有机肥评价方法、系统、装置及存储介质

1.本技术涉及有机肥技术领域，尤其涉及一种有机肥评价方法、系统、装置及存储介质。


背景技术：

2.生活中，有机固体废物来源广泛，且产量很大，若不能对其进行有效的处理，有机固体废物会对土地、水源等资源造成相当程度的污染。而另一方面，除了重金属、微塑料等可能对环境造成污染的物质以外，有机固体废物中还包含丰富的碳、氮、磷等元素，这些元素能够为植物提供丰富的养分。因此，将有机固体废物进行堆肥是一种有效的有机固体废物转化方法。但是相关技术中还没有一种对有机固体废物堆肥生成的有机肥进行评价的方法。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术提出一种有机肥评价方法、系统、装置及存储介质。
4.第一方面，本技术实施例提供了一种有机肥评价方法，包括：获取预设的评价指标对应的评价数据；根据所述评价数据，计算所述评价指标的隶属度值；根据所述隶属度值，确定判断矩阵；根据判断矩阵的最大特征值，确定特征向量；根据所述特征向量确定所述评价指标的权重值；根据所述权重值和所述隶属度值，确定有机肥的品质指数。
5.可选地，所述根据所述评价数据，计算所述评价指标的隶属度值，包括：所述评价指标包括评价上限值和评价下限值；根据所述评价上限值、所述评价下限值和所述评价数据确定所述隶属度值。
6.可选地，所述根据所述隶属度值，确定判断矩阵，包括：对多个所述隶属度值进行归一化处理；完成归一化处理后，确定多个所述评价指标对应的所述隶属度值中的最大值和最小值，并确定所述隶属度值的方差；根据所述方差、所述最大值、所述最小值和预设的相对重要性参数，确定所述判断矩阵。
7.可选地，所述评价指标包括生产成本、酸碱度、含水率、重金属含量、微塑料含量、抗生素含量、抗性基因含量、有机质含量、无机养分含量、功能菌含量和氨基酸含量。
8.可选地，所述生产成本、重金属含量、微塑料含量、抗生素含量和抗性基因含量的权重值设定为负值。
9.可选地，所述根据所述评价上限值、所述评价下限值和所述评价数据确定所述隶属度值，具体可用下式表示：
10.11.其中，x为所述评价指标对应的所述评价数据，f(x)表示计算所述评价指标x对应所述隶属度值的函数，x1为所述评价下限值，x2为所述评价下限值。
12.可选地，所述根据所述权重值和所述隶属度值，确定有机肥的品质指数，具体可用下式表示：
[0013][0014]
其中，m表示有机肥的种类数，i表示所述评价指标的顺序，qi表示第k种所述有机肥的所述品质指数，a
ik
为第k种所述有机肥的所述隶属度值，wi为第i个所述评价指标对应的所述权重值。
[0015]
第二方面，本技术实施例提供了一种有机肥评价系统，其特征在于，包括：第一模块，用于获取预设的评价指标对应的评价数据；第二模块，用于根据所述评价指标，计算所述评价指标的隶属度值；第三模块，用于根据所述隶属度值，确定判断矩阵；第四模块，用于根据判断矩阵的最大特征值，确定特征向量；第五模块，用于根据所述特征向量确定所述评价指标的权重值；第六模块，用于根据所述权重值和所述隶属度值，确定有机肥的品质指数。
[0016]
第三方面，本技术实施例提供了一种有机肥评价装置，其特征在于，包括：至少一个处理器；至少一个存储器，用于存储至少一个程序；当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的有机肥评价方法。
[0017]
第四方面，本技术实施例提供了一种计算机存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由所述处理器执行时用于实现上述的有机肥评价方法。
[0018]
本技术实施例的有益效果如下：首先获取预设的有机肥的评价指标所对应的评价数据，然后根据评价数据，计算评价指标的隶属度值，并根据隶属度值，确定判断矩阵；计算得到判断矩阵的最大特征值，并根据最大特征值确定特征向量，通过该特征向量可以确定评价指标的权重值，然后根据权重值和隶属度值，确定有机肥的品质指数。本技术实施例为有机肥的品质提供了一种有效的评价方法，能够依赖多维度的多种指标对有机肥进行较为全面的评价，评价结果具有相当程度的可靠性，为堆肥性能改善提供了有力的参考依据。
附图说明
[0019]
附图用来提供对本技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术的技术方案，并不构成对本技术技术方案的限制。
[0020]
图1是本技术实施例提供的有机肥评价方法的步骤流程图；
[0021]
图2为本技术实施例提供的有机肥评价系统的示意图；
[0022]
图3为本技术实施例提供的有机肥评价装置的示意图。
具体实施方式
[0023]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不
用于限定本技术。
[0024]
需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
[0025]
生活中，有机固体废物来源广泛，成分复杂，且产量很大，若不能对其进行有效的处理，有机固体废物会对土地、水源等资源造成相当程度的污染。据统计，全国农业(畜禽类便、农林剩余物等)、工业(各种有机废渣)、生活(生活垃圾、厨余垃圾、生活污泥)等多种来源的有机固体废物，年产生量超过60亿吨，占固体废物总产生量60％以上。而另一方面，除了重金属、微塑料等可能对环境造成污染的物质以外，有机固体废物中还包含丰富的碳、氮、磷等元素，这些元素能够为植物提供丰富的养分。因此，将有机固体废物进行堆肥是一种有效的有机固体废物转化方法。但是相关技术中还没有一种对有机固体废物堆肥生成的有机肥进行评价的方法。
[0026]
基于此，本技术实施例提供了一种有机肥评价方法、系统、装置及存储介质，首先获取预设的有机肥的评价指标所对应的评价数据，然后根据评价数据，计算评价指标的隶属度值，并根据隶属度值，确定判断矩阵；计算得到判断矩阵的最大特征值，并根据最大特征值确定特征向量，通过该特征向量可以确定评价指标的权重值，然后根据权重值和隶属度值，确定有机肥的品质指数。本技术实施例为有机肥的品质提供了一种有效的评价方法，能够依赖多维度的多种指标对有机肥进行较为全面的评价，评价结果具有相当程度的可靠性，为堆肥性能改善提供了有力的参考依据。
[0027]
下面结合附图，对本技术实施例作进一步阐述。
[0028]
参考图1，图1是本技术实施例提供的有机肥评价方法的步骤流程图，该方法包括但不限于步骤s100-s150：
[0029]
s100、获取预设的评价指标对应的评价数据；
[0030]
具体地，为了对不同品类的有机固体废物堆肥产生的有机肥进行较为全面的评价，需要设定多个评价指标，在本技术实施例中，评价指标包括生产成本、酸碱度、含水率、重金属含量、微塑料含量、抗生素含量、抗性基因含量、有机质含量、无机养分含量、功能菌含量和氨基酸含量。在另一些实施例中，用户可以根据需要对上述评价指标进行调整，例如增加一些新的评价指标，舍弃一些旧的评价指标等等。
[0031]
在评价当前品类的有机肥的时候，根据上述评价指标，获取对应的评价数据。例如获取品类a的有机肥的生产成本为400元/吨，酸碱度为6.5，含水率为21％等等；再获取品类b的有机肥的生产成本为450元/吨，酸碱度为7，含水量为30％等等。根据获取到的评价数据就可以对品类a和品类b的有机肥的品质进行评价，确定哪种品类的有机肥更好。
[0032]
可以理解的是，上述列举的评价指标对于有机肥的质量的影响并不相同，因此应当根据不同的评价指标对有机肥的质量影响设定不同的权重值，并依赖权重值计算有机肥的品质指数，计算有机肥的品质指数的内容将在下文中展开阐述。
[0033]
s110、根据评价数据，计算评价指标的隶属度值；
[0034]
具体地，根据步骤s100获取到评价数据后，首先计算各个评价指标的隶属度值。由于有机肥内的成分复杂，各个成分在有机肥中的含量浮动比较大，为了有效控制有机肥的
质量，一般评价指标中需要包含评价上限值和评价下限值，例如设定生产成本的评价上限值为500元/吨，评价下限值为300元/吨，那么超过该评价指标范围的有机肥可能是成本太高，用于堆肥不经济，或者是成本太低，堆肥的质量得不到保障，那么这些超过评价指标范围的有机肥都可以预先去除，不参与品质评价。类似地，其他评价指标也有对应的评价上限值和评价下限值，若以“评价指标(评价下限值，评价上限值，评价指标单位)”来描述的话，各个评价指标可以预设为：生产成本(300，500，元/吨)、ph(6，8，无量纲)、含水率(20，25，％)、重金属含量(100，200，mg/kg)、微塑料含量(200，300，个/kg)、抗生素含量(5，10，mg/kg)、抗性基因含量(4.04
×
10-5
，2.08，相对丰度)、有机质含量(30，50，％)、无机养分(5，10，％)、功能菌含量(2
×
107，5
×
107，个/g)、氨基酸含量(1，2，％)。
[0035]
可以理解的是，根据评价指标的评价上限值和评价下限值，首先就可以筛选出一批品质较为均衡的有机肥，在下述步骤中，可以进一步根据评价上限值、评价下限值和评价数据确定隶属度值。
[0036]
在本技术实施例中，具体可以用下式计算隶属度值：
[0037][0038]
其中，x为评价指标对应的评价数据，f(x)表示计算评价指标x对应隶属度值的函数，x1为评价下限值，x2为评价下限值。
[0039]
这样一来，根据上式，本技术实施例就可以计算得到每个评价指标所对应的隶属度值。
[0040]
s120、根据隶属度值，确定判断矩阵；
[0041]
具体地，由于不同评价指标之间的单位以及量级都有显著的区别，因此在本技术实施例构建判断矩阵之前，需要对各个指标的隶属度值进行归一化处理，完成归一化处理后，确定隶属度之中的最大值和最小值，并通过计算得到的隶属度值的方差、最大值、最小值以及预先设置好的相对重要性参数，构建得到本技术实施例中的判断矩阵。本技术实施例构建包含n
×
n个元素的判断矩阵bn×n的过程符合下式：
[0042][0043]
其中，b
i,j
表示判断矩阵bn×n中的元素，i和j为判断矩阵中的元素顺序；d(i)表示第i个指标的方差，d(j)表示第j个指标的方差；d
max
为[d(i)，i＝1-n]中的最大值，d
min
为[d(i)，i＝1-n]中的最小值；bm为相对重要性参数。在本技术实施例中，bm符合下式：
[0044]bm
＝min[9,int(d
max
/d
min
+0.5)]
[0045]
根据上述内容，本技术实施例通过对隶属度进行了归一化和方差计算的方法构建
得到判断矩阵，进一步提高了ahp(analytic hierarchy process，层次分析法)算法的准确性和科学性。
[0046]
s130、根据判断矩阵的最大特征值，确定特征向量；
[0047]
具体地，根据步骤s120构建得到判断矩阵后，根据评价数据对判断矩阵进行求解，获得判断矩阵的最大特征值，并根据该最大特征值构建特征向量。
[0048]
s140、根据特征向量确定评价指标的权重值；
[0049]
具体地，通过特征向量，可以确定每个评价指标在品质指数中的具体权重。上述内容中提及，不同评价指标对有机肥品质的影响有不同。例如在预设的评价指标范围内，重金属含量、微塑料含量等可能造成环境污染的指标对于有机肥的品质的影响应视为是负面的。另外，生产成本过高的有机肥也不利于推广和使用。因此，在本技术实施例中，将生产成本、重金属含量、微塑料含量、抗生素含量和抗性基因含量的权重值设定为负值，将其余如酸碱度、含水率等指标的权重值设定为正值。
[0050]
s150、根据权重值和隶属度值，确定有机肥的品质指数；
[0051]
具体地，根据权重值和隶属度值，可以计算得到有机肥的品质指数。确定有机肥品质指数的过程具体符合下式：
[0052][0053]
其中，m表示有机肥的种类数，i表示评价指标的顺序，qi表示第k种有机肥的品质指数，a
ik
为第k种有机肥的隶属度值，wi为第i个评价指标对应的权重值。
[0054]
通过步骤s100-s150，本技术实施例提供了一种有机肥评价方法，首先获取预设的有机肥的评价指标所对应的评价数据，然后根据评价数据，计算评价指标的隶属度值，并根据隶属度值，确定判断矩阵；计算得到判断矩阵的最大特征值，并根据最大特征值确定特征向量，通过该特征向量可以确定评价指标的权重值，然后根据权重值和隶属度值，确定有机肥的品质指数。本技术实施例为有机肥的品质提供了一种有效的评价方法，能够依赖多维度的多种指标对有机肥进行较为全面的评价，评价结果具有相当程度的可靠性，为堆肥性能改善提供了有力的参考依据。
[0055]
下面结合实际数据，阐述本技术实施例中提到的有机肥评价方法。
[0056]
可以理解的是，根据上述内容，可以通过有机肥的多种评价指标综合计算得到有机肥的品质参数。上述步骤s100-s150的方法步骤可以在一个有机肥评价系统中实现，该系统的输入是有机肥的生产方案以及品类数据(本方案中的生产方案是指生产有机肥的有机固体废物的来源)，在系统内，对输入的数据进行如上述步骤s100-s150的处理，对不同生产方案生产出来的有机肥品类的品质指数进行计算，最终系统根据品质指数，以图表或文字的形式决策选出最优的有机肥生产方案及品类。
[0057]
如下表1所示，表1为本技术实施例提供的有机肥品类数据，对于畜禽粪污、农林固体废物和城镇生活污水厂污泥三种生产方案下的三种有机肥品类，分别获取了11个指标下的评价数据。
[0058][0059]
表1
[0060]
各个评价指标的上限值和下限值则参考上述内容，即：以“评价指标(评价下限值，评价上限值，评价指标单位)”来描述的话，各个评价指标可以预设为：生产成本(300，500，元/吨)、ph(6，8，无量纲)、含水率(20，25，％)、重金属含量(100，200，mg/kg)、微塑料含量(200，300，个/kg)、抗生素含量(5，10，mg/kg)、抗性基因含量(4.04
×
10-5
，2.08，相对丰度)、有机质含量(30，50，％)、无机养分(5，10，％)、功能菌含量(2
×
107，5
×
107，个/g)、氨基酸含量(1，2，％)。
[0061]
获取到评价数据之后，可以根据步骤s110的内容计算各个指标的隶属度，以表1中的生产成本为例：畜禽粪污的隶属度f(x)＝(0.9*(406-300)/200)+0.1＝0.577，农林固体废物的隶属度f(x)＝(0.9*(350-300)/200)+0.1＝0.325，城镇生活污水厂污泥的隶属度f(x)＝(0.9*(365-300)/200)+0.1≈0.392。同理，以表1中的ph为例，畜禽粪污的隶属度f(x)＝(0.9*(6.3-6)/2)+0.1＝0.235，农林固体废物的隶属度f(x)＝(0.9*(7.5-6)/2)+0.1＝0.775.城镇生活污水厂污泥的隶属度f(x)＝(0.9*(7-6)/2)+0.1＝0.550。类似地，可以根据步骤s110提出的隶属度函数计算各个指标的隶属度，在此不再展开计算。
[0062]
计算得到所有指标的隶属度之后，需要对隶属度进行归一化处理后求取方差，同样以生产成本为例，归一化后畜禽粪污的隶属度为0.446，农林固体废物的隶属度为0.251，城镇生活污水厂污泥的隶属度为0.303，因此可计算得到生产成本这一项指标的方差d(1)＝0.082。类似地，以ph这一项为例，归一化后畜禽粪污的隶属度为0.151，农林固体废物的隶属度为0.497，城镇生活污水厂污泥的隶属度为0.353，因此可计算得到ph这一项指标的方差d(2)＝0.142。同理，对所有评价指标进行归一化并计算方差后，可以计算得d
max
＝d(6)＝0.325(d(6)为“无机养分含量”这一指标对应的隶属度方差)，d
min
＝d(1)＝0.082。
[0063]
根据上述隶属度和方差数据，依照步骤s120的公式构建得到判断矩阵bn×n，其中n＝11，n表示评价指标的数量，具体计算得到相对重要性参数bm＝int(0.325、0.082)+0.5＝
4。则计算可得判断矩阵内的元素b
11
＝0+1＝1，依次计算得到判断矩阵b
11
×
11
内所有元素，b
11
×
11
内的元素如下：
[0064][0065]
根据上述数据对b
11
×
11
进行求解，求得各个评价指标的特征向量(在本实施例中特征向量就是权重)如下表2。表2为本技术实施例提供的特征向量表。
[0066][0067]
表2
[0068]
计算得到各个指标的特征向量后，根据步骤s150的公式计算各个生产方案下的有机肥的品质指数，最终计算得到畜禽粪污、农林固体废物和城镇生活污水厂污泥的qi值分别为0.3196、0.1719、0.147，因此，系统最终输出畜禽粪污生产的有机肥品类品质最好结论。则用户可以根据需要选择不同生产方案生成有机肥，从而帮助完成有机固体废物的有效转化。
[0069]
参照图2，图2为本技术实施例提供的有机肥评价系统的示意图，该系统200包括第一模块210、第二模块220、第三模块230、第四模块240、第五模块250和第六模块260；第一模块用于获取预设的评价指标对应的评价数据；第二模块用于根据评价指标，计算评价指标的隶属度值；第三模块用于根据隶属度值，确定判断矩阵；第四模块用于根据判断矩阵的最大特征值，确定特征向量；第五模块用于根据特征向量确定评价指标的权重值；第六模块用于根据权重值和隶属度值，确定有机肥的品质指数。
[0070]
参考图3，图3为本技术实施例提供的有机肥评价装置的示意图，该装置300包括至少一个处理器310，还包括至少一个存储器320，用于存储至少一个程序；图3中以一个处理器及一个存储器为例。
[0071]
处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
[0072]
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非
暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0073]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0074]
本技术实施例还公开了一种计算机存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，处理器可执行的程序在由处理器执行时用于实现本技术提出的方法。
[0075]
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
[0076]
以上是对本技术的较佳实施进行了具体说明，但本技术并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。