本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用，尤其涉及一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法、裝置及電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、農(nóng)業(yè)廢棄物主要包括畜禽糞便和植物纖維性廢棄物兩大類，特別是畜禽糞便等有機(jī)廢棄物中既含有豐富的營養(yǎng)成分，又含有致病菌、寄生蟲卵等病原微生物，一旦處理不當(dāng)，使用后極易造成人畜、作物受害。好氧發(fā)酵又稱堆肥，是農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用的最重要途徑。

2、水分條件是影響好氧堆肥進(jìn)程和堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)境因素，水分含量過高易導(dǎo)致發(fā)酵過程形成厭氧狀態(tài)，產(chǎn)生異味；水分含量過低則會(huì)妨礙微生物繁殖，延緩發(fā)酵過程甚至使其停止。在農(nóng)業(yè)廢棄物整個(gè)好氧堆肥過程中，水分蒸發(fā)時(shí)刻都在發(fā)生，尤其翻堆、通風(fēng)等措施加劇了水分的損失，導(dǎo)致堆肥物料的含水率持續(xù)快速下降，這時(shí)就需要補(bǔ)充適量水分才能保持物料中的微生物活性，才能維持發(fā)酵進(jìn)程的正常推進(jìn)。

3、相關(guān)技術(shù)中，主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)管理，缺少補(bǔ)水時(shí)間和補(bǔ)水量的精準(zhǔn)決策，導(dǎo)致補(bǔ)水時(shí)間不適宜，水分補(bǔ)充量與堆肥實(shí)際需求不匹配，影響好氧堆肥進(jìn)程與堆肥效果。

4、由此可見，相關(guān)技術(shù)中的畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，存在無法滿足堆肥實(shí)際補(bǔ)水需求導(dǎo)致影響堆肥效果的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法、裝置及電子設(shè)備，用以解決相關(guān)技術(shù)中的畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，存在無法滿足堆肥實(shí)際補(bǔ)水需求導(dǎo)致影響堆肥效果的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，包括如下步驟：將堆肥物料水平劃分為多個(gè)堆肥物料層；將所述多個(gè)堆肥物料層中的每個(gè)堆肥物料層作為目標(biāo)堆肥物料層執(zhí)行預(yù)設(shè)步驟，得到與所述目標(biāo)堆肥物料層對應(yīng)的目標(biāo)水分儲(chǔ)量；根據(jù)所述多個(gè)堆肥物料層中的每個(gè)堆肥物料層對應(yīng)的所述目標(biāo)水分儲(chǔ)量確定當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量，其中，所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量為所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻的水分總儲(chǔ)量；在根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量和初始水分儲(chǔ)量確定需要向所述堆肥物料補(bǔ)水時(shí)，根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量確定當(dāng)前補(bǔ)水量，其中，所述初始水分儲(chǔ)量為所述堆肥物料在開始堆肥的初始時(shí)刻的水分總儲(chǔ)量所述預(yù)設(shè)步驟，包括：根據(jù)所述目標(biāo)堆肥物料層的層深和底面積確定所述目標(biāo)堆肥物料層的目標(biāo)容積；根據(jù)所述目標(biāo)堆肥物料層在所述初始時(shí)刻的初始目標(biāo)容重和目標(biāo)關(guān)系函數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)容重，其中，所述目標(biāo)關(guān)系函數(shù)用于反映所述目標(biāo)堆肥物料層的容重與時(shí)間的關(guān)系；根據(jù)所述目標(biāo)容積、所述當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)容重和當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)含水量得到所述目標(biāo)水分儲(chǔ)量，其中，所述當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)含水量為所述目標(biāo)堆肥物料層在所述當(dāng)前時(shí)刻的含水量。

3、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，所述目標(biāo)關(guān)系函數(shù)通過以下步驟確定：獲取所述目標(biāo)堆肥物料層的歷史容重?cái)?shù)據(jù)，其中，所述歷史容重?cái)?shù)據(jù)包括所述目標(biāo)堆肥物料層在歷史堆肥過程中的多個(gè)歷史時(shí)刻的容重；基于所述歷史容重?cái)?shù)據(jù)構(gòu)建初始目標(biāo)關(guān)系函數(shù)，其中，所述初始目標(biāo)關(guān)系函數(shù)為多項(xiàng)式模型；基于均方誤差損失函數(shù)計(jì)算所述初始目標(biāo)關(guān)系函數(shù)的每個(gè)參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)，得到多個(gè)偏導(dǎo)數(shù)；將所述多個(gè)偏導(dǎo)數(shù)設(shè)置為0，得到一組方程組，其中，所述一組方程組中的每個(gè)方程組對應(yīng)所述初始目標(biāo)關(guān)系函數(shù)的一個(gè)參數(shù)；使用列文伯格-馬夸爾特法求解所述一組方程組，得到所述初始目標(biāo)關(guān)系函數(shù)中每個(gè)參數(shù)的最佳估計(jì)值；將所述初始目標(biāo)關(guān)系函數(shù)中的每個(gè)參數(shù)更新為對應(yīng)的所述最佳估計(jì)值，得到所述目標(biāo)關(guān)系函數(shù)。

4、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，在所述在根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量和初始水分儲(chǔ)量確定需要向所述堆肥物料補(bǔ)水時(shí)，根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量確定當(dāng)前補(bǔ)水量之前，所述方法還包括：將所述初始水分儲(chǔ)量減去所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量，得到當(dāng)前水分損失量；將所述當(dāng)前水分損失量除以所述初始水分儲(chǔ)量，得到當(dāng)前比值；將所述當(dāng)前比值與補(bǔ)水啟動(dòng)值進(jìn)行大小比較；在所述當(dāng)前比值大于或等于所述補(bǔ)水啟動(dòng)值的情況下，判斷需要向所述堆肥物料補(bǔ)水。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，所述初始水分儲(chǔ)量通過以下步驟確定：將所述堆肥物料的底面積乘以水的密度，得到第一乘積；將所述堆肥物料在所述初始時(shí)刻的重量乘以所述堆肥物料在所述初始時(shí)刻的含水率，得到第二乘積，其中，所述堆肥物料在所述初始時(shí)刻的含水率通過取樣法確定；將所述第二乘積除以所述第一乘積，得到所述初始水分儲(chǔ)量。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，所述根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量確定當(dāng)前補(bǔ)水量，包括：根據(jù)所述堆肥物料的溫度變化確定所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻的當(dāng)前堆肥階段；根據(jù)所述當(dāng)前堆肥階段確定當(dāng)前控制系數(shù)；將所述當(dāng)前控制系數(shù)乘以所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻的容重和容積，得到當(dāng)前水分控制閾值；將所述當(dāng)前水分控制閾值減去所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量得到所述當(dāng)前補(bǔ)水量。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，所述根據(jù)所述堆肥物料的溫度變化確定所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻的當(dāng)前堆肥階段，包括：在所述堆肥物料從所述初始時(shí)刻到所述當(dāng)前時(shí)刻的溫度變化為升溫過程，且所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻的溫度大于或等于40℃的情況下，判斷所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻處于高溫階段；在所述堆肥物料從所述初始時(shí)刻到所述當(dāng)前時(shí)刻的溫度變化為升溫后降溫的過程，所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻的溫度小于40℃且不處于預(yù)設(shè)溫度范圍的情況下，判斷所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻處于降溫階段，其中，所述當(dāng)前時(shí)刻的環(huán)境溫度為所述預(yù)設(shè)溫度范圍的中值；在所述堆肥物料從所述初始時(shí)刻到所述當(dāng)前時(shí)刻的溫度變化為升溫后降溫的過程，且所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻的溫度處于所述預(yù)設(shè)溫度范圍的情況下，判斷所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻處于完成階段；所述根據(jù)所述當(dāng)前堆肥階段確定當(dāng)前控制系數(shù)，包括：在所述當(dāng)前堆肥階段為所述高溫階段的情況下，所述當(dāng)前控制系數(shù)為第一系數(shù)；在所述當(dāng)前堆肥階段為所述降溫階段的情況下，所述當(dāng)前控制系數(shù)為第二系數(shù)，其中，所述第一系數(shù)大于所述第二系數(shù)；在所述當(dāng)前堆肥階段為所述完成階段的情況下，所述當(dāng)前控制系數(shù)為0。

8、本發(fā)明還提供一種畜禽糞便好氧堆肥水分控制裝置，包括如下模塊：第一執(zhí)行模塊，用于將堆肥物料水平劃分為多個(gè)堆肥物料層；第二執(zhí)行模塊，用于將所述多個(gè)堆肥物料層中的每個(gè)堆肥物料層作為目標(biāo)堆肥物料層執(zhí)行預(yù)設(shè)步驟，得到與所述目標(biāo)堆肥物料層對應(yīng)的目標(biāo)水分儲(chǔ)量；第一確定模塊，用于根據(jù)所述多個(gè)堆肥物料層中的每個(gè)堆肥物料層對應(yīng)的所述目標(biāo)水分儲(chǔ)量確定當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量，其中，所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量為所述堆肥物料在所述當(dāng)前時(shí)刻的水分總儲(chǔ)量；第二確定模塊，用于在根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量和初始水分儲(chǔ)量確定需要向所述堆肥物料補(bǔ)水時(shí)，根據(jù)所述當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量確定當(dāng)前補(bǔ)水量，其中，所述初始水分儲(chǔ)量為所述堆肥物料在開始堆肥的初始時(shí)刻的水分總儲(chǔ)量；所述預(yù)設(shè)步驟，包括：根據(jù)所述目標(biāo)堆肥物料層的層深和底面積確定所述目標(biāo)堆肥物料層的目標(biāo)容積；根據(jù)所述目標(biāo)堆肥物料層在所述初始時(shí)刻的初始目標(biāo)容重和目標(biāo)關(guān)系函數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)容重，其中，所述目標(biāo)關(guān)系函數(shù)用于反映所述目標(biāo)堆肥物料層的容重與時(shí)間的關(guān)系；根據(jù)所述目標(biāo)容積、所述當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)容重和當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)含水量得到所述目標(biāo)水分儲(chǔ)量，其中，所述當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)含水量為所述目標(biāo)堆肥物料層在所述當(dāng)前時(shí)刻的含水量。

9、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法。

10、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法。

11、本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法。

12、本發(fā)明提供的畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法、裝置及電子設(shè)備，將堆肥物料水平劃分為多個(gè)堆肥物料層，確定與目標(biāo)堆肥物料層對應(yīng)的目標(biāo)水分儲(chǔ)量，進(jìn)而得到堆肥物料在初始時(shí)刻的水分儲(chǔ)量，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻水分儲(chǔ)量判斷補(bǔ)水時(shí)間和補(bǔ)水量；由于將堆肥物料水平劃分為了多個(gè)堆肥物料層，對每個(gè)堆肥物料層基于目標(biāo)關(guān)系函數(shù)進(jìn)行含水量的計(jì)算，可以準(zhǔn)確地確定目標(biāo)堆肥物料層在當(dāng)前時(shí)刻的含水量，進(jìn)而可以判斷是否需要向堆肥物料補(bǔ)水，以及準(zhǔn)確地確定當(dāng)前補(bǔ)水量，進(jìn)而解決了相關(guān)技術(shù)中的畜禽糞便好氧堆肥水分控制方法，存在無法滿足堆肥實(shí)際補(bǔ)水需求導(dǎo)致影響堆肥效果的技術(shù)問題。