1.一种农业废弃物发酵智能调控设备,其特征在于:包括称重分类单元、土地参数监测单元、配料模块、控制单元、肥力监测模块和补充单元;
所述称重分类单元采集养殖业固体废物、农业固体废物和其他固体废物的重量数据并发送至控制单元;
所述土地参数监测单元包括土壤肥力分析仪和PH检测传感器,土壤肥力分析仪对所监测土地的各营养元素进行分析并将各主要营养元素含量发送至控制单元,PH检测传感器用于监测土地的酸碱度并将酸碱度信息发送至控制单元;
所述配料模块根据控制单元发送的重量配比,将养殖业固体废物、农业固体废物按比例混合后输出,进一步发酵熟成;所述其他固体废物用于为发酵过程提供一部分热能;
肥力监测模块对熟成后的肥料进行监测并将肥力参数送入控制单元,控制单元根据实际的肥力参数,通过补充单元添加所制农肥缺失的营养元素;
所述控制单元包括监测模块、算法优化模块和控制模块,所述算法优化模块根据监测模块所采集的土壤营养元素含量以及酸碱度信息,计算最优重量配比,并通过控制模块控制所述配料模块执行所述最优重量配比;所述控制单元根据所述肥力参数计算需要添加的营养元素的量,并发送至补充单元执行;所述控制单元根据所述酸碱度信息计算需要添加的调节酸碱性物质的量,并发送至补充单元执行;
所述的计算最优重量配比包括:根据内置目标函数,采用鲸鱼优化算法MS‑WOA进行目标寻优,输出最优结果;
所述内置目标函数为:
式中将土地分为mt个区域,M1和M2分别为养殖业固体废物、农业固体废物的重量;
分别为M1和M2的氮、磷、钾含量; 为t区域
氮磷钾补充的肥料; 为第t个区域土地所能提供的氮磷钾含量;
为第t个区域作物生长需要的氮磷钾含量,λN、λP、λK为所能提供的氮磷钾补充的肥料的单价;pri为处理M1和M2的价格。
2.根据权利要求1所述的农业废弃物发酵智能调控设备,其特征在于:养殖业固体废物包括动物粪便,农业固体废物包括秸秆,其他固体废物包括农业生产中产生的不可发酵物。
3.根据权利要求1所述的农业废弃物发酵智能调控设备,其特征在于:所述鲸鱼优化算法MS‑WOA包括以下步骤:步骤1:初始化算法相关参数,包括种群规模,空间维度,种群的可搜索空间,以及迭代次数;
步骤2:采用Sobol序列对种群位置进行初始化,每组种群对应F1,F2,F3,F4四个目标函数;
步骤3:计算满足F1,F2,F3,F4的个体适应度值,并找出最优适应度值及对应的最优个体;
步骤4:判定最优适应度值连续Z代是否发生变化,如发生变化则对最优个体进行变异操作,否则进入步骤5;
步骤5:对非线性因子a、参数A、自适应权重w进行更新,同时更新随机概率参数p;
步骤6:对p、|A|进行判定,当p<U1时,若|A|>U2,进入步骤7,若|A|≤U2,进入步骤8,当p≥U1时,进入步骤9;其中U1、U2均为判断阈值;
步骤7:进行全局搜索,对于当前搜索个体x,从种群中随机选出与之不同的个体xp,根据以下计算式更新个体位置:x(t+1)=xrand(t)×w‑A×Drand
其中,xrand(t)为捕猎群体中的任意鲸鱼位置,x(t+1)为更新位置,t为当前迭代次数,学习因子rand(0,1)是(0,1)间的随机数,f(x)为概率分布函数,Drand为当前搜索个体和随机个体的距离;
步骤8:包围猎物,并再次更新个体位置:
* *
x(t+1)=x (t)×w‑A×D1其中,D1为搜索个体与当前目标的距离,x (t)为每次迭代的最优解;
步骤9:进行螺旋气泡网捕食,并再次更新个体位置:
bl *
x(t+1)=D2e cos(2πl)+x(t)×(1‑w)D2为当前搜索个体与当前最优解的距离,bl为螺旋线参数,l为[‑1,1]的随机数;
步骤10:判断是否满足迭代终止条件,满足则输出最优解,否则进入步骤4继续执行。
4.根据权利要求3所述的农业废弃物发酵智能调控设备,其特征在于:步骤4中所述的变异操作,其公式如下:*
其中, 为当前最优值经柯西扰动后得到的新值,x (t)为每次迭代的最优解,cauchy(0,1)为柯西算子,f(x)为标准柯西分布函数,x为当前个体位置。
5.根据权利要求3所述的农业废弃物发酵智能调控设备,其特征在于:步骤5包括各参数的更新公式如下:A=2ar‑a其中,t为当前迭代次数,T为最大迭代次数,a为非线性因子、A为参数、w为自适应权重,r为长度为[0,1]的随机向量。
6.根据权利要求3所述的农业废弃物发酵智能调控设备,其特征在于,步骤10中所述的迭代终止条件为:达到最大设定迭代值或得到最优解。
7.一种农业废弃物发酵智能调控系统,其特征在于:该系统包括权利要求1~6任一项所述的农业废弃物发酵智能调控设备,还包括配料发酵单元和制肥单元;
所述配料发酵单元包括双螺旋搅拌机、快速发酵处理机、智能高温发酵罐、大叶轮翻抛机以及翻堆机,双螺旋搅拌机用于搅拌按比例混合的养殖业固体废物和农业固体废物,快速发酵处理机对搅拌好的固体废物快速基础发酵;智能高温发酵罐对固体废物进行智能恒温发酵提高发酵效率;大叶轮翻抛机以及翻堆机对发酵好的固体废物进行熟成;
所述制肥单元包括沉化模块、立式粉碎机与圆盘造粒,所述制肥单元用于对发酵熟成的固体废物造粒成肥料。
8.根据权利要求7所述的农业废弃物发酵智能调控系统,其特征在于:所述智能高温发酵罐采用其他固体废物与电力协同供能,保障发酵所需热能充足供应。