專利名稱：基于自動預(yù)測的真空垃圾收集系統(tǒng)的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及垃圾管理和廢料處理，尤其涉及一種操作真空垃圾收集系統(tǒng)的方法，一種真空垃圾收集系統(tǒng)，一種用來控制這種系統(tǒng)內(nèi)垃圾排空的控制系統(tǒng)，以及一種用來控制真空垃圾收集系統(tǒng)操作的計(jì)算機(jī)程序單元。
背景在低于大氣壓的壓力或真空壓力下操作垃圾收集系統(tǒng)以便利用空氣的吸力來運(yùn)送垃圾已使用了許多年，被公認(rèn)為廢品處理問題的一個(gè)有效、清潔而且方便的解決辦法。這種吸取運(yùn)送垃圾的系統(tǒng)，今后將被簡稱為真空垃圾收集系統(tǒng)，曾在較小的和中等大小的居住和辦公樓區(qū)非常出色地運(yùn)行。但隨著真空垃圾收集系統(tǒng)被用于較大的和較密集的居住和辦公樓區(qū)及/或具有多層高建筑的區(qū)域時(shí)，對系統(tǒng)的要求會相當(dāng)?shù)靥岣摺?br> 特別是，當(dāng)垃圾槽位在高樓內(nèi)時(shí)，投入到槽內(nèi)的垃圾數(shù)量在一短期內(nèi)可能很大以致積聚在垃圾槽內(nèi)的垃圾過高，等不到定期來將垃圾槽排空。
緩解這個(gè)問題的普通方法是使常用的至少是特定的垃圾槽增加其暫時(shí)存儲能力。例如我們的國際專利申請WO 98/47788曾公開一種設(shè)在垃圾槽內(nèi)排放閥之上的垃圾限制閥使垃圾槽內(nèi)的垃圾能在限制閥之上存儲。這個(gè)裝置在多處應(yīng)用上被證明十分有效的。但由于垃圾槽本身被用作垃圾的存儲容積，特別是在高層建筑中，在限制閥之上的槽有在沒有輪到下一次排空之前被垃圾充滿到第一進(jìn)入口的危險(xiǎn)。
還曾作過不同的嘗試，如在瑞典專利申請9900401-2中曾說明可在至少某些垃圾槽內(nèi)設(shè)置所謂擴(kuò)充的存儲容積。該容積通常的形式為一容器，具有比垃圾槽大得多的橫截面，位在排放閥之上，允許數(shù)量較大的垃圾暫時(shí)存儲。
另一個(gè)通常的方法是較頻繁地排空垃圾并收集垃圾，這樣來縮短排空周期。但現(xiàn)有的垃圾收集系統(tǒng)的操作控制在這方面還遠(yuǎn)未優(yōu)化。
還曾嘗試用提高在系統(tǒng)輸送管內(nèi)的真空度來縮短排空和收集的時(shí)間，但遺憾的是這種真空度的提高會增加危險(xiǎn)性，因?yàn)槔鴮⒈贿^度壓緊，形成栓塞流會使系統(tǒng)的管子堵塞，這種堵塞甚至可使整個(gè)分支管線或輸送管線封閉。另一個(gè)與采用高真空有關(guān)的問題是噪聲，這個(gè)噪聲是在排空時(shí)造成的空氣流通過垃圾槽時(shí)產(chǎn)生的。另外，高真空可迫使開啟的進(jìn)入口迅速關(guān)閉，這時(shí)如有人要拋棄垃圾袋，會擠壓甚至傷害人手。
近來為了優(yōu)化真空垃圾收集系統(tǒng)的效能，曾引入所謂高度控制排空。在高度控制的真空垃圾收集系統(tǒng)內(nèi)，每一個(gè)垃圾槽都分別設(shè)有高度傳感器用來指出垃圾槽內(nèi)的垃圾是否已堆積到預(yù)定的高度。當(dāng)垃圾達(dá)到預(yù)定高度時(shí)，高度傳感器就將高度指示信號發(fā)送控制系統(tǒng)較大的優(yōu)先。在高度控制下排空時(shí)，控制系統(tǒng)賦予具有高度指示的垃圾槽，并且在“先來先服務(wù)”的基礎(chǔ)上排空這些垃圾槽。這樣，該控制系統(tǒng)可能會改變該系統(tǒng)正常使用的在結(jié)構(gòu)上預(yù)定的排空次序，而將收集的垃圾導(dǎo)向具有高度指示的垃圾槽。
傳統(tǒng)的高度控制排空在較小的系統(tǒng)內(nèi)某些載荷條件下被證明是有效的，能導(dǎo)致系統(tǒng)效能的提高。但在較大較復(fù)雜的系統(tǒng)中，高度控制的排空會得出相反的效果，導(dǎo)致在系統(tǒng)的不同分支之間頻繁的跳動，從而無效地使用可用垃圾收集資源。
傳統(tǒng)的高度控制排空而且是不靈活的，一旦高度傳感器被布置在垃圾槽內(nèi)，就難于靈活適應(yīng)預(yù)定的高度，以改變真空垃圾收集系統(tǒng)的時(shí)間極限，使系統(tǒng)的操作優(yōu)化。在傳統(tǒng)的高度控制排空中使用的預(yù)定的高度為了防止垃圾槽在系統(tǒng)內(nèi)高載荷時(shí)過載可能會定得太高，而在系統(tǒng)內(nèi)低載荷時(shí)預(yù)定的高度可能太低，不能最佳地利用資源。
“先來先服務(wù)”原則的另一個(gè)缺點(diǎn)是沒有考慮到垃圾槽排空次序所造成的后果。例如，在關(guān)鍵地區(qū)內(nèi)常有垃圾槽會被過載的危險(xiǎn)，因?yàn)樵摾皇窃谂趴招蛄兄械氖孜弧?br> 相關(guān)技術(shù)國際專利申請WO 96/22238公開一種分別收集不同垃圾的站。該站設(shè)有多個(gè)收集單元，每一收集單元包括多個(gè)容器，有一裝置用來將不同的垃圾輸送到不同的容器，還有設(shè)施可用來檢測每一容器內(nèi)與垃圾數(shù)量有關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)檢測設(shè)施的形式可以是傳感器，用來檢測容器內(nèi)垃圾的高度。
本發(fā)明的綜述本發(fā)明的總目的是要提供一種有效而可靠的真空垃圾收集系統(tǒng)以及操作這種系統(tǒng)的改進(jìn)而靈活的方法。
具體地說，要求使真空垃圾收集系統(tǒng)在可靠性、總效率、動力消耗和其他操作費(fèi)用等各個(gè)項(xiàng)目上優(yōu)化。就這方面而言，目的是要減少排放閥每天開啟的次數(shù)，減少總的運(yùn)送時(shí)間，使有效運(yùn)送和存儲能力優(yōu)化，同時(shí)減少可能的操作干擾。
本發(fā)明另一個(gè)目的是要提供一種改進(jìn)的控制系統(tǒng)，用來控制真空垃圾收集系統(tǒng)垃圾槽內(nèi)垃圾的排空。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是要提供一個(gè)計(jì)算機(jī)程序元件，用來控制真空垃圾收集系統(tǒng)的操作。
上述這些目的本發(fā)明均可達(dá)到。
本發(fā)明的總的想法是要連續(xù)測量在至少一個(gè)垃圾槽內(nèi)垃圾的高度，并根據(jù)多次測量的結(jié)果合適地預(yù)測真空垃圾收集系統(tǒng)的至少一個(gè)操作參數(shù)的未來值。操作參數(shù)的預(yù)測值隨后被用來控制真空垃圾收集系統(tǒng)。當(dāng)然，隨著新的測量的完成，隨時(shí)要作出新的預(yù)測，以合適地更新操作參數(shù)的預(yù)測值。
由于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)合適地預(yù)測操作參數(shù)的未來值，而不是使用簡單而靜止的經(jīng)驗(yàn)法則，因此真空垃圾收集系統(tǒng)整體的可靠性和效率能顯著地提高。最好用來作出預(yù)測的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是根據(jù)垃圾槽內(nèi)垃圾漸增高度的頻繁的測量得出的。通常，取樣周期小于1分鐘，最好小于15秒(如10秒甚至1秒)。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)被計(jì)算機(jī)或其他等同的處理設(shè)施有效地處理，估計(jì)出操作參數(shù)的預(yù)測值。
在傳統(tǒng)的高度控制排空中，分設(shè)在垃圾槽內(nèi)預(yù)定位置上的高度傳感器只是示出垃圾是否已堆積到越過槽內(nèi)的預(yù)定位置，而按照本發(fā)明的解決方案，可對垃圾收集系統(tǒng)作出一個(gè)更可靠而靈活的控制。
按照本發(fā)明的基本程序通常包括預(yù)測一個(gè)未來時(shí)間點(diǎn)，預(yù)期垃圾槽內(nèi)垃圾的高度何時(shí)超過一個(gè)給定的門檻值，或預(yù)測在一給定的未來時(shí)間上在該垃圾槽內(nèi)的垃圾可能達(dá)到的高度。最好能預(yù)測出排空垃圾槽的最佳時(shí)間，使垃圾槽能在“恰好”正確的時(shí)刻被排空，既不過早，其時(shí)垃圾槽還遠(yuǎn)未被充滿，也不太晚，其時(shí)垃圾槽有被高超載的危險(xiǎn)。
按照本發(fā)明一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例，該預(yù)測包括一個(gè)以斜率為基礎(chǔ)的程序，用來合適地確定垃圾槽內(nèi)垃圾的生長率，再根據(jù)確定的生長率和對垃圾槽內(nèi)垃圾高度的實(shí)際測量用外插法來估計(jì)預(yù)測值。但應(yīng)知道，任何一種合適的技巧如非線性曲線的擬合、自動篩選或等同的技巧都可應(yīng)用。
上述解決方案即以預(yù)測值為基礎(chǔ)的控制對于較大和較復(fù)雜的系統(tǒng)被證明為特別有效，其時(shí)垃圾槽被劃分成組，排空是在組的基礎(chǔ)上進(jìn)行，而不是在單個(gè)垃圾槽上進(jìn)行。這樣，真空垃圾收集系統(tǒng)的可供資源便可得到進(jìn)一步的利用。
在成組操作時(shí)，通常須對各組選擇以便一次排空一組。選擇程序根據(jù)垃圾收集系統(tǒng)的操作參數(shù)的預(yù)測值制定。最好，組的選擇程序利用所謂排空條件進(jìn)行，排空條件須為每一組確定，不管這個(gè)組的排空條件是有效的還是沒有預(yù)測值的合適子集作為根據(jù)。具有有效排空條件的各組可被選擇排空垃圾。為了得到最佳的效能，每一組一般還與一個(gè)優(yōu)先值關(guān)聯(lián)，在具有有效排空條件的各組中優(yōu)先值最高的一組被選為排空垃圾。有多種不同的路徑可用來設(shè)定“優(yōu)先值”，例如考慮預(yù)測值和垃圾槽超載的后果。
最好，真空垃圾收集的以預(yù)測為基礎(chǔ)的控制成為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的軟件被使用，該軟件當(dāng)裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)并可操作地與垃圾收集系統(tǒng)連接時(shí)可有效控制系統(tǒng)的操作。
附圖的簡要說明在參閱下面結(jié)合附圖所作的說明后當(dāng)可對本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)有很好的了解，在附圖中

圖1為真空垃圾收集系統(tǒng)的略圖；圖2為設(shè)有高度傳感器的垃圾槽的略圖；圖3為一略圖，示出垃圾槽內(nèi)垃圾的高度如何隨時(shí)間而變，并示出當(dāng)預(yù)期垃圾的高度超過一個(gè)給定的門檻值時(shí)如何預(yù)測未來時(shí)間點(diǎn)；圖4為按照本發(fā)明第一優(yōu)先實(shí)施例的以預(yù)測為基礎(chǔ)操作真空垃圾收集系統(tǒng)的方法的流程圖5為按照本發(fā)明優(yōu)先實(shí)施例的使用計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)的略圖；圖6為按照本發(fā)明的真空垃圾收集系統(tǒng)的概略的邏輯圖；圖7為按照本發(fā)明第二優(yōu)先實(shí)施例的以預(yù)測為基礎(chǔ)操作真空垃圾收集系統(tǒng)的方法流程圖。
本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)說明在所有附圖中，相同的標(biāo)號用來表示相應(yīng)的或相似的元件。
為了避免誤解，應(yīng)該知道“垃圾”一詞不僅包括傳統(tǒng)上所稱“家庭垃圾”，而且包括廢品處理領(lǐng)域內(nèi)的所有部分如紙、布、盥洗品、盒殼和有機(jī)廢品。
為了清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)在參照圖1，總體觀察一個(gè)示例性的真空垃圾收集系統(tǒng)。系統(tǒng)概述圖1為一略圖，示出真空垃圾收集系統(tǒng)的一例。作為例子，假定該系統(tǒng)1裝在具有多個(gè)建筑物的居住區(qū)及/或商業(yè)區(qū)內(nèi)。每一幢建筑物2裝有一個(gè)垃圾槽3或等同物。在這具體例子中，垃圾槽為通過建筑物垂直延伸的垂直槽，每一槽通常具有幾個(gè)插入孔和相應(yīng)的進(jìn)入口(未示出)。每一槽備有一個(gè)可開啟、關(guān)閉的排放閥4，該排放閥最好位在建筑物底層。開啟排放閥4便可使垃圾槽3與地下輸送管5連通，積聚在該閥上的垃圾便可排放到輸送管內(nèi)。關(guān)閉排放閥4使可將垃圾槽的下端堵塞，槽和輸送管5便被隔絕。
真空垃圾收集系統(tǒng)通常包括多根輸送管5形成一個(gè)地下的輸送管系統(tǒng)，在其內(nèi)垃圾被空氣吸力輸送到中央垃圾收集站6。所示輸送管系統(tǒng)具有一根主管，其上連接著多根支管。但應(yīng)知道本發(fā)明并不限于這樣，其他形式的輸送管系統(tǒng)也可使用。
系統(tǒng)內(nèi)的每一根支管在其端頭都有一個(gè)進(jìn)氣閥8。當(dāng)中央垃圾收集站6的主閥7開啟時(shí)，輸送管系統(tǒng)成其適當(dāng)?shù)牟糠侄急槐┞对诘陀诖髿鈮旱膲毫蛘婵諌毫ο?，而?dāng)一根具體支管的進(jìn)氣閥8開啟時(shí)，需要用來輸送積聚在支管內(nèi)的垃圾便進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)，將垃圾輸送到中央站6。分區(qū)閥(未示出)通常用來將輸送管系統(tǒng)內(nèi)的不同區(qū)段互相封閉以確保在個(gè)別區(qū)段內(nèi)有足夠的壓力，可進(jìn)行有效的吸力輸送。
另外，真空垃圾收集系統(tǒng)具有一個(gè)控制系統(tǒng)9，可用來有控制地排空系統(tǒng)內(nèi)的垃圾。更具體點(diǎn)說，控制系統(tǒng)按照可接受的控制技術(shù)通過對系統(tǒng)的排放閥、進(jìn)氣閥、分區(qū)閥和主閥的控制，可控制垃圾從垃圾槽內(nèi)排空到輸送管系統(tǒng)，并將垃圾從輸送管系統(tǒng)的各個(gè)不同的支管用吸力輸送到中央收集站。
本發(fā)明并不涉及排放閥、進(jìn)氣閥、分區(qū)閥和主閥的具體設(shè)計(jì)，這些都是行業(yè)內(nèi)眾所周知的事，并且可用真空垃圾收集系統(tǒng)內(nèi)使用的任何一種傳統(tǒng)的型式。同樣，中央垃圾收集站也可使用任何一種已知的傳統(tǒng)站。但一般地說，一旦垃圾被輸送到中央站，垃圾就在中央站被壓實(shí)并被存儲在容器內(nèi)。
圖2示出以傳統(tǒng)方式裝在建筑物2內(nèi)的垃圾槽3的一例，其上裝有一個(gè)可開啟、關(guān)閉的排放閥4。排放閥4最好位在建筑物的底層，并被用來使垃圾槽3和地下輸送管5可以連通。另外，垃圾槽3具有一個(gè)高度指示器系統(tǒng)，該系統(tǒng)在本具體例子中包括一個(gè)模擬高度傳感器11，用來測量垃圾槽3內(nèi)垃圾的高度。形式為超聲傳感器或等同物的模擬高度傳感器通常設(shè)在槽壁內(nèi)或其附近，能產(chǎn)生代表槽3內(nèi)垃圾高度的信號信息。作為替代模擬高度傳感器，也可使用沿著槽高在底層和第一層樓之間分設(shè)的多個(gè)高度傳感器(包括機(jī)械的和光學(xué)的)來提供垃圾槽3內(nèi)垃圾高度的信息。還可測量槽內(nèi)垃圾的重量，用這個(gè)信息作為對垃圾槽內(nèi)垃圾高度的量度。
應(yīng)該知道，通常在垃圾槽內(nèi)垃圾“高度”和垃圾體積之間有一直接對應(yīng)關(guān)系。重要的是還應(yīng)知道，就測量“垃圾槽內(nèi)垃圾高度”而言，“垃圾槽”一詞不僅包括通常使用的標(biāo)準(zhǔn)垃圾槽，而且還包括所有型式的垃圾存儲體積，甚至包括擴(kuò)大的存儲體積，其形式可以是橫截面比垃圾槽本身大的容器。
高度傳感器11產(chǎn)生的信號信息被直接地或通過分布的控制單元轉(zhuǎn)送到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)要對來自垃圾收集系統(tǒng)內(nèi)各垃圾槽的高度傳感器的信號信息作出反應(yīng)以進(jìn)行有控制的垃圾排空。分布的控制單元12也可用來將來自控制系統(tǒng)的控制信號發(fā)送給排放閥4。
按照本發(fā)明的想法是要在至少一個(gè)垃圾槽內(nèi)對垃圾漸升的高度進(jìn)行頻繁而連續(xù)的測量，并根據(jù)所有的高度測量值或其適合的子集合適地預(yù)測至少一個(gè)操作參數(shù)的未來值。
設(shè)在相關(guān)槽內(nèi)的高度傳感器給出槽內(nèi)垃圾高度的連續(xù)信息，以給定的取樣頻率加0.1或1Hz(分別相應(yīng)于10秒和1秒的取樣周期)從這些高度傳感器上讀出垃圾高度，便可建立起良好的預(yù)測用的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。一般地說，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)然后被計(jì)算機(jī)或其他等同的處理設(shè)施處理便可確定一個(gè)或多個(gè)預(yù)測值。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而不是用簡單而靜止的經(jīng)驗(yàn)法則來作出操作參數(shù)未來值的相關(guān)預(yù)測有助于提高真空垃圾收集系統(tǒng)整體的可靠性和效率。
按照本發(fā)明，操作參數(shù)的預(yù)測值當(dāng)預(yù)期垃圾槽內(nèi)垃圾的高度超過一個(gè)給定的門檻值時(shí)通常包括一個(gè)未來時(shí)間點(diǎn)，而當(dāng)未來時(shí)間點(diǎn)被給定時(shí)，則包括垃圾槽內(nèi)垃圾的預(yù)期高度。一個(gè)基本的例子是預(yù)測放空垃圾槽的最佳時(shí)間使垃圾槽在“恰好”正確的時(shí)間被排空(由于讀出垃圾在槽內(nèi)的生長率，因此有可能決定排空的正確時(shí)間)。通常，與傳統(tǒng)的系統(tǒng)控制相比，這意味著可以減少系統(tǒng)內(nèi)每天開啟排放閥的總次數(shù)，同時(shí)并可減少超載的次數(shù)。
為了更好地理解，下面在說明以預(yù)測為基礎(chǔ)的排空程序時(shí)將從簡單的單個(gè)垃圾槽開始，以后再說明比較復(fù)雜的成組垃圾槽的排空。單個(gè)垃圾槽的以預(yù)測為基礎(chǔ)的排空圖3為一略圖，示出垃圾槽內(nèi)的垃圾高度如何隨時(shí)間變化，并表示當(dāng)要預(yù)期垃圾的高度超過給定的門檻值時(shí)如何預(yù)測未來時(shí)間點(diǎn)。圖中Y軸線代表垃圾槽內(nèi)垃圾的高度，由設(shè)在槽內(nèi)的高度傳感器感知，X軸線代表時(shí)間。最好高度傳感器被控制系統(tǒng)按固定的間隔如每10秒鐘一次讀出。分散的高度測量值在圖3的曲線中用符號×示出。該曲線一般地示出垃圾高度如何隨時(shí)間增長，指出垃圾槽在何時(shí)被排空，其時(shí)垃圾高度降至零，而在排空后垃圾高度又如何繼續(xù)增長。按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例，這些高度測量值被用來作出預(yù)測，其中一個(gè)預(yù)測如圖3中虛線所示，當(dāng)預(yù)期垃圾高度超過一個(gè)預(yù)定的門檻值時(shí)，從該虛線可預(yù)測出一個(gè)未來時(shí)間點(diǎn)TPRED，這樣垃圾槽便能作出安排在正確的時(shí)刻排空。通常每有一個(gè)新的試樣就要作一次新的預(yù)測，或者至少每隔一個(gè)固定時(shí)間便要預(yù)測一次，使預(yù)測值的變化能被連續(xù)監(jiān)控，控制能相應(yīng)跟上。這一般被稱為自動預(yù)測和控制。首先，當(dāng)預(yù)期達(dá)到門檻值時(shí)，預(yù)測值可指出時(shí)間上的某一點(diǎn)，而較后的預(yù)測考慮到新的測量值又可指出是在時(shí)間上另一不同點(diǎn)，這樣隨著垃圾高度接近門檻值，預(yù)測將越來越精確，但重要的是要盡快得到一個(gè)好的預(yù)測為的是要有足夠的時(shí)間來采取必要的控制行動。預(yù)測技巧一個(gè)基本而健全的預(yù)測技巧包括根據(jù)許多高度測量值計(jì)算出垃圾槽內(nèi)垃圾的生長率，然后用實(shí)際高度的測量值和估計(jì)的生長率外插法，制出漲高曲線。再將垃圾的某一時(shí)間點(diǎn)t的積聚高度改用體積來表示，那么一般可有下式V(t)=V(tinit)+∫tinitt(Qi-Qo)dt=∫tinitt(dV/dt)dt----(1)]]>式中V(t)為垃圾在時(shí)間t時(shí)的體積，V(tinit)為在時(shí)間tinit時(shí)的初始體積，Qi為垃圾的流入率，Qo為垃圾的流出率。因此利用在實(shí)際時(shí)間t測得的體積V(t)和對導(dǎo)數(shù)dv/dt的估計(jì)，有可能在給定門限體積Vthreshold時(shí)作出到達(dá)該門限體積的時(shí)間TPRED的預(yù)測。體積改變速度由流入率Qi和流出率Qo之差給出，并為圖3中曲線的斜率所代表。
采用直線外插法，當(dāng)要預(yù)期達(dá)到門限體積Vthreshold時(shí)，時(shí)刻TPRED可由下式給出TPRED=t+Vthreshold-V(t)dV/.dt----(2)]]>當(dāng)采用上述問題的數(shù)值解時(shí)，通常必須結(jié)合給定的周期確定導(dǎo)數(shù)dv/dt的值。圖3中的曲線的斜率通常隨時(shí)間而變，必須確定哪一部分的曲線或整個(gè)曲線是合適的，應(yīng)予考慮。為此理由，有一普通使用的技巧，即形成一個(gè)明顯的或隱含的窗口。
導(dǎo)數(shù)dv/dt的簡單估計(jì)方法為在時(shí)間窗口內(nèi)取體積的最新試樣值與體積的第一試樣值之差除以時(shí)間窗口的長度。但應(yīng)知道這是對導(dǎo)數(shù)的十分粗糙的估計(jì)。
一個(gè)比較費(fèi)事的方法包括在給定的時(shí)間窗口內(nèi)每一個(gè)取樣時(shí)間對V的導(dǎo)數(shù)作出估計(jì)，然后根據(jù)估計(jì)的導(dǎo)數(shù)完成加權(quán)平均計(jì)算。在每一個(gè)取樣時(shí)間tx上，從高度傳感器讀出體積V(tx)并估計(jì)V的導(dǎo)數(shù)即dv(tx)/dt。在每一個(gè)取樣時(shí)間上的導(dǎo)數(shù)可這樣估計(jì)，取在實(shí)際取樣時(shí)間tx上的體積V(tx)與在上一個(gè)取樣時(shí)間tx-1上的體積V(tx-1)之差除以取樣周期TdV(tx)/dt≈V(tx)-V(tx-1)T----(3)]]>這里假定跨越tx和tx-1之間取樣周期的導(dǎo)數(shù)為常數(shù)，接下來按照下式進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算 其中W為加權(quán)系數(shù)。因此可能這樣設(shè)定加權(quán)系數(shù)，使將較大的權(quán)加在最新對漲高的測量上，而將較小的權(quán)加在時(shí)間窗口內(nèi)較早對漲高的測量上。
通常，在計(jì)算平均值時(shí)用來測量的時(shí)間窗口會隨著新試樣移動，因此這種平均過程有時(shí)被稱為移動平均過程。如果要考慮體積的N個(gè)連續(xù)的原始數(shù)據(jù)試樣，那么有(N-1)個(gè)估計(jì)的導(dǎo)數(shù)將被用于平均的計(jì)算。因此時(shí)間窗口將延伸到(N-1)·T時(shí)間單元的周期，其中T為取樣周期?？杀皇褂玫膶?shí)際時(shí)間窗口和實(shí)際取樣周期高度取決于具體用途，必須逐個(gè)逐個(gè)地決定。時(shí)間窗口的長度通常必須適應(yīng)垃圾收集系統(tǒng)的平均周期。當(dāng)這個(gè)周期為5-10分鐘時(shí)，舉個(gè)例子，合適的時(shí)間窗口可在2-3分鐘的范圍內(nèi)。
幾何移動平均算法是一種有趣的平均技巧，它有這樣的性質(zhì)，即將加權(quán)系數(shù)λ給予最新的估計(jì)值，而對所有以前的估計(jì)值，加權(quán)系數(shù)則按幾何級數(shù)遞減。初始加權(quán)λ常被稱為所謂遺忘因數(shù)，它決定用如何快的速率使加權(quán)遞減，從而決定實(shí)際上被算法記住的估計(jì)值的數(shù)目。例如，如果我們需要某一個(gè)數(shù)目K的最新估計(jì)值在幾何移動平均的總的組成中占到一定的百分比P，那么應(yīng)采用下面的遺忘因數(shù)。λ(P,K)=1-e1n(100-P)K----(5)]]>當(dāng)然，有多種可替代的路徑來設(shè)定加權(quán)系數(shù)，也有多種可替代的平均技巧。
如要進(jìn)一步了解微分和積分的數(shù)值方法，可參閱R.H.E Frands所著化學(xué)工程中的建模和模擬45-80頁(Wiley-Interscience，1972年版)。處理快速的流動變化在某些情況下，特別是在轉(zhuǎn)變到高載荷期間或者在生長率可能急劇變化的階段的開始，最好用一導(dǎo)數(shù)的預(yù)先設(shè)定值來開始，以后再根據(jù)實(shí)時(shí)的高度測量來調(diào)整這個(gè)值。這樣，以預(yù)測為基礎(chǔ)的控制對急劇變化的生長率反應(yīng)緩慢的危險(xiǎn)便可減少或消除。預(yù)先設(shè)定值例如可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)的測量值來確定。
垃圾收集系統(tǒng)在操作時(shí)，導(dǎo)數(shù)一般在一天間就會有很多變化，流動的變化可能是快速的、雜亂的，導(dǎo)致導(dǎo)數(shù)不穩(wěn)定。將計(jì)算出的導(dǎo)數(shù)估計(jì)值篩選，我們可以將那些快而雜亂和短暫的流動變化束縛住，這樣就可減少控制系統(tǒng)由于響應(yīng)這種流動變化而過分起作用的危險(xiǎn)。但仍舊需要有一個(gè)靈敏度足夠的控制系統(tǒng)來響應(yīng)垃圾輸入流的顯著變化。上面所說的采用平均值是篩選的一種形式，這種形式在大多數(shù)用途上能得出滿意的結(jié)果。還可能使用數(shù)碼篩選器如相當(dāng)于時(shí)間平均計(jì)算的一階篩選器，或較先進(jìn)的高階篩選器。
在一天內(nèi)對垃圾流動的變化作較徹底的分析可提供信息使不同載荷周期的篩選器或平均效能優(yōu)化。根據(jù)許多天垃圾高度的統(tǒng)計(jì)測量，考慮垃圾輸入流的動態(tài)，可以定出在一個(gè)平常天內(nèi)的多個(gè)具有不同特性的輸入流周期。這樣，一般地用來預(yù)測的模型和具體地對導(dǎo)函數(shù)的估計(jì)就能靈活地適應(yīng)輸入流的性質(zhì)，例如可以根據(jù)一天內(nèi)的周期調(diào)整篩選器的特性，為篩選器的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定不同的值。還可能在以后的操作中繼續(xù)收集統(tǒng)計(jì)資料使統(tǒng)計(jì)及時(shí)、周期和相應(yīng)的篩選器參數(shù)適應(yīng)新的情況。
以確定生長率為基礎(chǔ)的預(yù)測是一種基本的和健全的技術(shù)，具有許多優(yōu)點(diǎn)。但應(yīng)知道本發(fā)明并不限于這種技術(shù)，預(yù)測可用任何一種可替代的技術(shù)來完成，例如，預(yù)測可用以多項(xiàng)式為基礎(chǔ)的外插法或其他非線性曲線的擬合來完成。另外還可用自動篩選來預(yù)測，其時(shí)自動篩選器的與時(shí)間有關(guān)的系數(shù)用最小二乘(LMS)法或等同物來控制。
總結(jié)上面論述的主要方面，可參閱圖4，該圖為按照本發(fā)明第一優(yōu)先實(shí)施例的、以預(yù)測為基礎(chǔ)操作真空垃圾收集系統(tǒng)的方法的一個(gè)簡單而概略的流程圖。在一個(gè)或多個(gè)垃圾槽內(nèi)的垃圾高度被設(shè)在槽內(nèi)的高度傳感器測量出來，高度信息通常按給定的取樣頻率由控制系統(tǒng)讀出。在步驟21，垃圾的實(shí)際高度被控制系統(tǒng)在例行的取樣時(shí)刻讀出。其次，在步驟22，使用給定的時(shí)間窗口確定垃圾的生長率。在步驟23，確定的生長率和在步驟21和讀出的垃圾高度在外插程序中被使用，從而作出當(dāng)預(yù)期垃圾高度超過給定的門檻值時(shí)對一個(gè)未來時(shí)間點(diǎn)的預(yù)測。這個(gè)時(shí)間預(yù)測，通常用安全裕度略加調(diào)整，隨后在步驟24被控制系統(tǒng)用來確定在何時(shí)將該垃圾槽列入排空序列，其時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮在排空序列內(nèi)其他垃圾槽的垃圾排空時(shí)間和收集時(shí)間。根據(jù)預(yù)測控制排空程序從實(shí)用觀點(diǎn)看，最好能確定使垃圾槽在存儲容積比較裝滿同時(shí)又可避免超裝的情況下排空。有多種方法可以做到這一點(diǎn)，下面舉一個(gè)例子簡要地說明按照本發(fā)明的一個(gè)較優(yōu)的實(shí)施例如何使用預(yù)測值來控制垃圾收集系統(tǒng)。
在這具體例子中，有兩個(gè)獨(dú)立的所謂排空條件須在例行的決策點(diǎn)上查核以確定是否將該垃圾槽列入排空序列。假定決策是在時(shí)間tx上作出，其時(shí)垃圾槽內(nèi)的垃圾體積為Vx，那么第一排空條件是
第一排空條件可被看作是一個(gè)安全的解決方案，該方案可保證該垃圾槽在預(yù)測時(shí)間到達(dá)之前的一定時(shí)間被列入到排空序列內(nèi)。如果常數(shù)K1取一高值使這個(gè)一定時(shí)間縮短，那么就要冒超裝的危險(xiǎn)。反之如果K1取一低值，那么安全裕度可增加。例如K1可被設(shè)定為0.9。
第二排空條件可被用來確定該垃圾槽是否值得被排空，或者換句話說，考慮到垃圾的高度和生長率，該垃圾槽是否應(yīng)被接受排空。
其中MTBE(平均排空時(shí)間間隔)是為該垃圾槽確定的，它是以前的排空周期的加權(quán)平均值，并且時(shí)間都是從一個(gè)共同的零點(diǎn)起算，該零點(diǎn)被限定為垃圾槽最近一次排空的時(shí)間。例如K2可被設(shè)定為0.6。這意謂如果體積Vx達(dá)到最大許可體積Vmax的60％，那么第二排空條件的第一部分就可被滿足。排空條件的第二部分是根據(jù)與該垃圾槽的可能的排空周期MTBE比較而定的。如果相對于MTBE的估計(jì)值，生長率較慢，那么該垃圾槽就不被認(rèn)為值得排空，排空條件的第二部將不能被滿足。在另一方面，如果生長率較快，該垃圾槽可被認(rèn)為值得排空。如果第二排空條件的第一部分已被滿足，那么可以變換K3的值，設(shè)定不同的時(shí)間條件來滿足第二排空條件的第二部分，例如K3可被設(shè)定為1.5。
如果以后的預(yù)測指出早先的預(yù)測不準(zhǔn)確，該垃圾槽可在較晚的時(shí)間排空，那么該垃圾槽可從當(dāng)時(shí)的排空序列中撤出。
在計(jì)算中使用安全裕度應(yīng)很好地組織以便進(jìn)行良好的控制從而得到比較明確的結(jié)果。
上述依次排列的步驟可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序元素如函數(shù)、程序或等同物來完成。這些程序元素可寫成功能編程語言、目標(biāo)定向編程語言或任何其他合適的編程語言。最好使用目標(biāo)定向編程語言如Java或C++。
垃圾收集系統(tǒng)最好由使用計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)來控制，其功能為監(jiān)控并控制垃圾收集系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)概述圖5為按照本發(fā)明一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例的使用計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)的略圖?？刂葡到y(tǒng)基本上具有一個(gè)計(jì)算機(jī)或處理器系統(tǒng)，其內(nèi)有一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序被執(zhí)行以完成監(jiān)控和控制垃圾收集系統(tǒng)的動能。計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)包括一個(gè)CPU(中央處理器)31或等同物、一個(gè)主存儲器32、一個(gè)傳統(tǒng)的信號界面33、和一個(gè)傳統(tǒng)的用戶界面34。主存儲器32有一計(jì)算機(jī)程序36用的程序存儲35和一數(shù)據(jù)用的數(shù)據(jù)存儲37?？刂葡到y(tǒng)通過傳統(tǒng)的連通環(huán)節(jié)被連接到垃圾收集系統(tǒng)的其他構(gòu)件上，并且利用信號界面33來接收從垃圾收集系統(tǒng)來的信號信息并將控制信號發(fā)送給垃圾收集系統(tǒng)的排放閥、進(jìn)氣閥、分區(qū)閥和主閥。具體地說，信號界面33被用來從垃圾收集系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)高度傳感器接收高度的信息，這個(gè)高度信息然后被在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序36處理，以預(yù)測為基礎(chǔ)的控制例如上面結(jié)合圖3和4所說明的那樣，從而被執(zhí)行，生成合適的控制信號，這些信號被分別發(fā)送到相關(guān)的排放閥、進(jìn)氣閥和主閥以執(zhí)行垃圾的有控制的排空和收集。成組垃圾槽的以預(yù)測為基礎(chǔ)的排空以預(yù)測為基礎(chǔ)的控制曾被證明對較大和較復(fù)雜的真空垃圾收集系統(tǒng)特別有效，其時(shí)垃圾槽被劃分成組并以組為基礎(chǔ)排空而不是根據(jù)單一垃圾槽的垃圾高度來排空。一般地說，排放閥、從而相應(yīng)的垃圾槽都被劃分成組，而有控制地排空垃圾是在組的基礎(chǔ)上開啟排放閥來完成的。這時(shí)從同一組的垃圾槽來的垃圾被聚合并集體輸送到中央站。這樣，在各不同支管之間經(jīng)常跳動的問題可大為減少，而在真空垃圾收集系統(tǒng)內(nèi)可供資源的利用可顯著改善。另外在有控制地排空系統(tǒng)內(nèi)的垃圾時(shí)可考慮垃圾對整個(gè)組的總流入和全組的總?cè)萘俊?br> 現(xiàn)在參閱圖6，該圖為真空垃圾收集系統(tǒng)的概略的邏輯圖，其中排放閥已被劃分成組。該圖包括中央垃圾收集站RCS、形式為管網(wǎng)的輸送管系統(tǒng)、排放閥DV和垃圾槽RCH、區(qū)分閥SE1-SE2和進(jìn)氣閥AV1-AV8。
如圖6所示，排放閥被劃分成組G1-G5。但應(yīng)知道圖6中的劃分只是一個(gè)例子，其他劃分同樣可行。這些組一般根據(jù)真空垃圾收集系統(tǒng)收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和對系統(tǒng)的具體要求規(guī)定。
這些組通常由系統(tǒng)管理人員在一專門的分組限定單上構(gòu)成。在該分組限定單上，管理人員限定哪一個(gè)進(jìn)氣閥和哪一個(gè)排放閥應(yīng)屬于哪一組，如表I即其一例。表I 在上面表I給出的例子中可見下列各組被形成- 所有在AV1上的DV屬于G1組。- 所有在AV2上的DV屬于G2組。- 所有在AV3上的DV屬于G3組。- 所有在AV4-6上的DV屬于G4組。- 所有在AV7-8上的DV屬于G5組。
按照本發(fā)明的第二優(yōu)先實(shí)施例，控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)在系統(tǒng)中多個(gè)垃圾槽內(nèi)的高度傳感器提供的代表垃圾高度的信號信息作出預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測值選擇哪個(gè)組可在一次一起排空。選擇機(jī)構(gòu)通常需要應(yīng)用組的排空條件，預(yù)定的排空條件適用于每一個(gè)組。可將適用于單一垃圾槽的排空條件例如上面表達(dá)式(5)和(6)所給出的那樣結(jié)合起來作為整個(gè)組的排空條件。例如如果在同一組內(nèi)的預(yù)定數(shù)目的單個(gè)垃圾槽都能滿足排空條件，那么這個(gè)組可被認(rèn)為滿足排空條件。
或者，作為變通的做法，每一組的排空條件可根據(jù)組內(nèi)多個(gè)垃圾槽來制定，這些垃圾槽按照預(yù)測可望在這一次或可能在以后的排空周期內(nèi)裝滿。在這種情況下，通常只要一個(gè)單獨(dú)垃圾槽可望裝滿就足夠?qū)⑷M列入排空日程。還可能考慮一個(gè)組內(nèi)的總體存儲容量使當(dāng)多個(gè)相鄰垃圾槽中的一個(gè)將要裝滿時(shí)，用戶能夠簡單地轉(zhuǎn)到另一個(gè)鄰近的垃圾槽。在那種情況下，排空條件通常包括多于一個(gè)的垃圾槽。排空條件通?？捎上到y(tǒng)管理人員制定。
為了更好了解本發(fā)明的這個(gè)方面，可參閱圖7，這是一個(gè)按照本發(fā)明第二優(yōu)先實(shí)施例的以預(yù)測為基礎(chǔ)的操作垃圾收集系統(tǒng)的方法的概略流程圖。本發(fā)明當(dāng)然并不限于圖7的實(shí)施例，該圖只是一個(gè)例子說明如何應(yīng)用本發(fā)明的想法。
該方法最好被制成軟件使用，將這軟件裝在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行可使計(jì)算機(jī)完成在圖7的流程圖中限定的步驟、功能和動作。
如上所述，在多個(gè)垃圾槽內(nèi)的垃圾高度由設(shè)在槽內(nèi)的各該高度傳感器測量而得知，由此產(chǎn)生的高度信息通常由控制系統(tǒng)以給定的取樣頻率讀出。按照規(guī)定的決策時(shí)間間隔，控制系統(tǒng)逐一檢查各組，確定是否可將哪一組列入排空序列。
在這取樣時(shí)刻，控制系統(tǒng)在步驟41將被檢查組內(nèi)每一個(gè)垃圾槽內(nèi)的垃圾實(shí)際高度讀出。
在步驟42，根據(jù)多個(gè)以前的高度測量值確定每一個(gè)垃圾槽內(nèi)的生長率，例如以前結(jié)合圖3說明過的那樣。
在步驟43，為被檢查組內(nèi)的每一個(gè)垃圾槽，使用確定的生長率和垃圾的實(shí)際高度進(jìn)行一次外插程序，從而對在給定的一個(gè)時(shí)間未來點(diǎn)上垃圾可能達(dá)到的高度作出預(yù)測。最好給定的未來時(shí)間點(diǎn)就是該垃圾槽下一次排空的預(yù)期時(shí)間。在兩個(gè)接續(xù)排空之間的時(shí)間間隔通常被稱為排空周期，它可以一個(gè)垃圾槽變化到另一個(gè)垃圾槽，還可以在一天內(nèi)變化。下一次排空的預(yù)期時(shí)間通常根據(jù)真空垃圾收集系統(tǒng)內(nèi)所有的或一部分垃圾槽在不同載荷周期的周期的平均值估計(jì)而得，采用平均值的5-10％作為安全裕度。
在應(yīng)用時(shí)如果不同垃圾槽的排空周期顯著不同，那么可為每一個(gè)垃圾槽確定一個(gè)單獨(dú)的平均周期，辦法是連續(xù)記錄相關(guān)垃圾槽的排空周期，然后計(jì)算其新的平均值。
在步驟44，將被檢查組內(nèi)的每一個(gè)垃圾槽在下一次排空時(shí)的高度與最大許可的門檻值比較，并考慮被檢查組的具體排空條件，然后決定是否要將該組列入排空序列。
如果在下一次排空時(shí)預(yù)測會裝滿的垃圾槽的數(shù)目小于排空條件給出的數(shù)目，那么程度可繼續(xù)到下一組進(jìn)行，如同步驟45所示。實(shí)際上，這一情況意味著原來被檢查組的垃圾槽還有寬裕的容積可為下一個(gè)周期積聚垃圾。
在另一方面，如果在下一次排空的預(yù)測會裝滿的垃圾槽的數(shù)目大于排空條件給出的數(shù)目，那么應(yīng)將該組列入排空序列，如同步驟46所示。一旦該組到達(dá)排空序列的首位，該組就會立即被排空，這時(shí)控制系統(tǒng)會將適當(dāng)?shù)目刂菩盘柊l(fā)給主閥、相關(guān)的進(jìn)氣閥和排放閥使排放閥開啟并收集來自該組的垃圾。
在排空序列內(nèi)的組如果在以后進(jìn)行的預(yù)測指出可以等待到下一個(gè)周期排空，那么就應(yīng)從排空序列中撤走。
曾被證明為有效的另外一個(gè)做法是將每一組用一優(yōu)先值關(guān)聯(lián)起來，根據(jù)優(yōu)先值考慮從該組排空垃圾的重要性。每一組的優(yōu)先值可由系統(tǒng)主管根據(jù)例如該組的垃圾槽內(nèi)的存儲容量、測定的或假定的流入該組的垃圾、超載荷的敏感性或可提供的服務(wù)等等來確定。為了保證所有組最后都被裝滿，控制系統(tǒng)可增加每一個(gè)未被選出組的優(yōu)先值，使它們隨著時(shí)間的進(jìn)展具有有效的排空條件。
但在設(shè)定優(yōu)先值時(shí)最好首先考慮生長率和超載的后果這兩項(xiàng)。例如如果對一個(gè)垃圾槽在給定的時(shí)間未來點(diǎn)預(yù)測的體積超過最大許可的體積很多，那么就可給予一個(gè)較高的優(yōu)先值；而若預(yù)測的體積只是稍稍超過最大許可的體積，那么就可給予一個(gè)較低的優(yōu)先值。在后一種情況，如果超載的后果很嚴(yán)重，也可給予一個(gè)較高的優(yōu)先值。
當(dāng)使用排空條件時(shí)，組的選擇可遵循如下的原則。如果優(yōu)先的作用不能發(fā)揮，那么具有有效排空條件的組應(yīng)按結(jié)構(gòu)次序列入排空垃圾的日程。如果優(yōu)先值能起作用，那么在所有具有有效排空條件的組中具有最高優(yōu)先值的組應(yīng)為首選。如果幾個(gè)組具有相同的優(yōu)先值，那么可按預(yù)定的各組的次序來進(jìn)行。
在當(dāng)選組內(nèi)的各個(gè)排放閥最好按預(yù)定的結(jié)構(gòu)次序逐一開啟，這個(gè)技巧可與根據(jù)高度的預(yù)測排空結(jié)合使用。但應(yīng)知道在一選好的組內(nèi)沒有必要開啟所有的排放閥。
還應(yīng)知道控制系統(tǒng)可在不同模式下操作。當(dāng)按照假定的一天的處理方式和體積而允許有不同模式存在時(shí)主管人員可用時(shí)間表來安排。這種時(shí)間表的一例在下面表II中示出。表II
注P為紙，R為家庭垃圾在這具體例子中，使用三種操作模式，其中低載負(fù)模式和高載負(fù)兩種模式為與載荷周期有關(guān)的載荷模式，而第三種模式稱為結(jié)構(gòu)模式包括按預(yù)定結(jié)構(gòu)次序排空垃圾槽，并不考慮載荷情況?？梢钥闯?，該系統(tǒng)在該目的不同時(shí)間內(nèi)以低載模式和高載模式運(yùn)轉(zhuǎn)。在上述表II中概述的例子中，在高載模式期間，應(yīng)用以預(yù)測為基礎(chǔ)的控制是有利的，盡管不能防止該預(yù)測技術(shù)在該整天內(nèi)被采用。然后應(yīng)注意，在每天結(jié)束時(shí)，包含垃圾的最終結(jié)構(gòu)收集通常是有利的。在結(jié)構(gòu)模式中，該控制系統(tǒng)以預(yù)定的次序一一通過這些組。例如，在一天結(jié)束時(shí)當(dāng)關(guān)閉該系統(tǒng)時(shí)，該組可不能操作，而所有的槽和輸送管道按結(jié)構(gòu)和預(yù)定的次序排空。在該例中，在2300完成自該系統(tǒng)內(nèi)的所有垃圾槽和管道的垃圾最終結(jié)構(gòu)收集。此后，在夜間，該系統(tǒng)停止工作并關(guān)閉。
自然，為使性能最佳或使該系統(tǒng)適于改變后的積聚模式，可方便地改變時(shí)間程序。
出于管理考慮，也可使這些組與不同的碎屑，如家庭垃圾和紙相關(guān)連。
關(guān)于成組操作的進(jìn)一步資料，我們在這里參考引用了我們在瑞典的專利申請9902719-5。
按照本發(fā)明的真空垃圾收集系統(tǒng)每一垃圾槽能處理較多的垃圾并能有較多的垃圾槽連接到系統(tǒng)上。這使該系統(tǒng)特別適宜用于具有高層建筑的區(qū)域，可將多個(gè)建筑物連接到同一系統(tǒng)上，還可用于較大的空港垃圾收集系統(tǒng)。應(yīng)該知道本發(fā)明雖然習(xí)慣用于復(fù)雜的高載荷用途，但也可用于各種ARCS(自動垃圾收集系統(tǒng))上。
按照本發(fā)明的技術(shù)，雖然主要打算以有組織的方式從多個(gè)垃圾槽有控制地排放垃圾，但應(yīng)強(qiáng)調(diào)本發(fā)明也可應(yīng)用于特定的個(gè)別的承受高載荷的垃圾槽。
上述實(shí)施例只是起到舉例說明的作用，并不能以此來限制本發(fā)明。進(jìn)一步的修改、變化和改進(jìn)但仍保留本發(fā)明的基本原理的仍應(yīng)屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種操作真空垃圾收集系統(tǒng)的方法，其特征為，所說方法包括下列步驟在配置于真空垃圾收集系統(tǒng)中的至少一個(gè)垃圾槽內(nèi)完成垃圾高度的連續(xù)測量；根據(jù)若干所說連續(xù)測量對所說真空垃圾收集系統(tǒng)的至少一個(gè)操作參數(shù)合適地預(yù)測其未來值；在所說真空垃圾收集系統(tǒng)的控制中使用所說操作參數(shù)的所說預(yù)測值。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征為，在所說連續(xù)測量之間的周期小于1分鐘，最好小于15秒，并且所說預(yù)測步驟包括以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的對高度連續(xù)測量的處理，以合適地預(yù)測所說操作參數(shù)的未來值。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征為，所說操作參數(shù)的預(yù)示值代表一個(gè)未來時(shí)間點(diǎn)，預(yù)示何時(shí)垃圾槽內(nèi)垃圾的高度在一給定的未來時(shí)間點(diǎn)上超過一個(gè)給定的垃圾門檻值或可能的高度。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征為，所說方法還包括下列步驟根據(jù)許多天對垃圾高度的統(tǒng)計(jì)測量，在一天內(nèi)定出多個(gè)具有不同特性的垃圾輸入流周期；根據(jù)該輸入流周期使模型適用于預(yù)測所說未來值。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征為，所說預(yù)測步驟包括下列步驟根據(jù)多個(gè)所說連續(xù)測量值確定垃圾槽內(nèi)垃圾的生長率；根據(jù)對垃圾槽內(nèi)垃圾實(shí)際垃圾高度的測量和所確定的生長率采用外插法推算，以估計(jì)所說預(yù)測值；當(dāng)完成新的測量時(shí)重復(fù)確定生長率和完成外插法的步驟，以便能夠進(jìn)行自動預(yù)測。
6.權(quán)利要求1的方法，其特征為，所說確定生長率的步驟包括利用一個(gè)合適的垃圾高度測量子集的時(shí)間窗口計(jì)算對生長率的平均值。
7.以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征為，所說操作參數(shù)的預(yù)示值代表一個(gè)未來時(shí)間點(diǎn)，預(yù)示何時(shí)垃圾槽內(nèi)的垃圾高度超過一給定的門檻值，而所說采用所說預(yù)測值的步驟包括將所說預(yù)測值與下一次排空垃圾槽的預(yù)期時(shí)間的估計(jì)比較的步驟，以決定是否將該垃圾槽列入排空序列。
8.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其特征為，所說操作參數(shù)的所說預(yù)測值代表在垃圾槽下一次排空的預(yù)期時(shí)間的垃圾槽內(nèi)垃圾的可能高度，而所說采用預(yù)測值步驟包括將所說預(yù)測值和給定的門檻值比較的步驟，以決定是否將該垃圾槽列入排空行列。
9.權(quán)利要求7或8的方法，其特征為，所說下一次排空垃圾槽的預(yù)期時(shí)間是根據(jù)真空垃圾收集系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)垃圾槽的平均排空周期估算出來的。
10.權(quán)利要求1的方法，其中垃圾經(jīng)各自的排放閥從一些垃圾槽排空到輸送管系統(tǒng)內(nèi)，開啟垃圾槽的排放閥便可使垃圾槽與輸送管系統(tǒng)連通，其特征為，所說方法還包括下列步驟為了控制垃圾的排空，將排放閥分割成組；從多個(gè)組中選出一個(gè)組，使該組一次排空所有垃圾，開啟在所選組內(nèi)的排放閥，所說選擇根據(jù)這些組的排空條件進(jìn)行，以便可選擇具有有效排空條件的一些組來排空垃圾；根據(jù)所說操作參數(shù)的預(yù)測值，就每一組排放閥確定該組的排空條件是否有效。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征為，所說方法還包括使每一組與一優(yōu)先值關(guān)聯(lián)的步驟，在具有效排空條件的一些組中具有最高優(yōu)先值的組被選擇來排空垃圾。
12.權(quán)利要求11的方法，其特征為，組的優(yōu)先值根據(jù)所說操作參數(shù)的預(yù)測值和不排空該組的垃圾槽的后果來確定的。
13.一種真空垃圾收集系統(tǒng)包括一個(gè)垃圾收集站，一個(gè)用來將垃圾輸送到收集站的輸送管系統(tǒng)，多個(gè)通過各自的排放閥連接到輸送管系統(tǒng)的垃圾槽，開啟垃圾槽的排放閥便可使垃圾槽和輸送管系統(tǒng)連通，其特征為，所說系統(tǒng)還具有在至少一個(gè)所說垃圾槽內(nèi)完成垃圾高度連續(xù)測量的設(shè)施；根據(jù)多個(gè)所說連續(xù)測量值對所說真空垃圾收集系統(tǒng)的至少一個(gè)操作參數(shù)的未來值作出合適預(yù)測的設(shè)施；用來控制所說真空垃圾收集系統(tǒng)的操作并在該系統(tǒng)操作的控制中用來應(yīng)答所說操作參數(shù)的預(yù)測值的設(shè)施。
14.權(quán)利要求13的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，所說連續(xù)測量之間的周期小于1分鐘，最好小于15秒，并且所說預(yù)測設(shè)施包括以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的對連續(xù)的高度測量值進(jìn)行處理的設(shè)施，以合適地預(yù)測所說操作參數(shù)的未來值。
15.權(quán)利要求13或14的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，所說操作參數(shù)的預(yù)測值表示一個(gè)估計(jì)，預(yù)示何時(shí)垃圾槽內(nèi)的垃圾高度超過一個(gè)給定高度，并且所說控制設(shè)施包括根據(jù)所說估計(jì)確定何時(shí)該槽列入排空行列的設(shè)施。
16.權(quán)利要求13的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，所說預(yù)測設(shè)施包括根據(jù)多個(gè)所說連續(xù)測量值來確定垃圾槽內(nèi)垃圾生長率的設(shè)施；根據(jù)對垃圾槽內(nèi)垃圾實(shí)際高度的測量和所確定的生長率進(jìn)行外插法的措施，以估計(jì)所說預(yù)測值。
17.權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，所說操作參數(shù)的預(yù)測值代表一個(gè)未來時(shí)間點(diǎn)，預(yù)示何時(shí)垃圾槽內(nèi)的垃圾高度超過一個(gè)給定的門檻值，而所說控制設(shè)施包括用來將所說預(yù)測值與下一次排空垃圾槽的預(yù)計(jì)時(shí)間的估計(jì)比較的設(shè)施，以決定是否將該垃圾槽列入排空行列。
18.權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，所說操作參數(shù)的所說預(yù)測值代表在下一次排空預(yù)期時(shí)間的垃圾槽內(nèi)垃圾的可能高度，而所說控制設(shè)施包括將所說預(yù)測值與給定的門檻值比較的設(shè)施，以決定是否將該垃圾槽列入排空行列。
19.權(quán)利要求17或18的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，所說系統(tǒng)還包括根據(jù)真空垃圾收集系統(tǒng)內(nèi)多個(gè)垃圾槽的平均排空周期來估計(jì)下一次排空垃圾槽的預(yù)計(jì)時(shí)間的設(shè)施。
20.權(quán)利要求13的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，所說控制設(shè)施具有為了控制垃圾的排空，規(guī)定排放閥組的設(shè)施；從多個(gè)組中選出一個(gè)組使該組一次排空所有垃圾的設(shè)施，開啟在所選組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)排放閥，所說選擇根據(jù)組的排空條件進(jìn)行，使具有有效排空條件的一些組可被選出以便排空垃圾；根據(jù)所說操作參數(shù)的預(yù)測值，就每一組排放閥確定該組的排空條件是否有效的設(shè)施。
21.權(quán)利要求20的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，所說控制設(shè)施還包括使每一組與優(yōu)先值關(guān)聯(lián)的設(shè)施，在具有效排空條件的一些組中具有最高優(yōu)先值的組將被所說選擇設(shè)施選出來排空垃圾。
22.權(quán)利要求21的真空垃圾收集系統(tǒng)，其特征為，組的優(yōu)先值是根據(jù)所說操作參數(shù)的預(yù)測值和不排空該組垃圾槽的后果來確定的。
23.一種控制系統(tǒng)，用來在真空垃圾收集系統(tǒng)中控制垃圾從多個(gè)垃圾槽通過各自的排放閥排空到輸送管系統(tǒng)內(nèi)，開啟垃圾槽的排放閥便可使垃圾槽和輸送管系統(tǒng)連通，其特征為，所說控制系統(tǒng)包括根據(jù)所說垃圾槽內(nèi)垃圾高度的多個(gè)連續(xù)測量值對所說真空垃圾收集系統(tǒng)的操作參數(shù)的未來值作出預(yù)測的設(shè)施；用來規(guī)定排放閥組的設(shè)施；根據(jù)所說預(yù)測值從多個(gè)組中選出一個(gè)組使該組一次排空的設(shè)施；用來將控制信號發(fā)送給所選出組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)排放閥以開啟這些排放閥，從而完成根據(jù)預(yù)測控制的垃圾的排空。
24.權(quán)利要求23的控制系統(tǒng)，其特征為，所說選擇設(shè)施根據(jù)一些組的排空條件操作，并根據(jù)所說預(yù)測值的子集可操作來就每一組排放閥確定該組的排空條件是否有效，可選擇具有有效排空條件的一些組來排空垃圾。
25.權(quán)利要求24的控制系統(tǒng)，其特征為，所說選擇設(shè)施還包括使每一組與一優(yōu)先值關(guān)聯(lián)的設(shè)施，具有效排空條件的一些組中具有最高優(yōu)先值的組將被選出來排空垃圾。
26.權(quán)利要求25的控制系統(tǒng)，其特征為，一個(gè)組的優(yōu)權(quán)值根據(jù)所說預(yù)測值的子集和該組的垃圾槽如不排空會造成什么后果來確定。
27.權(quán)利要求23的控制系統(tǒng)，其特征為，所說連續(xù)測量之間的周期小于1分鐘，最好小于15秒，并且所說預(yù)測設(shè)施包括以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的處理連續(xù)高度測量值的設(shè)施，使能對所說操作參數(shù)的未來值進(jìn)行合適的預(yù)測。
28.一種計(jì)算機(jī)程序單元，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)用來控制真空垃圾收集系統(tǒng)的操作，其特征為，所說計(jì)算機(jī)程序單元包括根據(jù)配置在真空垃圾收集系統(tǒng)中的至少一個(gè)垃圾槽內(nèi)垃圾高度的連續(xù)測量值來使計(jì)算機(jī)對所說真空垃圾收集系統(tǒng)的至少一個(gè)操作參數(shù)的未來值作出合適預(yù)測的程序設(shè)施；根據(jù)所說操作參數(shù)的預(yù)測值來使計(jì)算機(jī)控制所說真空垃圾收集系統(tǒng)的至少一部分的程序設(shè)施。
29.權(quán)利要求28的計(jì)算機(jī)程序單元，其特征為，所說操作參數(shù)的預(yù)測值代表一個(gè)估計(jì)值，預(yù)示何時(shí)垃圾槽內(nèi)的垃圾高度超過一個(gè)給定的高度，并且所說程序控制設(shè)施包括用來根據(jù)所說估計(jì)值確定何時(shí)將垃圾槽列入排空行列的設(shè)施。
30.權(quán)利要求28或29的計(jì)算機(jī)程序單元，其特征為，所說連續(xù)測量之間的周期小于1分鐘，最好小于15秒，并且所說用來使計(jì)算機(jī)完成合適預(yù)測的程序設(shè)施還包括用來使計(jì)算機(jī)根據(jù)所說測量值合適地確定的生長率，并根據(jù)所說合適地確定的生長率估計(jì)所說未來值的程序設(shè)施。
31.權(quán)利要求28的計(jì)算機(jī)程序單元，其特征為，所說計(jì)算機(jī)程序單元還包括用來使計(jì)算機(jī)采用該模型來預(yù)測所說未來值以使一天內(nèi)不同特性輸入流的周期的預(yù)測最佳化的程序措施。
32.權(quán)利要求28-31中任一項(xiàng)的計(jì)算機(jī)程序單元，其特征為，所說計(jì)算機(jī)程序單元由計(jì)算機(jī)可讀媒體支持。
全文摘要
本發(fā)明總的涉及一種真空垃圾收集系統(tǒng)和操作這種系統(tǒng)的方法。按照本發(fā)明的總的想法是要在至少一個(gè)垃圾槽內(nèi)對垃圾高度作頻繁的測量,并根據(jù)多個(gè)測量值對真空垃圾收集系統(tǒng)中至少一個(gè)操作參數(shù)的未來值作出合適的預(yù)測。操作參數(shù)的預(yù)測值隨后被用在系統(tǒng)的控制上。一個(gè)基本的例子是預(yù)測將垃圾槽排空的優(yōu)化時(shí)間,使垃圾槽在“恰好”正確的時(shí)間排空,既不太早,也不太晚。由于對操作參數(shù)未來值的預(yù)測是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的,而不是使用簡單而靜止的經(jīng)驗(yàn)法則,因此整個(gè)真空垃圾收集系統(tǒng)的可靠性和效率能顯著提高。
文檔編號G01F23/00GK1361744SQ0081040
公開日2002年7月31日 申請日期2000年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月16日
發(fā)明者P·塞德博里, H·海登, V·揚(yáng)克維克斯, K·諾萊紐斯 申請人:森特拉爾薩格有限公司