中国环境科学研究院李晓东获国家专利权
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龙图腾网获悉中国环境科学研究院申请的专利基于太阳能加热强化饱和带有机污染土壤修复的传输系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119335878B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411844690.9,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权基于太阳能加热强化饱和带有机污染土壤修复的传输系统是由李晓东;谷庆宝;马福俊;刘文秀;孙宗全;卜凡阳设计研发完成,并于2024-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于太阳能加热强化饱和带有机污染土壤修复的传输系统在说明书摘要公布了:本发明涉及有机污染土壤修复技术领域,本发明提供的基于太阳能加热强化饱和带有机污染土壤修复的传输系统,系统包含数据获取、集成、数据判断、传输和控制等单元,通过太阳能板采集太阳能并转化为热能,利用随机森林模型训练得到土壤修复传输控制模型,系统能够根据土壤温度和•OH浓度实时调整氧气和热能的传输,实现精准修复,控制单元采用遗传算法优化模型参数,减少热量和•OH浓度误差,显著提高修复效率,系统利用太阳能降低能耗,通过实时监测与反馈机制实现热能的高效利用,实现对饱和带有机污染土壤修复。
本发明授权基于太阳能加热强化饱和带有机污染土壤修复的传输系统在权利要求书中公布了:1.基于太阳能加热强化饱和带有机污染土壤修复的传输系统,其特征在于,包括: 数据获取单元,获取饱和带土壤基础数据以及土壤修复的传输系统历史数据,饱和带土壤集成数据包括太阳能辐射强度、土壤温度、·OH浓度、污染物浓度、热能传输效率以及氧气传输流量,使用有机污染土壤修复的传输系统历史数据以及土壤修复的传输系统历史数据对随机森林模型进行训练,得到土壤修复的传输控制模型; 集成单元,通过太阳能板采集太阳能,并将太阳能转化为热能,监测热能的热量值,得到实时热能值,采集氧气泵内的氧气量,得到实时氧气数值,采集热量传输管道以及氧气传输管道的位置; 数据判断单元,获取土壤信息,接收土壤划分需求信息,根据土壤划分需求信息将土壤进行划分,得到土壤分区数据,通过土壤中的温度传感器,采集每个土壤分区的实时温度,将每个土壤分区的实时温度与预设目标温度范围进行比较,若土壤温度低于预设目标温度范围,则将低于预设目标温度范围的土壤标记为待升温土壤,对每个土壤分区进行土壤样品采集,将在每个土壤分区中采集到的土壤样品按预设化学分析方法测定土壤中的·OH浓度,得到每个土壤分区的·OH浓度,将每个土壤分区的·OH浓度与预设目标浓度范围进行比较,若土壤分区的·OH浓度低于预设目标浓度范围,则将低于预设目标浓度范围的土壤标记为待输氧土壤; 传输单元,将待输氧土壤信息代入至土壤修复的传输控制模型,得到输氧控制参数,将输氧控制参数传输至氧气泵以及氧气控制阀门,氧气泵以及氧气控制阀门执行输氧控制参数,将氧气传输至待输氧土壤,将待升温土壤信息代入至土壤修复的传输控制模型,得到热量传输控制参数,将热量传输控制参数传输至热泵机以及热气控制阀门,热泵机以及热气控制阀门执行热量传输控制参数,将热量传输至待升温土壤; 控制单元,接收饱和带土壤预期温度值以及饱和带土壤预期·OH浓度值,对接收热量后的土壤进行温度采集并与饱和带土壤预期温度值进行对比,得到热量误差值,获取热量误差值对应的土壤信息,得到存在热量误差值的土壤信息,将土壤样品按预设化学分析方法测定土壤中的·OH浓度,对接收氧气后的土壤进行土壤样品采集并与饱和带土壤预期·OH浓度值进行对比,得到·OH浓度误差值,获取·OH浓度误差值对应的土壤信息,得到存在·OH浓度误差值的土壤信息,基于存在热量误差值的土壤信息以及存在·OH浓度误差值的土壤信息使用遗传算法对土壤修复的传输控制模型进行优化,得到优化后的土壤修复的传输控制模型,使用优化后的土壤修复的传输控制模型对待输氧土壤信息以及待升温土壤信息进行数据处理,得到优化后的氧气传输控制参数以及优化后的热量传输控制参数,将优化后的氧气传输控制参数发送至氧气泵以及氧气控制阀门,将优化后的热量传输控制参数发送至热泵机以及热气控制阀门; 所述数据判断单元,还用于: 对于每个土壤分区,数据判断单元都会进行土壤样品采集,采集的土壤样品将按照预设的化学分析方法进行测定,以获取土壤中的·OH浓度数据; 预设的化学分析方法包括对每个土壤分区都会进行土壤样品采集,使用滴定分析法通过化学反应来测定土壤中·OH的浓度,通过滴定过程中颜色变化或电导率变化确定·OH的浓度; 数据判断单元将测定得到的每个土壤分区的·OH浓度与预设的目标浓度范围进行比较,如果土壤分区的·OH浓度低于预设目标浓度范围,则将该土壤分区标记为待输氧土壤,则该土壤分区需要增加氧气以提高·OH浓度; 所述传输单元,还用于: 传输单元首先接收判断单元的待输氧土壤信息,待输氧土壤信息包括土壤分区、位置以及·OH浓度数据; 将待输氧土壤信息代入至土壤修复的传输控制模型中,土壤修复的传输控制模型根据输入的待输氧土壤信息,计算出最佳的输氧控制参数,输氧控制参数包括氧气流量以及输氧时间; 将计算得到的输氧控制参数传输至氧气泵以及氧气控制阀门,氧气泵根据控制参数启动,将氧气通过氧气传输管道输送至待输氧土壤区域,氧气控制阀门根据参数调节氧气的流量和压力; 传输单元接收来自数据判断单元的待升温土壤信息,待升温土壤信息包括土壤分区、位置以及温度数据; 将待升温土壤信息代入至土壤修复的传输控制模型中,土壤修复的传输控制模型根据输入的待升温土壤信息,计算出最佳的热量传输控制参数,热量传输控制参数包括热能输出量以及传输时间; 热泵机根据热量传输控制参数启动,通过热能转换装置将太阳能转化为热能,并通过热量传输管道将热能输送至待升温土壤区域,热气控制阀门根据参数调节热能的流量和温度; 所述控制单元,还用于: 采集存在热量误差值的土壤信息和存在·OH浓度误差值的土壤信息,存在热量误差值的土壤信息和存在·OH浓度误差值的土壤信息均包括土壤位置、误差值大小以及土壤类型; 根据饱和带土壤预期温度值和饱和带土壤预期·OH浓度值,确定优化的目标,优化的目标即减小热量误差值和·OH浓度误差值,使土壤状态接近预期值温度以及预期·OH浓度值; 初始化种群,根据土壤修复的传输控制模型的参数范围,随机生成一定数量的初始设计方案,即种群,每个设计方案代表一组的模型参数; 根据热量误差值和·OH浓度误差值,构建适应度函数,适应度函数用于评估每个设计方案的优劣程度,每个设计方案即每个个体; 根据适应度函数,从种群中选择出适应度较高的个体作为父代,用于后续的交叉和变异操作; 交叉操作,对选择的父代个体进行交叉操作,生成新的子代个体; 变异操作,对子代个体进行变异操作,以引入新的基因型,增加种群的多样性; 迭代优化,重复执行交叉和变异操作,直到达到预设的最大迭代次数,在每次迭代中,生成新的种群,从最后的种群中选择出适应度最高的个体作为优化后的土壤修复的传输控制模型参数; 将优化后的氧气传输控制参数发送至氧气泵以及氧气控制阀门,以指导氧气的传输;将优化后的热量传输控制参数发送至热泵机以及热气控制阀门,以指导热量的传输。
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