基于差分进化算法的有机垃圾最优压保值的计算方法技术

本发明专利技术公开了基于差分进化算法的有机垃圾最优压保值的计算方法，该方法包括如下步骤：步骤a：将压缩有机垃圾脱水的压强值和垃圾在压缩仓内的保压时间值作为设计变量，垃圾的脱水率最高为目标函数。在设计变量约束区间内，随机生成设计变量所得值，初始化种群NP。设置迭代次数G、缩放因子F、交叉算子CR；步骤b：对种群NP中的个体进行变异操作，通过缩放因子的配置产生变异个体；使用二项式交叉模型对产生的变异个体和原种群中的个体进行交叉操作，产生试验个体；计算目标个体和试验个体的目标函数值，选择较优的个体进入下一代种群；步骤c：判断是否继续循环。如果满足所设置的最大迭代次数条件则退出，此时最优个体的压强值除以保压时间，即为最优压保值，否则返回步骤a，继续进行循环。进行循环。进行循环。

【技术实现步骤摘要】
基于差分进化算法的有机垃圾最优压保值的计算方法


[0001]本专利技术涉及垃圾压缩处理
，尤其涉及一种基于差分进化算法的有机垃圾压缩脱水最优压保值的计算方法。

技术介绍

[0002]随着我国城镇化进程的加快，城镇菜市场垃圾产生量逐年递增。目前菜市场垃圾主要和其他生活垃圾混合收集、运输和处理。我国城市生活垃圾中有机物比例大约在50％～60％，而菜市场中的有机物比例高达95％左右。据统计菜市场垃圾可占到生活垃圾的5％以上。菜场垃圾与城市生活垃圾混合收集后主要采用填埋处理及少量的焚烧处理。由于菜场垃圾含水率高，填埋处理会产生大量渗沥液，直接填埋还会占用大量土地。而焚烧处理时也会使炉堂温度降低，增加辅助燃料成本，且容易产生二次污染。这种处理方式还浪费了有机垃圾中所含的有机资源。
[0003]堆肥法是处理有机垃圾较好的方法。它主要采用高温好氧发酵工艺，其原理是利用好氧嗜温菌、嗜热菌的作用，将垃圾中有机物分解，杀灭传染病菌、寄生虫卵、病毒，制成有机肥。高温堆肥阶段分为升温期、高温期和降温期的三个过程，均需在含水率为50％～65％的条件下完成。而菜场有机垃圾的含水率一般为85％以上。因此菜场垃圾应经过脱水预处理以满足发酵工艺的要求。脱水环节已成为有机垃圾高温好氧堆肥成功的关键的因素。
[0004]目前国内外主要运用机械设备对有机垃圾进行压缩脱水。压缩脱水机械设计参数中最重要是压强值和垃圾在压缩仓内的保压时间，压强一定时，保压时间越长，出水量越大；而保压时间一定时，压强增大，脱水率也增加。但这两组参数数据变化均为非线性，脱水率随时间延长增加明显放缓。增加压强和保压时间均会提高脱水率，但同时也会增加脱水能耗，而且增加脱水保压时间会降低生产率。因此合理确定脱水压保值，即压强和保压时间是十分重要的。目前脱水最优压保值的确定还停留在凭借对试验数据的经验分析而来的，这既缺乏科学依据，又不能确定真正的最优压保值。

技术实现思路

[0005]为了解决上述存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于差分进化算法的有机垃圾压缩脱水最优压保值的计算方法。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]基于差分进化算法的有机垃圾压缩脱水最优压保值的计算方法，该方法包括如下步骤：
[0008]步骤a，将压缩有机垃圾脱水的压强值和垃圾在压缩仓内的保压时间值作为设计变量，垃圾的脱水率最高为目标函数。在设计变量约束区间内，随机生成设计变量所得值，初始化种群NP。设置迭代次数G、缩放因子F、交叉算子CR；
[0009]步骤b，对种群NP中的个体进行变异操作，通过缩放因子的配置产生变异个体；使
用二项式交叉模型对产生的变异个体和原种群中的个体进行交叉操作，产生试验个体；计算目标个体和试验个体的目标函数值，选择较优的个体进入下一代种群；
[0010]步骤c，判断是否继续循环，如果满足所设置的最大迭代次数条件则退出，此时最优个体的压强值除以保压时间，即为最优压保值。否则返回步骤a，继续进行循环。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果如下：
[0012](一)提供科学的方法计算脱水压保值，而不是通过人的主观经验判断；
[0013](二)无需进行大量的试验数据采样，减少了工作量，节约了时间。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例提供的一种基于差分进化算法的有机垃圾压缩脱水最优压保值的计算方法流程图。
具体实施方式
[0015]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0016]一种基于差分进化算法的有机垃圾压缩脱水最优压保值的计算方法，该方法包括如下步骤：
[0017]步骤a，将压缩有机垃圾脱水的压强值和垃圾在压缩仓内的保压时间值作为设计变量，垃圾的脱水率最高为目标函数。压强值P的取值范围为1.2～4.2kg/cm2，保压时间T取值范围为20s～40s，在此范围内生成40个个体的种群NP(P
i
，T
i
)。最大迭代次数Gm＝55、缩放因子F＝0.5、交叉算子CR＝0.1；
[0018]步骤b，从种群NP中随机选取的三个不同个体X
m
(P
m
，T
m
)，X
n
(P
n
，T
n
)，X
k
(P
k
，T
k
)，通过缩放因子F产生变异个体V
i
＝X
k
‑
F*(X
m
‑
X
n
)；randb是[0,1]间的随机数，j
rand
是1、2两个数中随机选取的1个数。如果randb≤CR或者j＝j
rand
，U
ij
＝V
ij
，否则U
ij
＝X
kj
，其中j代表个体变量的维数，包括压强值和保压时间两维。如果试验个体U
i
的脱水率大于目标个体X
k
的脱水率，则试验个体U
i
代替目标个体X
k
进入下一代群中；
[0019]步骤c，判断是否继续循环，如果满足所设置的最大迭代次数条件则退出，否则返回步骤a，继续进行循环。
[0020]按照上述的步骤可得到最优个体为(2.48kg/cm2，29.3s)，即最优压保值为0.0846，此时脱水率为12.75。
[0021]以上公开的本专利技术优选实施例只是用于帮助阐述本专利技术。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该专利技术仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本专利技术的原理和实际应用，从而使所属
技术人员能很好地理解和利用本专利技术。本专利技术仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于差分进化算法的有机垃圾最优压保值的计算方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤a，将压缩有机垃圾脱水的压强值和垃圾在压缩仓内的保压时间值作为设计变量，垃圾的脱水率最高为目标函数。在设计变量约束区间内，随机生成设计变量所得值，初始化种群NP。设置迭代次数G、缩放因子F、交叉算子CR；步骤b，对种群NP中的个体进行变异操作，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴祖清，
申请(专利权)人：戴祖清，
类型：发明
国别省市：