一种基于云端的填埋气采集优化控制系统

摘要

本发明公开了一种基于云端的填埋气采集优化控制系统，包括数据采集终端、控制终端和云端服务器。本发明基于云端的填埋气采集优化控制系统能够将填埋场运行过程中的生产数据和监测数据通过GPRS网络传输到云服务器，在云服务器中完成填埋场模型参数的反演计算和生产策略的优化，一方面将数据呈现到网站前端进行可视化，另一方面将决策数据发送到控制终端进行采气优化控制。由此，本发明能够有效提升填埋气采集管理水平，减少填埋气排放引发的环境问题，提升填埋气(甲烷)作为可替代的清洁能源的使用率，缓解能源危机。

主权项

一种基于云端的填埋气采集优化控制系统，应用于控制填埋场内生产井的井口阀门开度，利用压差将填埋气从垃圾堆体中抽取出来送入发电机房进行沼气发电；所述的填埋场包括有生产井和监测井，所述的监测井以固定间隔呈阵列排布，由相邻四口监测井所围成的且以固定间隔为边长的正方形区域的中心位置布置一口生产井；其特征在于：所述的填埋气采集优化控制系统包括：数据采集终端、控制终端和云端服务器；其中：所述的数据采集终端用于采集填埋场内气体的气压和流量，并将关于气压和气体流量的监测数据通过GPRS网络传输给云端服务器；所述的云端服务器基于集合卡尔曼滤波算法同化所述的监测数据，得到填埋场垃圾堆体多孔介质内异质分布的渗透率和孔隙度；然后根据所述的渗透率和孔隙度解算出各抽气负压控制方案下甲烷气体的气压，进而求得各抽气负压控制方案下每口生产井的甲烷气体产量；最后通过对以下目标方程进行优化求解，得到系统最优的抽气负压控制方案x_best并通过GPRS网络传输给控制终端；$x_{best}=\underset{x}{\mathrm{argmax}}\left\{\underset{i=1}{\overset{N_x}{\Sigma }}\right[\underset{j=1}{\overset{N_t}{\Sigma }}\left(f_i^j\right(x\left){\tau }^j\right)-h_i\left(x_i\right)\left]\right\}$其中：N_x为填埋场内生产井的总数，N_t为系统初始化起至当前的时间步数，f_i^j(x)为抽气负压控制方案x下第j个时间步内第i口生产井的甲烷气体产量，τ^j为第j个时间步内天然气的市场价格，x为抽气负压控制方案且x＝{x₁,x₂,…x_Nx}，x_i为第i口生产井的抽气负压，h_i(x_i)为按抽气负压x_i去开凿第i口生产井的成本；所述的控制终端用于根据抽气负压控制方案x_best控制每口生产井的井口阀门开度。