(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110444505.7 (22)申请日 2021.04.23 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113139342 A (43)申请公布日 2021.07.20 (73)专利权人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 张景新　万昕　何义亮　 (74)专利代理 机构 南京禹为知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32272 专利代理师 王晓东 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01)C05F 17/70(2020.01) (56)对比文件 CN 1086820 06 A,2018.10.19 CN 111056865 A,2020.04.24 CN 20240 0981 U,2012.08.2 9 CN 102603382 A,2012.07.25 US 20213 55045 A1,2021.1 1.18 黄光群等.沼渣好氧堆肥种子发芽指数 快速 预测可行性分析. 《农业机 械学报》 .2016,(第0 5 期), 李成杰等.基 于BP神经网络的堆肥物料抗剪 强度预测模型. 《中国给水排水》 .2020,(第07 期), 审查员 赵盼 (54)发明名称 一种好氧堆肥监测系统及结果预测方法 (57)摘要 本发明公开了一种好氧堆肥监测结果预测 方法， 包括， 获取进程参数数据； 测量结果指标数 据； 对数据进行预处理工作； 建立LSTM模型并进 行模型训练和预测； 验证预测序列与原始结果质 量序列的预测精确度； 检验LS TM模型预测序列和 实际序列的拟合程度， 根据结果质量数据预测 值， 对堆肥腐熟趋势进行分析并判定最佳的调控 时间点； 采用各传感器对堆肥仓中的温度、 湿度 和氧浓度以及渗滤液箱中的pH和电导率进行监 测， 转化监测介质， 实现对堆肥指标的有效监测， 并通过触控屏显示， 可供用户实时观测反应器内 堆体情况， 历史数据可供下载训练预测模型， 从 而便于确定调控时刻与调控手段。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 113139342 B 2022.12.27 CN 113139342 B 1.一种好氧堆肥监测结果预测方法， 其特 征在于： 包括， 获取进程 参数数据； 测量结果指标 数据； 对数据进行 预处理工作； 建立LSTM模型并进行模型训练和预测包括， S1： 通过遗忘门， 上一时刻的输出值ht ‑1与当前时刻的输入值xt通过由σ()表示的 sigmoid激活函数计算； 式中Wf是对应于ht ‑1与xt的权重矩阵， bf为偏置量， 计算结果为ft； 输出结果为0～1之间的数字， 以确定需要保留的信息量， “1”表示“完全保留这个 ”，“0”表示 “完全遗忘这个”； ft＝σ(wf·[ht‑1， xτ]+bf) S2： 由输入门决定需要在神经元细胞中保存的信息； 此时， sigmoid激活函数更新神经 元信息为it， t anh激活函数生成新的候选状态为～Ct， W和b分别为相应的权重矩阵和偏置 量； it＝σ(wi·[ht‑1， xt]+bi) S3： 更新旧的神经元状态Ct ‑1到新的神经元状态Ct， 给旧的状态乘以一个ft， 遗忘掉之 前决定要遗 忘的信息， 然后增 加it×～Ct； S4： 最后经过输出门的滤波器， 决定多少细胞状态需要被过滤； 首先使用sigmoid激活 函数得到一个[0， 1]区间取值的ot， 接着将ot与细胞状态Ct通过tanh激活函数处理后的数 值相乘， 即是本层的输出ht； ot＝σ(wo·[ht‑1·xt]+bo) ht＝ot×tanh(Ct) 验证预测序列与原始结果质量序列的预测精确度包括， 用均 方根误差和平均绝对百分 比误差函数， 验证堆肥 结果质量预测序列 与原始结果质量序列的预测精确度； 检验LSTM模型预测序列和实际序列的拟合程度， 根据结果质量数据预测值， 对堆肥腐 熟趋势进行分析并判定最佳的调控时间点包括， 当堆肥结果预测显示堆体为未腐熟状态 下， 即GI低于90％， 若此时堆体温度下降或氧气浓度降低则堆肥将失败， 选择在此时保持高 温促进物料腐熟， 可有效确保物料腐熟。 2.如权利要求1所述的好氧堆肥监测结果预测方法， 其特征在于： 获取进程参数数据包 括， 利用好氧堆肥反应器监测系统获取进程参数数据， 具体包括物料温度、 反应器内氧浓度 含量、 渗滤 液pH、 渗滤 液电导率、 物料含水率。 3.如权利要求2所述的好氧堆肥监测结果预测方法， 其特征在于： 测量结果指标数据包 括， 从反应 器取料口取料测量结果指标 数据， 具体包括种子发芽指数(GI)。 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113139342 B 24.如权利要求3所述的好氧堆肥监测结果预测方法， 其特征在于： 对数据进行预处理工 作包括， 对进程 参数数据和种子发芽指数(GI)进行格式调整和标准 化等预处理工作。 5.一种好氧堆肥监测系统， 应用于如权利要求1—4所述的方法， 其特 征在于： 包括， 承载单元(100)， 包括堆肥仓体(101)和设置于所述堆肥仓体(101)顶部的曝气口(102) 和进料箱(10 3)； 以及， 实时检测系统(200)， 包括设置于所述堆肥仓体(101)内壁顶部 的氧含量探头(201)和 气压探头(202)。 6.如权利要求5所述的好氧堆肥监测系统， 其特征在于： 所述堆肥仓体(101)内壁顶部 贯穿设置有喷淋管(101 a)， 且所述堆肥仓体(101)底部设置有渗滤液收集箱(104)和出料口 (105)， 所述堆肥仓体(101)一侧设置有排液管(101b)， 且所述堆肥仓体(101)另一侧设置有 温度计(101c)， 所述 渗滤液收集箱(104)和排液 管(101b)连通。 7.如权利要求6所述的好氧堆肥监测系统， 其特征在于： 所述实时检测系统(200)还包 括设置于所述渗滤液收集箱(104)内的PH探头(203)和电导率探头(204)、 位于所述堆肥仓 体(101)底部的称重器(205)， 所述称重器(205)一侧设置有PLC控制柜(206)， 所述氧含量探 头(201)、 气压探头(2 02)、 PH探头(2 03)和电导率探头(2 04)均与PLC控制柜(2 06)电连接， 所 述PLC控制柜(20 6)电连接有显示屏(207)。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113139342 B 3