[01520967]基于物联网技术的秸秆收储运仿真模型研发及应用

1、 课题来源与背景 本课题的来源：农业部科技教育司能源生态处。 背景：本人自2009年博士期间与壳牌公司合作进行秸秆资源量及收储运体系研究,与美国能源部爱达荷国家实验室Chris先生开会讨论收储运模型的意义,美国爱达荷国家实验室已经有比较成熟的BLM模型。2013、2014年年前往美国学习了该模型,开发了我们独立的收储运模型,配合物联网技术,可以创建及优化收储运体系。 2、 技术原理及性能指标 技术原理：收集秸秆收储运过程中大量原始数据,利用线性规划的方法进行优化设计。 性能指标：可以构建四级收储运体系,达到成本最低、耗能最低 3、 技术的创造性及先进性 技术的创造性：收储运成本是秸秆综合利用中的重中之重,往往要占到总成本的35%,比例非常大,很多秸秆综合利用企业就是因为收储运结构不合理导致了成本过高,企业难以运营。本技术创造性的利用仿真模拟软件对秸秆收储运体系进行了仿真模拟,将收储运按照流程梳理分为田间地头、收储站、存储站、工厂利用4层结构,按照费用分为人工费用、机械费用、能源消耗、资金消耗四个类型,按照场景分为收集、储存、运输三个部分,对每一个部分的成本进行弹性分析,分析出费用过高的环节,通过利用世界各国先进的收储运设备及方式方法进行模拟优化,通过线性规划、最小二乘法进行模拟运算从而找出最优最经济的收储运方式。 先进性：本技术利用Powersim仿真模拟平台,对我国秸秆收集、储存、运输等物流环节进行了全方位模拟,对我国收储运体系的完善、指导、优化有非常重要的积极作用。与世界领先的美国BLM模型、IBSAL模型、BioScope模型处于同一水平。相关成本由成果第一完成人任兰天在第三届中美高端生物燃料论坛进行了报告,受到了中美收储运专家的一致好评。 4、 技术的成熟程度、适用范围、安全性 成熟程度：本技术从2009年开始研发,2013年完成了第一版本,2014、2015、2016分别进行了完善和更新,现在已经完成了涵盖了人工、设备、气象、模式等数据库的建立工作,相关技术已经完全成熟。 适用范围：我国所有年利用一万吨以上秸秆利用企业的秸秆收储运模式的建立或优化,也可以用于整县秸秆推进利用园区的秸秆集中收储运体系建立或优化。 安全性：技术为数学模型,无任何安全风险。 5、 应用情况及存在的问题 改技术2014年成功应用到河南天冠集团有限公司8万吨纤维素乙醇项目的秸秆收储运环节,发表CSCD论文一篇;2015年应用到吉利石化集团8万吨纤维素乙醇项目收储运建立。2017年成功应用到安徽莱姆佳生物科技股份有限公司,以五万元的价格进行了技术应用推广,安徽莱姆佳利用30万吨秸秆进行秸秆综合利用,利用该模型后将秸秆成本降低了31%左右,收储运半径减少了12km,应用效果良好。 6、 获奖情况 获得软件著作权一个、获得专利一项、发表论文三篇,其中SCI收录两篇,CSCD收录一篇。相关成果在第三届中美高端论坛进行了汇报。 7、 成果简介 本技术为数学仿真模型,可以仿真建立收储运模型,构建最佳收储运体系也可优化收储运体系。本技术收集秸秆综合利用当地区域秸秆资源量数据、气候数据、道路曲折系数数据、人工价格、设备价格等一系列技术数据,利用最小距离法、多路线线性规划法等数学方法,利用Powersim软件建立秸秆收储运仿真模型,利用仿真模型进行多线程的能量消耗、经济消耗、设备占用、人工消耗等多种结果导向的分析,寻找出最佳收储运模式。优化收储运模式,可将一般的现有收储运模式的成本降低30%左右。