【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机固体废弃物处理，尤其涉及一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法、装置及电子设备。
技术介绍
1、堆肥通常是指将有机固体废弃物堆制腐解处理后得到有机肥料的过程，例如，主要通过好氧微生物进行好氧堆肥处理后，可以得到有机肥料。
2、好氧堆肥的堆体通常被视为堆肥基质骨架和自由空域在不同尺度的空间交联排布的结果，其中，自由空域即空气填充区域，可以简称为总孔隙。好氧堆肥过程中的物理(如应力沉降、流体输运和热量产排)、化学(如有机质降解)和生物(如微生物代谢和群落演替)变化的交互作用，导致堆体孔隙结构呈动态变化，而动态变化的堆体孔隙结构又反过来影响好氧堆肥过程的微环境。畜禽粪便等好氧堆肥基质多由来源不同的畜禽粪便和农作物秸秆等混合而成，其化学组成、微生物群落和结构形态等均异常复杂。因此，对堆体结构，尤其是对堆体细观原位孔隙结构的科学表征可以深入了解并利用畜禽粪便等有机固体废弃物基质进行好氧堆肥的复杂生物降解机制。
3、目前，表征堆体结构的方法包括自由空域法、沉降法、容重法和空气不动区域法等。然而，现有方法无法识别非均质和各向异性的堆体细观原位孔隙形态特征的空间分布和变化，难以对堆体结构进行全面化和精细化的表征。因此，如何较全面、精细、准确地表征堆肥的堆体细观结构成为亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法、装置及电子设备，用以解决现有技术中原位表征堆肥堆体的细观结构时，全面性、精细度和准确度均较低的缺陷，实现提高堆
2、本专利技术提供一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，包括：
3、获取原位堆体样品的三维结构模型，所述原位堆体样品是基于样品取样器从目标堆肥中取出的，所述三维结构模型用于表征所述原位堆体样品的喉道数分布、孔隙尺寸分布和喉道尺寸分布；
4、确定所述三维结构模型的代表性体积单元，所述代表性体积单元为所述三维结构模型中表征所述原位堆体样品的喉道数分布、孔隙尺寸分布和喉道尺寸分布的体积单元；
5、在所述三维结构模型中确定目标模型，所述目标模型的体积大于或等于所述代表性体积单元；
6、基于所述目标模型对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征。
7、根据本专利技术提供的一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，所述基于所述目标模型对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征，包括：
8、对所述目标模型进行孔隙网络模型化处理，得到所述目标模型对应的孔隙网络模型；
9、对所述孔隙网络模型进行数据统计，得到喉道数分布数据、孔隙尺寸分布数据和喉道尺寸分布数据；
10、基于所述喉道数分布数据、孔隙尺寸分布数据和喉道尺寸分布数据对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征。
11、根据本专利技术提供的一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，所述基于所述喉道数分布数据、孔隙尺寸分布数据和喉道尺寸分布数据对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征，包括：
12、分别对所述喉道数分布数据、所述孔隙尺寸分布数据和所述喉道尺寸分布数据进行直方图统计，得到各自对应的直方统计图；
13、针对各所述直方统计图，对所述直方统计图进行曲线拟合，得到对应的表征曲线；
14、通过各所述表征曲线对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征。
15、根据本专利技术提供的一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，所述确定所述三维结构模型的代表性体积单元，包括：
16、在所述三维结构模型内，以参考点为起始点确定至少一个子模型，所述参考点为所述三维结构模型的顶点或中心点，所述子模型为所述三维结构模型的一部分；
17、针对各所述子模型，计算所述子模型对应的目标参数值，所述目标参数值包括总孔隙率；
18、基于所述目标参数值与对应子模型的模型尺寸，确定所述三维结构模型的代表性体积单元。
19、根据本专利技术提供的一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，所述获取原位堆体样品的三维结构模型，包括：
20、从扫描设备获取所述原位堆体样品的三维结构模型，所述三维结构模型为所述扫描设备对至少一帧投影图像进行三维重建得到的，所述至少一帧投影图像为所述扫描设备对所述原位堆体样品进行微计算机断层扫描得到的。
21、根据本专利技术提供的一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，所述至少一帧投影图像为所述扫描设备通过下述方法得到的：
22、调整至少一个扫描参数后进行微计算机断层扫描，得到各所述扫描参数对应的扫描条件下的至少一帧测试图像；
23、针对各所述测试图像，将图像质量大于预设图像质量的测试图像确定为目标测试图像；
24、将所述目标测试图像对应的扫描条件确定为目标扫描条件；
25、在所述目标扫描条件下，对所述原位堆体样品进行微计算机断层扫描，得到至少一帧投影图像。
26、根据本专利技术提供的一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，所述原位堆体样品是通过下述方式得到的：
27、将至少一个所述样品取样器预设在初始堆肥原料中，在所述初始堆肥原料进行堆肥反应并达到目标堆肥的情况下，取出各所述样品取样器，将所述样品取样器内的目标堆肥确定为所述原位堆体样品。
28、本专利技术还提供一种堆肥堆体的细观结构原位表征装置，包括：
29、获取模块，用于获取原位堆体样品的三维结构模型，所述原位堆体样品是基于样品取样器从目标堆肥中取出的，所述三维结构模型用于表征所述原位堆体样品的喉道数分布、孔隙尺寸分布和喉道尺寸分布；
30、确定模块，用于确定所述三维结构模型的代表性体积单元，所述代表性体积单元为所述三维结构模型中表征所述原位堆体样品的喉道数分布、孔隙尺寸分布和喉道尺寸分布的体积单元；
31、所述确定模块，还用于在所述三维结构模型中确定目标模型，所述目标模型的体积大于或等于所述代表性体积单元；
32、表征模块，用于基于所述目标模型对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征。
33、本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一种所述堆肥堆体的细观结构原位表征方法。
34、本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述堆肥堆体的细观结构原位表征方法。
35、本专利技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述堆肥堆体的细观结构原位表征方法。
36、本专利技术提供一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法、装置及电子设备，该方法通过获取原位堆体样品的三维结构模型，该原位堆体样品是基于样品取样器从目标堆肥中取出的，基于样品取样器取样可以减少对原位堆体样品的扰动或破坏；三维本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述基于所述目标模型对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征，包括：
3.根据权利要求2所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述基于所述喉道数分布数据、孔隙尺寸分布数据和喉道尺寸分布数据对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征，包括：
4.根据权利要求1-3任一项所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述确定所述三维结构模型的代表性体积单元，包括：
5.根据权利要求1-3任一项所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述获取原位堆体样品的三维结构模型，包括：
6.根据权利要求5所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述至少一帧投影图像为所述扫描设备通过下述方法得到的：
7.根据权利要求1-3任一项所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述原位堆体样品是通过下述方式得到的：
8.一种堆肥堆体的细观结构原位表征装置，
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述堆肥堆体的细观结构原位表征方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述堆肥堆体的细观结构原位表征方法。
...【技术特征摘要】
1.一种堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述基于所述目标模型对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征，包括：
3.根据权利要求2所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述基于所述喉道数分布数据、孔隙尺寸分布数据和喉道尺寸分布数据对所述目标堆肥的堆体细观结构进行原位表征，包括：
4.根据权利要求1-3任一项所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述确定所述三维结构模型的代表性体积单元，包括：
5.根据权利要求1-3任一项所述的堆肥堆体的细观结构原位表征方法，其特征在于，所述获取原位堆体样品的三维结构模型，包括：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩鲁佳，邱荣斌，仲伟正，杨雪琦，黄光群，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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