理任务的扩展选项，即必须先执行污泥泥性管理任务，再判断是否执行污泥容量管理任务。
[0135]
在其他可替代的实施方式中，在新污泥抵达后，污泥卸料前，对污泥堆高度进行判断，污泥堆高度未超过警戒值才能卸料；若污泥堆高度超过警戒值，则先执行污泥容量管理任务，直到污泥高程警戒模块不再处于触发状态，才能进行卸料。
[0136]
s3，在固定的时间段内，执行污泥热值管理任务，更新热值衰减系数及泥性数据；具体地，定时器模块的一个周期倒计时结束，管控中心3获取热值更新信号，污泥管理系统执行污泥热值管理任务。
[0137]
s4，在污泥焚烧系统需要进料时，执行污泥执行机构指引任务，污泥执行机构抓取与进料热值的最接近的热值所对应的污泥投入污泥焚烧系统中。当污泥焚烧系统发出需要进料的信号，且污泥管理系统此时没有执行任务，管控中心3获取污泥焚烧系统的最佳运行效率对应的进料热值，污泥管理系统执行污泥执行机构指引任务，将污泥投入污泥焚烧系统中。
[0138]
污泥管理系统的使用方法使用上述的污泥管理系统，实现污泥在污泥接收坑中的全过程管理。污泥来源清晰，数据清楚，便于管理，实现污泥热值的动态更新，更可快速、精准地定位符合目标热值的污泥抓取位置，有效地提高后续污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。
[0139]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种污泥管理方法，其特征在于：其包括：污泥泥性管理任务：获取每个污泥堆的三维模型数据及泥性数据，并且对各所述污泥堆的所述三维模型数据及所述泥性数据进行绑定，并保存入数据库；污泥热值管理任务：获取并更新所述数据库内的热值衰减系数，并通过所述热值衰减系数更新所述泥性数据；污泥执行机构指引任务：在污泥焚烧系统需要进料时，获取所述污泥焚烧系统所需的进料热值，根据所述进料热值在所述数据库中选择最接近的热值所对应的污泥，并驱动污泥执行机构抓取所述最接近的热值的相应区域的污泥投入所述污泥焚烧系统中。2.如权利要求1中所述的污泥管理方法，其特征在于：所述污泥热值管理任务包括以下步骤：s02-1，对污泥接收坑中的所述污泥堆进行三维建模，得到所述三维模型数据；s02-2，根据所述三维模型数据和所述泥性数据更新所述热值衰减系数；s02-3，根据所述热值衰减系数通过污泥热值时间衰减公式，计算热值衰减后的污泥热值。3.如权利要求1中所述的污泥管理方法，其特征在于：所述污泥执行机构指引任务包括如下步骤：s03-1，获取污泥接收坑中的所述污泥堆表面的三维坐标；s03-2，将污泥划分为若干个污泥坑区域；s03-3，根据所述数据库中的所述泥性数据及所述三维坐标，计算若干所述污泥坑区域的焚烧热值；s03-4，根据所述焚烧热值与所述进料热值，选取最接近所述进料热值要求的所述污泥坑区域作为抓取位置。4.如权利要求3中所述的污泥管理方法，其特征在于：在步骤s03-3之后还包括：s03-31，分别计算若干个所述污泥坑区域的毗邻区域的污泥加权热值；s03-32，得到各所述污泥坑区域的所述焚烧热值与各所述污泥坑区域的对应的各所述毗邻区域的所述污泥加权热值的热值变化范围。5.如权利要求4中所述的污泥管理方法，其特征在于：在步骤s03-4中包括如下步骤：s03-41，选取所述进料热值落在所述热值变化范围内所对应的所述污泥坑区域及所述毗邻区域作为所述抓取位置；s03-42，所述污泥执行机构抓取所述抓取位置对应的所述污泥坑区域及所述毗邻区域的污泥，并投入所述污泥焚烧系统；s03-43，更新所述数据库内的所述三维模型数据及所述泥性数据。6.如权利要求1中所述的污泥管理方法，其特征在于：所述污泥管理方法还包括污泥容量管理任务，当污泥的高度超过警戒值，执行所述污泥容量管理任务，所述污泥容量管理任务包括如下步骤：s04-1，获取污泥接收坑中的所述污泥堆表面的所述三维模型数据；s04-2，计算所述三维模型数据的纵坐标的极大值点和极小值点；s04-3，所述污泥执行机构将所述极大值点对应区域的污泥放至所述极小值点的对应区域。
7.如权利要求6中所述的污泥管理方法，其特征在于：在步骤s04-3之后还包括如下步骤：s04-4，待所述污泥执行机构执行完成后，再次获取所述污泥接收坑中的所述污泥堆的所述三维模型数据；s04-5，对抓取前和抓取后的所述三维模型数据做差值计算，获取新的所述三维模型数据；s04-6，通过属性加权计算公式计算出被抓取污泥的所述污泥热值；s04-7，更新移动至所述极小值点对应区域的污泥的所述泥性数据，将污泥热值修正为步骤s04-6中计算的污泥热值。8.一种污泥管理系统，其特征在于：所述污泥管理系统使用如权利要求1-7中任意一项所述的污泥管理方法。9.如权利要求8中所述的污泥管理系统，其特征在于：所述污泥管理系统包括污泥采集系统，污泥动作系统及管控中心，所述管控中心与所述污泥采集系统及所述污泥动作系统电连接，所述管控中心用于接收指令并控制所述污泥采集系统进行所述三维模型数据及所述泥性数据的获取，所述管控中心还用于接收指令并控制所述污泥动作系统规划污泥抓取路线及控制所述污泥执行机构的执行动作。10.一种污泥管理系统的使用方法，其特征在于：所述使用方法使用如权利要求8或9所述的污泥管理系统，所述使用方法包括以下步骤：新污泥抵达，当前没有正在执行的任务，执行所述污泥泥性管理任务；在固定的时间段内，执行所述污泥热值管理任务，更新所述热值衰减系数及所述泥性数据；在所述污泥焚烧系统需要进料时，执行所述污泥执行机构指引任务，所述污泥执行机构抓取与所述进料热值的所述最接近的热值所对应的污泥投入所述污泥焚烧系统中。

技术总结
本发明公开了一种污泥管理方法、污泥管理系统及其使用方法，该污泥管理方法包括：污泥泥性管理任务：获取每个污泥堆的三维模型数据及泥性数据，并且对各污泥堆的三维模型数据及泥性数据进行绑定，并保存入数据库；污泥热值管理任务：获取并更新数据库内的热值衰减系数，并通过热值衰减系数更新泥性数据；污泥执行机构指引任务：在污泥焚烧系统需要进料时，获取污泥焚烧系统所需的进料热值，根据进料热值在数据库中选择最接近的热值所对应的污泥，并驱动污泥执行机构抓取最接近的热值的相应区域的污泥投入污泥焚烧系统中。本发明动态有效跟踪污泥热值，将污泥热值和污泥焚烧系统所需的进料热值动态匹配，提高污泥焚烧系统的焚烧效率和稳定性。烧效率和稳定性。烧效率和稳定性。


技术研发人员：李翊君 张善伟 陈弈甫 沈振中 龚晓露 黄静菲 王盛 刘翔宇
受保护的技术使用者：上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/10/7