EP4332435A1 - Heating value determination - Google Patents

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Publication number
EP4332435A1
EP4332435A1 EP23195389.4A EP23195389A EP4332435A1 EP 4332435 A1 EP4332435 A1 EP 4332435A1 EP 23195389 A EP23195389 A EP 23195389A EP 4332435 A1 EP4332435 A1 EP 4332435A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
process medium
calorific value
detecting
unit
predicted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23195389.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Müller
Arturo Gomez Chavez
Szymon Krupinski
Maximilian Storp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wasteant GmbH
Original Assignee
Wasteant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wasteant GmbH filed Critical Wasteant GmbH
Publication of EP4332435A1 publication Critical patent/EP4332435A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/002Regulating fuel supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50Control or safety arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/26Details
    • F23N5/265Details using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/55Controlling; Monitoring or measuring
    • F23G2900/55011Detecting the properties of waste to be incinerated, e.g. heating value, density
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2221/00Pretreatment or prehandling
    • F23N2221/10Analysing fuel properties, e.g. density, calorific
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2239/00Fuels
    • F23N2239/02Solid fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2900/00Special features of, or arrangements for controlling combustion
    • F23N2900/01002Electromagnetically operated fuel valves with a single solenoid controlling two or more cores

Definitions

  • the invention relates to a device and a computer-implemented method for determining the calorific value of high-volume material flows.
  • thermal recycling In industrial waste disposal and recycling, different processes are used to recover secondary raw materials or to recover energy from waste.
  • incineration processes are used to thermally utilize waste that is difficult or non-recyclable through incineration.
  • thermal recycling the waste is continuously fed into a combustion chamber as a volume flow and burned with the addition of, for example, atmospheric oxygen. This thermal utilization generates thermal energy, which can be used, for example, to generate electricity and/or to heat buildings via a district heating network.
  • the material flow can contain objects or contaminants that influence the combustion process in an unpredictable way.
  • Flame-retardant objects or substances can, for example, mean that more atmospheric oxygen has to be supplied or even fire-accelerating additives have to be added to the combustion chamber in order to ensure a continuous and low-emission combustion process.
  • the combustion chamber can also be damaged during explosive combustion.
  • WO 2020/082 176 A1 (Camirand et. al., Waste Robotics Inc.) a robotic impaler and a robotic method for performing interception and sorting of a selected item from a mass of items in a waste stream.
  • the device comprises a robot manipulator, at one end of which a skewer end effector body is mounted, which can be extended and retracted.
  • the device also includes an image processing system that is set up to capture images of the mass of objects, process the captured images to identify the selected object from the mass of objects and determine the position of the selected object. The identified object is removed from the material flow by means of the impaling end effector body.
  • the US patent also describes, for example US 10,799,915 B2 a system and method for sorting recyclable items and other materials.
  • the system includes at least one image sensor, a controller and at least one slider device connected to the controller.
  • the controller includes a processor and a memory and is set up to receive image data captured by the image sensor.
  • the at least one slider device is set up to receive an actuation signal from the controller.
  • the processor is set up to detect objects moving with the material flow and to detect at least one target object moving with the material flow by processing the image data and to determine an expected time at which the at least one target object will be within a deflection path of the slide device.
  • the Controller generates the actuation signal selectively depending on whether an object detected in the image data, which includes at least one target object, and thereby causes the detected object to be removed from the material flow.
  • a device and a computer-implemented method for determining a predicted calorific value of a process medium as well as a device and a computer-implemented method for calorific value control in a thermal recycling plant using a predicted calorific value are provided.
  • the computer-implemented method for determining a predicted calorific value of a process medium in a thermal recycling plant includes providing the process medium by a supply unit, detecting at least one parameter of the process medium by means of a first sensor unit and determining a predicted calorific value based on the detected parameters of the provided process medium in a processing unit by means of a forecasting unit.
  • the process medium includes, for example, a high-volume material stream.
  • Detecting the at least one parameter of the process medium includes detecting at least one of a grain size of the process medium, a particle quality of the process medium, a dust concentration of the process medium, a humidity of the process medium, a particle size distribution of the process medium, a critical object in the process medium or a biogenic fraction of the process medium.
  • the predicted calorific value By determining the predicted calorific value, it is possible to qualitatively and quantitatively evaluate the high-volume material flow. This can increase process efficiency in downstream thermal recycling processes. Furthermore, this can prevent system malfunctions and failures in downstream thermal recycling processes. This transparency makes material flow changes and characteristics measurable. This measurability makes proactive, systematic actions possible to increase process efficiency. For example, the material flow that is fed into thermal recycling can be proactively controlled so that waste is burned in an optimal calorific value range that corresponds to the thermal recycling plant. This proactive control prevents, for example, thermal overstressing of system components due to excessive heating values in the material flow. In addition, increased emissions can be avoided due to suboptimal temperature development during thermal recycling.
  • the forecast of the calorific value of the high-volume material flow makes it possible to contribute to reducing maintenance costs, damage in the system process, and more optimal thermal utilization of the material flow. This promotes a higher material flow throughput, which is in the commercial interest of a plant operator.
  • a computer-implemented method for calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value includes providing a process medium by a supply unit, detecting at least one parameter of the process medium by means of a first sensor unit, determining the predicted calorific value based on the detected parameters of the provided process medium in a processing unit by means of a forecasting unit and controlling a composition of the provided process medium by means of a composition control unit using the predicted calorific value of the provided process medium.
  • the process medium includes, for example, a high-volume material stream.
  • Detecting the at least one parameter of the process medium includes detecting at least one of a grain size of the process medium, a particle quality of the process medium, a dust concentration of the process medium, a moisture content of the process medium, a particle size distribution of the process medium, a critical object in the process medium or a biogenic fraction of the process medium.
  • the computer-implemented method further comprises thermally utilizing the provided process medium in a combustion chamber to form a thermally utilized process medium.
  • the computer-implemented method further comprises detecting an actual calorific value of the thermally utilized process medium by means of a second sensor unit.
  • the computer-implemented method further comprises training a machine learning algorithm taking into account the actual calorific value of the thermally utilized process medium and the calorific value predicted based on the recorded parameters of the process medium, wherein the forecasting unit comprises the machine learning algorithm.
  • the determination of the predicted heating value is improved. This allows the effects of fluctuations in the composition of the process medium to be reduced.
  • the training of the machine learning algorithm in the computer-implemented method takes place, taking into account the actual calorific value of the thermally utilized process medium and the predicted calorific value of the process medium, a continuous and iterative comparison of the actual calorific value and the predicted calorific value based on the recorded parameters of the process medium by the processing unit , as well as the iterative optimization of the model for forecasting the calorific value.
  • the determination of the predicted heating value can be improved. This allows the effects of fluctuations in the composition of the process medium to be reduced.
  • the computer-implemented method further comprises detecting the at least one parameter of the process medium, comprising detecting at least one parameter of the high-volume material flow, wherein the high-volume material flow is a continuous and essentially heterogeneous material volume flow from household and/or industrial waste, and wherein the high-volume material flow is a mass flow with a volume rate of at least 1 t/min.
  • the process medium By recording a number of different parameters, different characteristics of the process medium are measured, which enable adequate conclusions to be drawn for a prediction of the calorific value.
  • the characteristics can originate, for example, from color, thermal, depth (3D), or event, spectral, radar, grayscale images.
  • the at least one parameter of the process medium is detected using at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, an infrared sensor, an X-ray device, a radar sensor, an event camera, and an induction sensor or a spectral sensor.
  • the sensor system used allows the multi-modal detection of the process medium.
  • This multi-modal recording of the process medium makes it possible to measure various characteristics of the process medium and use them to predict the calorific value of the high-volume material flow.
  • a system for determining a predicted calorific value of a process medium comprises a supply unit for providing the process medium, a first sensor unit set up to detect at least one parameter of the process medium, and a processing unit, electronically connected to the first sensor unit and set up to determine a predicted heating value based on the recorded parameters of the supplied process medium.
  • the process medium includes, for example, a high-volume material stream.
  • the first sensor unit is connected to the processing unit. This makes it possible to specifically monitor and control the first sensor unit.
  • the processing unit can change the data acquisition of the first sensor unit Adapt circumstances to optimize data collection. For example, data collection is actively controlled to prevent the collection of redundant sensor data.
  • a system for a calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value comprises a feed unit for providing the process medium, a first sensor unit set up to detect at least one parameter of the process medium, a processing unit, electronically connected to the first sensor unit and set up to determine a predicted calorific value of the supplied process medium, a combustion chamber for thermal utilization of the provided process medium into a thermally utilized process medium, and a composition control unit set up to control a composition of the supplied process medium.
  • the process medium includes, for example, a high-volume material stream.
  • composition of the aspects of the process medium from different process chain parts allows the changes in the process medium through the process of thermal recycling to be quantified or measurable. This is essential for adequate modeling and forecasting of the calorific value.
  • system comprises a second sensor unit, set up to determine the actual calorific value of the thermally utilized process medium.
  • parameters relating to the actual calorific value of the thermally utilized process medium can be recorded. This can improve the determination of the predicted calorific value. Furthermore, this can ensure consistent perception and corresponding data acquisition via a processing process of the process medium.
  • the system includes the first sensor unit at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, a 3D camera, an infrared sensor, an X-ray machine, a radar sensor, an event camera, an induction sensor or a spectral sensor.
  • a color image camera at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, a 3D camera, an infrared sensor, an X-ray machine, a radar sensor, an event camera, an induction sensor or a spectral sensor.
  • the sensor system used allows multi-modal perception and recording of the process medium. Through this multi-modal recording of the process medium, computer-implemented methods can be used to enable a prediction of the corresponding calorific value.
  • the high-volume material flow is a continuous and essentially heterogeneous material volume flow from household and/or industrial waste.
  • a system designed in this way makes it possible to reliably detect a heterogeneous material volume flow and to reliably predict or forecast the calorific value of this mass flow.
  • the high-volume material flow in the system is a mass flow with a volume rate of at least 1 t/min.
  • a system designed in this way makes it possible to reliably detect mass flows with a volume rate of at least 1 t/min and to reliably predict or forecast the calorific value of these mass flows.
  • the computer-implemented method and device are used in a thermal waste treatment or recycling plant.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a system 1 for determining a predicted calorific value H i,p of a process medium 10.
  • the system 1 comprises a feed unit 15, a first sensor unit 30 and a processing unit 40.
  • the process medium 10 comprises a high-volume material stream 11.
  • This high-volume Material stream 11 includes, for example, a material stream from waste such as that generated in an industrial raw material recycling plant.
  • the high-volume material stream 11 includes, for example, a large number of different household and/or industrial wastes, which are made from different materials.
  • the high-volume material stream 11 is heterogeneous in its composition and contains, for example, different materials from the material groups metal (e.g. iron, aluminum), non-metal (e.g. graphite), organic materials (e.g. wood, plastic), inorganic Non-metals (e.g. ceramics, glass) and/or semiconductors (e.g. silicon). These can be present loosely in the high-volume material stream 11, be separably connected to one another or partially/completely inseparably connected to one another.
  • metal e.g. iron, aluminum
  • non-metal e.g. graphite
  • organic materials e.g. wood, plastic
  • inorganic Non-metals e.g. ceramics, glass
  • semiconductors e.g. silicon
  • a high-volume material flow 11 is understood to be a material flow or mass flow with a volume of at least 1 t/min (metric tons per minute). To put it simply, the high-volume material flow 11 is a mass flow with a volume rate of at least 1 t/min. The high-volume material flow 11 is therefore a substantially continuous mass flow. The high-volume material flow 11 is therefore a substantially heterogeneous material volume flow from household and/or industrial waste.
  • the high-volume material stream 11 consists of a large number of household and/or industrial waste, as is usually delivered to thermal recycling plants by waste collection vehicles.
  • the high-volume material flow 11 therefore refers to a material flow or mass flow which is characterized by a high volume rate of, for example, at least 1 t/min.
  • a detection of parameters 35 of the high-volume material stream 11 differs significantly from the detection of individual objects in household and/or industrial waste, since due to the high volume rate and the inhomogeneous composition, detection of individual objects in the high-volume material flow 11 is not possible.
  • the high-volume material stream 11 has a calorific value Hi, the calorific value H i depending on the composition of the high-volume material stream 11.
  • the calorific value H i des High-volume material flow 11 is usually 8-20 MJ/kg (megajoules per kilogram).
  • the process medium 10 in the form of the high-volume material stream 11 is provided via the feed unit 15.
  • the first sensor unit 30 is provided on the feed unit 15.
  • the first sensor unit 30 includes at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, an infrared sensor, an X-ray machine, a radar sensor, an event camera, an induction sensor, or a spectral sensor.
  • the first sensor unit 30 is arranged, for example, in a dust-protected housing and, for example, further comprises a lighting device in order to illuminate the process medium 10 in a suitable manner.
  • the first sensor unit 30 detects at least one parameter 35 of the process medium 10 comprising the high-volume material stream 11.
  • the parameter 35 includes at least one of a grain size of the process medium 10, a particle quality of the process medium 10, a dust concentration of the process medium 10, a moisture content of the process medium 10, a Particle size distribution of the process medium 10, a critical object in the process medium 10 or a biogenic portion of the process medium 10.
  • the parameter 35 can also include, for example, a material type of the process medium 10, a temperature distribution of the process medium 10 or a density quality of the process medium 10.
  • the processing unit 40 is electronically connected to the first sensor unit 30 and is set up to determine a predicted heating value H i,p based on the recorded parameters 35 of the supplied process medium 10.
  • the predicted calorific value H i,p of the process medium 10 describes an expected calorific value of the process medium 10 during thermal utilization in a combustion chamber 50.
  • the processing unit 40 includes one or more computers, which computer(s) include a processor and a memory. If the processing unit 40 comprises multiple computers, these are multiple computers preferably connected to each other via a network connection.
  • This network connection can, for example, also include a connection between the multiple computers via a secure connection over the Internet (virtual private network; also referred to as a “VPN Internet connection”).
  • the Internet connection is established, for example, via a wired connection or a cellular connection.
  • the processing unit 40 preferably comprises a data collection server 40a, a data processing server 40b and a persistence server 40c.
  • the data collection server 40a, the data processing server 40b and the persistence server 40c may correspond to a physical computer. However, the data collection server 40a, the data processing server 40b and the persistence server 40c may also correspond to a plurality of distributed computers, for example located in different locations and connected via a VPN Internet connection.
  • the data collection server 40a is preferably provided on the first sensor unit 30 and electrically connected to the first sensor unit 30.
  • the data collection server 40a includes functions to provide a user (not shown) with information about the recorded parameters 35 of the sensor unit 30.
  • the information about the recorded parameters 35 can be provided, for example, via a dashboard (not shown).
  • the data collection server 40a is preferably connected to the data processing server 40b.
  • the data processing server 40b preferably provides central computing capacity to carry out computationally intensive analyses. Through this centralization of computing capacity, parameters can be obtained from a large number of first sensor units 30 and second sensor units 55 (see Fig. 3 ) are collected, recorded and processed.
  • the data processing server 40b can also collect additional information such as system information of the system 1 or weather information.
  • the information stored on the data processing server 40b is preferably compressed.
  • the persistence server 40c is preferably connected to the data processing server 40b.
  • the persistence server 40c is preferably used for storing historical information.
  • the predicted heating value H i,p of the process medium 10 is determined by means of a forecast unit 60.
  • the forecast unit 60 can be a physical unit or a software unit that is executed in the processing unit 40.
  • the forecasting unit 60 is preferably a software unit.
  • the forecasting unit 60 particularly preferably further comprises a trained machine learning algorithm 60a.
  • the trained machine learning algorithm 60a includes, for example, a machine learning algorithm that was trained using unsupervised learning, supervised learning and/or reinforcement learning.
  • the forecasting unit 60 includes a plurality of modules 61.
  • the modules 61 may be physical modules or software modules that are executed in the processing unit 40.
  • the modules 61 include computer-implemented functions which are used by the forecasting unit 60 to determine the predicted calorific value H i,p from the parameters 35 of the process medium 10 comprising the high-volume material flow 11 recorded by the first sensor unit 30.
  • the modules 61 process the parameters 35 of the process medium 10 recorded by the first sensor unit 30, comprising the high-volume material flow 11.
  • the modules 61 use the detection results of the first sensor unit 30 provided in the form of a large number of individual images and/or individual information. This large number of individual images and/or individual pieces of information are preferably provided with a unique timestamp in order to be able to link the parameters 35 recorded by the various sensors of the first sensor unit 30 with one another.
  • the determination of the predicted heating value H i,p of the process medium 10 initially includes pre-processing of the parameters 35 detected by the first sensor unit 30.
  • the pre-processing takes place in a synchronization module 61a, a linking module 61b, an activity module 61c and a segmentation module 61d.
  • the process medium 10 can be used over a period of time t from the first Sensor unit 30 can be examined and, using the modules 61a-61k, for example an averaged predicted heating value Hi,p can be determined for this period t.
  • Such an assessment of the process medium 10 over a period of time t makes it possible to make statements about the predicted calorific value Hi,p of a larger amount of substance or material.
  • Fig. 2a shows an overview of the synchronization module 61a for the synchronization of the recorded parameters 35.
  • the synchronization module 61a includes an acquisition logic 61a-1 for the acquisition of the color images from the color camera, an acquisition logic 61a-2 for the acquisition of the grayscale images from the mono camera, an acquisition logic 61a- 3 for capturing the event images from the event camera, an acquisition logic 61a-4 for capturing the depth images from the stereo/3D camera, an acquisition logic 61a-5 for capturing the thermal images from the thermal camera, an acquisition logic 61a-6 for capturing the Signal images from the radar sensor, an acquisition logic 61a-7 for acquiring the spectral images from the spectral sensor and a fusion logic 61a-8.
  • the fusion logic 61a-8 synchronizes the individual images and/or individual information acquired by the acquisition logics 61a-1 to 61a-7 based on the unique timestamp. Furthermore, the fusion logic 61a-8 synchronizes the individual images and/or individual information captured by the acquisition logics 61a-1 to 61a-7 with regard to a possible image shift or rotation of the captured individual images and/or individual information, which is caused, for example, by a different arrangement of the sensors of the first Sensor unit 30 can result.
  • Fig. 2b shows an overview of the linking module 61b for linking the recorded parameters 35 with image recordings of the process medium 10, the image recordings comprising, for example, color images or grayscale images of the process medium 10.
  • the linking module 61b receives the individual images and/or individual information processed by the synchronization module 61a.
  • the linking module 61b includes a detection logic 61b-1 for detecting the process medium 11.
  • the linking module 61b further includes a fusion logic 61b-2 and a fusion logic 61b-3.
  • the fusion logic 61b-2 essentially corresponds to the fusion logic 61a-8 and will therefore not be described again.
  • the fusion logic 61b-3 synchronizes the recorded parameters 35 with the image recordings of the process medium 10.
  • Fig. 2c shows an overview of the activity module 61c for detecting active regions in the process medium 11.
  • the activity module 61c receives the individual images and/or individual information processed by the linking module 61b.
  • the activity module 61c includes an analysis logic 61c-1 for pre-processing the individual images and/or individual information from the parameters 35 recorded by the first sensor unit 35 for cleansing as well as normalization, a detection logic 61c-2 for detecting active image regions in color images, taking into account a temporal History, a detection logic 61c-3 for detecting active image regions in event images taking the time course into account, a detection logic 61c-4 for detecting active image regions in depth images taking the time course into account, a detection logic 61c-5 for detecting active image regions in thermal images taking into account the time course and a fusion logic 61c-6 for detecting adequate active regions by taking into account the different modalities from the analysis logic 61a-2 and the detection logics 61c-2 to 61c-5.
  • Fig. 2d shows an overview of the segmentation module 61d for detecting segments in the process medium 11.
  • the segmentation module 61d receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61c-6 of the activity module 61c.
  • the segmentation module 61d includes a preprocessing logic 61d-1 for preprocessing the image data for segmentation, a detection logic 61d-2 for detecting segments by grouping textures, edges and color gradients in the color image, a detection logic 61d-3 for detecting segments by grouping activity signals in event images, a detection logic 61d-4 for capturing segments by grouping spatial gradients in the depth image, a detection logic 61d-5 for capturing segments by grouping the temperature gradients in the thermal image, a detection logic 61d-6 for capturing segments using a neural network for image segmentation based on the modalities of color image, grayscale image, depth image, thermal image, event image, spectral image, radar image and a fusion logic 61d-7 to capture adequate segments
  • the determination of the predicted calorific value H i,p further includes further processing of the preprocessed parameters 35 detected by the first sensor unit 30.
  • the determination of the predicted calorific value H i,p includes a determination of at least one of the grain size of the process medium 10, a particle quality of the process medium 10, a dust concentration of the process medium 10, a moisture content of the process medium 10, a particle distribution of the process medium 10, a critical object in the process medium 10 or a biogenic portion of the process medium 10.
  • the modules 61 include at least one of a module 61e for detecting a grain size, a module 61f for detecting a particle texture, a module 61g for detecting a dust concentration, a module 61h for detecting a moisture, a module 61i for detecting a particle size distribution, a module 61j for detecting critical objects, a module 61k for detecting a biogenic fraction or a module 61l for detecting metainformation.
  • Fig. 2e shows an overview of module 61e for detecting the grain.
  • the module 61e for detecting the grain size uses, for example, the color image captured by the color image camera of the first sensor unit 30 to determine the grain size of the high-volume material stream 11 based on the captured color image. To determine the grain size, methods from deep learning and machine learning are combined.
  • the grain detection module 61e may be a separate physical module. However, the module 61e for detecting the grain size can also be executed by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.
  • the module 61e receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61c-6 of the activity module 61c for detecting the grain.
  • the module 61e for detecting the grain size includes analysis logic 61e-1 for extracting so-called quantification vectors that describe the active regions, an analysis logic 61e-2 for forming a prediction model based on quantification vectors with the aim of classifying the grain size and an analysis logic 61e-3 for preparing and providing the grain size results.
  • the grain in the active regions of the process medium 10 is classified using an absolute or relative scale. This classification of grain size can be represented, for example, in the form of a continuous relative range from 0.0 (fine) to 1.0 (coarse) or in a metric range, for example from 10cm to 100cm.
  • Fig. 2f shows an overview of the module 61f for detecting the particle properties.
  • the particle condition includes a particle velocity and/or a particle activity.
  • the particle texture detection module 61f uses the event image captured by the event camera of the first sensor unit 30 to determine the distribution of the particle velocity and the orientation of the particle velocity based on the captured event image. Furthermore, the event image is used to determine the activity of the high-volume material stream 11 in the observation angle of the event camera. To determine the particle properties, methods from deep learning, such as neural networks, and methods from the field of machine learning are combined to determine the speed, orientation and activity of the particles.
  • the module 61f for detecting the particle nature can be a separate physical module. However, the module 61e for detecting the particle properties can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.
  • the module 61f for detecting the particle properties receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d for detecting the particle properties.
  • the module 61f for detecting the particle properties includes an analysis logic 61f-1 for determining the particle movement (including speed and orientation) in the color image, an analysis logic 61f-2 for determining the particle movement (including speed and orientation) from event images, an analysis logic 61f-3 to determine the particle movement (including speed and orientation) in the depth image, an analysis logic 61f-4 for the Consideration of additional tracking methods to enable an assessment of particle speed and orientation, a fusion logic 61f-5 to capture adequate particles taking into account the particle movement to create a distribution regarding speed, orientation and size and an analysis logic 61f-6 for the Assessment and provision of results of particle properties.
  • the analysis in the module 61f for detecting the particle properties is carried out, for example, with the aid of an optical flow method using the color images received from the event camera of the first sensor unit 30.
  • Fig. 2g shows an overview of the module 61g for detecting the dust concentration.
  • the module 61g for detecting the dust concentration uses individual images and/or individual information captured by the first sensor unit 30 to determine an intensity of detected dust regions in the high-volume material stream 11 based on the captured individual images and/or individual information. To determine the dust concentration, methods from deep learning (neural networks) are combined with methods from machine learning to record the dust concentration.
  • the dust concentration detection module 61g may be a separate physical module. However, the module 61g for detecting the dust concentration can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.
  • the module 61g for detecting the dust concentration receives the individual images and/or individual information for detecting the dust concentration processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d.
  • the dust concentration detection module 61g includes an analysis logic 61g-1 for identifying the degree of dust from color images, an analysis logic 61g-2 for identifying the degree of dust from thermal images, an analysis logic 61g-3 for identifying the degree of dust from grayscale images, an analysis logic 61g-4 for identifying the degree of dust from radar images, an analysis logic 61g-5 for identifying the degree of dust from spectral images, an analysis logic 61g-6 for identifying the degree of dust based on neural networks for detecting diffuse image regions, a fusion logic 61g-7 for detecting adequate dust segments with labeling the dust intensity and one Analysis logic 61g-8 for evaluating and providing dust concentration results.
  • Fig. 2h shows an overview of module 61h for detecting moisture.
  • the module 61h for detecting the moisture uses, for example, individual images and/or individual information captured by the first sensor unit 30 in order to determine a distribution and intensity of detected moisture regions of the high-volume material flow 11 based on the captured individual images and/or individual information.
  • To record moisture methods from deep learning (neural networks) are combined with methods from machine learning.
  • the moisture sensing module 61h may be a separate physical module. However, the module 61h for detecting the moisture can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.
  • the module 61h for detecting the humidity or the degree of humidity receives the individual images and/or individual information for detecting the humidity processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d. Regions with a high degree of humidity are detected by analyzing the texture in the individual images and/or individual information captured by the color image camera. This texture quality can be determined, for example, based on a contrast, a brightness and/or a reflectance in partial areas of the color images.
  • the moisture detection module 61h includes an analysis logic 61h-1 for identifying the moisture level from color images, an analysis logic 61h-2 for identifying the moisture level from thermal images, an analysis logic 61h-3 for identifying the moisture level from grayscale images, an analysis logic 61h-4 for identifying the degree of humidity from radar images, an analysis logic 61h-5 for identifying the degree of humidity from spectral images, an analysis logic 61h-6 for identifying the degree of humidity based on neural networks, a fusion logic 61h-7 for detecting adequate segments with identification of the degree of humidity and an analysis logic 61h-8 for assessing and providing moisture level results.
  • Fig. 2i shows an overview of the module 61i for recording the particle size distribution.
  • the module 61i for recording the particle size distribution uses, for example, individual images and/or individual information captured by the first sensor unit 30 to determine a distribution of the particle size of the high-volume material stream 11 based on the captured individual images and/or individual information.
  • methods from deep learning neural networks
  • the module 61i for detecting the particle size distribution can be a separate physical module.
  • the module 61i for detecting the particle size distribution can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.
  • the module 61i for detecting the particle size distribution receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d for detecting the particle size distribution.
  • the module 61i for detecting the particle size distribution includes an analysis logic 61i-1 for linking the segmentation results with 3D depth information for a detection of potential particle candidates with an associated estimate of the spatial dimensions of the particle candidates, a fusion logic 61i-2 for detecting adequate particles with identification of the Particle size and analysis logic 61i-3 for evaluating and providing the results of the particle size distribution.
  • Fig. 2j shows an overview of the module 61j for detecting critical objects.
  • the module 61j for detecting critical objects uses individual images and/or individual information captured by the first sensor unit 30 to determine critical objects in the high-volume material stream 11 based on the captured individual images and/or individual information. To detect critical objects, methods from deep learning (neural networks) are combined with methods from machine learning.
  • the critical object detection module 61j may be a separate physical module. However, the module 61j for detecting critical objects can also be executed by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.
  • the critical object detection module 61j receives the individual images and/or processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d Individual information for detecting critical objects.
  • the module 61j for detecting critical objects includes an analysis logic 61j-1 for linking the segmentation results with 3D depth information for an object candidate with an associated estimate of the spatial dimensions of the object candidates, a fusion logic 61j-2 for detecting adequate particles with identification of the particle size and an analysis logic 61j-3 for evaluating and providing the results of the particle size distribution.
  • Fig. 2k shows an overview of module 61k for recording the biogenic portion.
  • the module 61k for detecting the biogenic portion can be its own physical module. However, the module 61k for detecting the biogenic portion can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.
  • the module 61k for detecting the biogenic portion receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d for detecting the biogenic portion. Regions with a high biogenic content are detected by analyzing the texture in the color images captured by the color image camera. This texture quality can be determined, for example, based on a contrast, a brightness and/or a reflectance in partial areas of the color images.
  • the module 61k for detecting the biogenic portion includes an analysis logic 61k-1 for identifying the biogenic portion from color images, an analysis logic 61k-2 for identifying the biogenic portion from thermal images, an analysis logic 61k-3 for identifying the biogenic portion from grayscale images, a Analysis logic 61k-4 for identifying the biogenic portion from radar images, an analysis logic 61k-5 for identifying the biogenic portion from spectral images, an analysis logic 61k-6 for identifying the biogenic portion based on neural networks, a fusion logic 61k-7 for detecting adequate segments with identification of the biogenic portion and an analysis logic 61k-8 for evaluating and providing the results of the biogenic portion.
  • Fig. 2l shows an overview of module 61l for collecting metadata.
  • the module 61l for collecting the metadata can be a separate physical module.
  • the module 61k for acquiring the metadata can also be executed by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.
  • the module 61k for capturing the metadata receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61b-3 of the linking module 61b for capturing the metadata.
  • the module 61k for capturing the metadata includes a capture logic 611-1 for information from external data sources (e.g. weather, season) taking into account the time and location of the sensor data recordings, a capture logic 61l-2 for system information from the thermal utilization plant (e.g. combustion data, emissions data) taking into account the time and location of the sensor data recordings and a fusion logic 61l-3 for a summary of the information to make the metadata available for further analysis.
  • external data sources e.g. weather, season
  • a capture logic 61l-2 for system information from the thermal utilization plant (e.g. combustion data, emissions data) taking into account the time and location of the sensor data recordings
  • a fusion logic 61l-3 for a summary of the information to make the metadata available for further analysis.
  • the module 61k for acquiring the metadata uses, for example, system information of the system 1 acquired by the data processing server 40b or, for example, weather information, in order to obtain information linked to the acquired results of the modules 61a-61k.
  • System information and external information are linked and synchronized with the results of the modules via locality and time history in order to make this meta-information available for further analysis.
  • the forecast of the predicted calorific value H i,p is based on the parameters 35 of the process medium 10, which are determined by the first sensor unit 30, comprising the high-volume material flow 11.
  • the forecast of the predicted calorific value H i,p is carried out using the modules 61a-61k.
  • the individual images and/or individual information processed in the modules 61a-61k to evaluate the parameters 35 of the material flow enable the Prognosis unit 60 to provide a reliable statement about a predicted calorific value H i,p of the recorded process medium 10.
  • This predicted heating value H i,p can be determined, for example, for a specific section of the process medium 10.
  • the combustion of the process medium 10 in the combustion chamber 50 and its parameters can be anticipated before the process medium is actually burned.
  • This enables proactive control of the combustion process in the combustion chamber 50.
  • fire-accelerating or fire-retarding additives can be added to the process medium 10 or, for example, parameters of the combustion process in the combustion chamber 50, such as oxygen supply, can be proactively adjusted.
  • a proactive control therefore makes it possible for the composition of the process medium 10 for supply into the combustion chamber 50 to be actively changed in order to enable thermal utilization in the optimal combustion calorific value range of the combustion chamber 50 (see also the further configurations of the system which use this control the composition by means of a composition control unit 20 or a buffer memory 25).
  • the forecast of the predicted calorific value H i,p makes it possible to reduce system wear and thus the maintenance costs for the operation of thermal recycling plants.
  • the combustion chamber 50 can be operated in the optimal combustion calorific value band and thereby enable an optimal throughput (in tons) of the process medium 10 into the combustion chamber 50, which in turn enables the best possible commercial use of the process medium 10.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a system 2 for a calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value H i,p .
  • System 2 essentially corresponds to system 1. Those components of system 2 that essentially correspond to those of system 1 will not be described again. The same reference numbers are used for those components of system 2 that essentially correspond to those of system 1 used.
  • system 2 further comprises at least the combustion chamber 50 and a composition control unit 20.
  • the composition of the high-volume material stream 11 determines, for example, its suitability for thermal utilization.
  • the high-volume material stream 11 is fed to the combustion chamber 50 and converted into a thermally recycled process medium 12.
  • the thermal utilization of the high-volume material stream 11 includes combustion of the high-volume material stream 11 in the combustion chamber 50.
  • the thermally utilized process medium consists of a solid phase 13 and a gaseous phase 14.
  • the solid phase 13 is usually disposed of, whereas the gaseous phase 14 becomes energy - and heat generation is directed to a steam generator. After cooling on the steam generator, the gaseous phase 14 is fed to one or more cleaning steps and then released into the ambient air.
  • the combustion of high-volume material stream 11 can be carried out, for example, by adding atmospheric oxygen or fire-accelerating additives. Between a time when the at least one parameter 35 of the high-volume material stream 11 is recorded and a time when the high-volume process stream 11 is thermally utilized in the combustion chamber 50, 30 - 90 minutes usually pass (combustion time window). For this reason, the combustion time window of the process medium is taken into account for predicted heating values.
  • the system 2 has the composition control unit 20
  • the composition control unit 20 controls the composition of the high-volume material stream 11 before it is fed into the combustion chamber 50.
  • the composition control unit 20 makes it possible to specifically control the calorific value H i of the high-volume material stream 11. This optimizes the thermal utilization process and the addition of fire-accelerating additives can be reduced or particularly advantageously avoided.
  • This control of the high-volume material flow 11 takes place taking into account the calorific value H i,p predicted by the forecasting unit 60.
  • composition control unit 20 can be designed, for example, as a separation device.
  • composition control unit 20 separates out components of the high-volume material stream 11 that have a detrimental effect on the predicted calorific value H i,p of the high-volume material stream 11.
  • the composition control unit 20 is able to separate out components of the high-volume material stream 11 in which at least one parameter 35 was determined by at least one of the modules 61 to be disadvantageous for the thermal recycling process.
  • the system 2 further comprises the second sensor unit 55.
  • the second sensor unit 55 is set up to determine the actual calorific value Hi,t of the thermally utilized process medium 12 on the basis of recorded parameters of the combustion chamber 50 that are related to the thermal utilization of the high-volume material stream 11.
  • the second sensor unit 55 is preferably arranged on the combustion chamber 50 and records the parameters of the thermal utilization of the high-volume material stream 11 during combustion in the combustion chamber 50.
  • combustion parameters are considered for the determination: primary air and secondary air of the volume flow, primary air pressure (e.g Rust zone), heating oil and/or gas consumption, steam to the primary air preheater, live steam quantity, primary air temperature, CO boiler outlet, CO2 boiler outlet, HCL boiler outlet, SO2 boiler outlet, oxygen content boiler outlet, moisture boiler outlet, NOx boiler outlet, volume flow, crane scale throughput, daily throughput.
  • the combustion parameters are merged together with the recordings of the modules 61 in order to enable an overall uniform representation of combustion parameters, including sensory perception, for adequate predictive modeling of the calorific value forecast.
  • the forecasting unit 60 is preferably able to predict the predicted calorific value H i,p in a future time window (60-90 minutes) for each incoming medium (e.g. individual deliveries of the process medium 11). This creates future ones Calorific values with overlapping time windows in the future.
  • the predicted calorific value H i,p can be determined by fusion based on the overlapping calorific value forecasts.
  • the forecasting unit 60 includes the trained machine learning algorithm 60a.
  • the trained machine learning algorithm 60a can be used to continuously adjust the calorific value forecast using the agents 61 and to improve the forecast accuracy.
  • the trained prediction model for heating value prediction is continuously updated during the operation of the trained machine learning algorithm 60a ("incremental online learning") in order to take fluctuations in the composition of the process medium 10 over time into account in the model and to prevent drift or deviation of the model ( English "concept drift").
  • Fig. 4 shows a schematic representation of the system 2 for a calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value H i,p comprising a second embodiment of the composition control unit 20.
  • the composition control unit 20 of the second embodiment can be designed, for example, as a buffer storage 25.
  • This buffer storage 25 includes a large number of bunkers 25a-25d which are designed for buffering or intermediate storage of the high-volume material flow 11.
  • the composition control unit 20 controls the high-volume process stream 11 in such a way that process media 10 with essentially homogeneous predicted heating values H i,p_a-d are temporarily stored in the bunkers 25a-25d.
  • the composition control unit 20 supplies the process media 10 to the combustion chamber 50 as needed in order to enable consistent thermal use of the process medium 10.
  • the process media 10 is supplied as needed from the bunkers 25a-25d using the predicted heating values H i,p_a-d of the process media in the bunkers 25a-25d.
  • Fig. 5 is a process flow diagram depicting a method 100 for determining a predicted heating value H i,p of a process medium 10.
  • the method 100 includes providing the process medium 10 in step S100 by a Feed unit 15.
  • the method 100 further comprises detecting in step S110 at least one parameter 35 of the process medium 10 by means of the first sensor unit 35.
  • the method 100 also includes determining in step S120 the predicted calorific value H i,p based on the detected parameters 35 of the provided process medium 10 in the processing unit 40 by means of the forecasting unit 60. Determining the predicted calorific value H i,p based on the detected parameters 35 is carried out by the forecasting unit 60 using the modules 61.
  • Fig. 6 is a process flow diagram depicting a computer-implemented method 200 for calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value H i,p .
  • the computer-implemented method 200 includes providing in step S200 a process medium 10 by a supply unit 15. Providing in step S200 essentially corresponds to providing in step S100.
  • the computer-implemented method 200 further includes detecting in step S210 at least one parameter 35 of the process medium 10 by means of the first sensor unit 35.
  • the detecting in step S210 essentially corresponds to the detecting in step S110.
  • the computer-implemented method 200 also includes determining in step S220 the predicted heating value H i,p based on the recorded parameters 35 of the provided process medium 10 in the processing unit 40 by means of the forecasting unit 60.
  • the determining in step S220 essentially corresponds to the determining in step S120 .
  • the computer-implemented method 200 additionally includes controlling in step S225 a composition of the provided process medium 10 by means of a composition control unit 20 using the predicted calorific value H i,p of the provided process medium 10.
  • the computer-implemented method 200 further includes thermal utilization in step S230 of the provided process medium 10 in the combustion chamber 50 to form a thermally utilized process medium 12.
  • the computer-implemented method 200 also includes detecting in step S240 an actual calorific value Hi,t of the thermally utilized process medium 12 by means of a second sensor unit 55.
  • the computer-implemented method 200 also includes training in step S250 of the machine learning algorithm 60a, taking into account the actual calorific value Hi,t of the thermally utilized process medium 12 and the predicted calorific value H i,p of the process medium 10.
  • Training S250 of the forecasting unit 60 taking into account the actual calorific value Hi,t of the thermally utilized process medium 10 and the predicted calorific value H i,p of the thermally utilized process medium 12 includes an iterative comparison of the actual calorific value Hi,t and the predicted calorific value H i,p by the processing unit 40.

Landscapes

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Abstract

Computerimplementiertes Verfahren für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts von einem Prozessmedium in einer thermischen Verwertungsanlage umfassend ein Bereitstellen des Prozessmediums durch eine Zuführeinheit, wobei das Prozessmedium einen hochvolumigen Stoffstrom umfasst, ein Erfassen mindestens eines Parameters des Prozessmediums mittels einer ersten Sensoreinheit, und ein Ermitteln eines prognostizierten Heizwerts auf Grundlage der erfassten Parameter des bereitgestellten Prozessmediums in einer Verarbeitungseinheit mittels einer Prognoseeinheit. Das Erfassen des mindestens einen Parameters des Prozessmediums umfasst ein Erfassen von mindestens einem von einer Körnung des Prozessmediums, einer Partikelbeschaffenheit des Prozessmediums, einer Staubkonzentration des Prozessmediums, einer Feuchtigkeit des Prozessmediums, einer Partikelgrößenverteilung des Prozessmediums, einem kritischen Objekt in dem Prozessmedium oder einem biogenen Anteil des Prozessmediums.Computer-implemented method for determining a predicted calorific value of a process medium in a thermal recycling plant, comprising providing the process medium by a supply unit, the process medium comprising a high-volume material flow, detecting at least one parameter of the process medium by means of a first sensor unit, and determining a predicted calorific value based on the recorded parameters of the provided process medium in a processing unit using a forecasting unit. Detecting the at least one parameter of the process medium includes detecting at least one of a grain size of the process medium, a particle quality of the process medium, a dust concentration of the process medium, a humidity of the process medium, a particle size distribution of the process medium, a critical object in the process medium or a biogenic fraction of the process medium.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 122 433.3 eingereicht am 5. September 2022 . Die gesamte Offenbarung der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 122 433.3 wird hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen.This application claims priority over the German patent application DE 10 2022 122 433.3 filed on September 5, 2022 . The entire disclosure of the German patent application DE 10 2022 122 433.3 is hereby incorporated herein by reference.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein computerimplementiertes Verfahren für eine Heizwertermittlung bei hochvolumigen Stoffströmen.The invention relates to a device and a computer-implemented method for determining the calorific value of high-volume material flows.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

In der industriellen Abfallentsorgung und -verwertung kommen unterschiedliche Verfahren zur Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen oder energetischer Rückgewinnung aus Abfällen zum Einsatz. In vielen Ländern kommen beispielsweise Verbrennungsverfahren zum Einsatz, um schwer- oder nicht recyclebare Abfälle durch Verbrennung thermisch zu verwerten. In der thermischen Verwertung werden die Abfälle kontinuierlich als Volumenstrom einer Brennkammer zugeführt und unter Zugabe von beispielswiese Luftsauerstoff verbrannt. Diese thermische Verwertung erzeugt thermische Energie, welche beispielsweise zur Stromerzeugung und/oder über ein Fernwärmenetz zum Heizen von Gebäuden verwendet werden kann.In industrial waste disposal and recycling, different processes are used to recover secondary raw materials or to recover energy from waste. In many countries, for example, incineration processes are used to thermally utilize waste that is difficult or non-recyclable through incineration. In thermal recycling, the waste is continuously fed into a combustion chamber as a volume flow and burned with the addition of, for example, atmospheric oxygen. This thermal utilization generates thermal energy, which can be used, for example, to generate electricity and/or to heat buildings via a district heating network.

Aufgrund der unterschiedlichen Arten der Abfälle, die dem Verbrennungsprozess als Stoffstrom zugeführt werden, kann es jedoch zu Schwankungen in diesem Verbrennungsprozess kommen. Beispielsweise kann der Stoffstrom Gegenstände oder Störstoffe beinhalten, welche den Verbrennungsprozess in unvorhersehbarer Weise beeinflussen. Schwerentflammbare Gegenstände oder Stoffe können beispielsweise dazu führen, dass mehr Luftsauerstoff zugeführt werden muss oder gar brandbeschleunigende Zusatzmittel der Brennkammer zugesetzt werden müssen, um einen kontinuierlichen und emissionsarmen Verbrennungsprozess zu gewährleisten. Demgegenüber können beispielsweise leichtentflammbare oder gar explosive Gegenstände oder Stoffe dazu führen, dass eine unvorhergesehen starke Verbrennung stattfindet und zusätzliche Abfälle als Brennmaterial zugeführt werden müssen. Bei der explosionsartigen Verbrennung kann zudem auch die Brennkammer beschädigt werden. Diese Veränderungen in dem Volumenstrom führen demnach zu einer unvorhergesehenen Veränderung des Verbrennungsprozesses und reduzieren hierdurch die Effizienz dieses Verbrennungsprozesses. Ferner kann es zu Anlagenschäden und damit verbundenen Stillständen der thermischen Verwertungsanlage kommen.However, due to the different types of waste that are fed into the incineration process as a material stream, there may be fluctuations in this incineration process. For example, the material flow can contain objects or contaminants that influence the combustion process in an unpredictable way. Flame-retardant objects or substances can, for example, mean that more atmospheric oxygen has to be supplied or even fire-accelerating additives have to be added to the combustion chamber in order to ensure a continuous and low-emission combustion process. In contrast, you can For example, highly flammable or even explosive objects or substances lead to an unexpectedly strong combustion and additional waste has to be added as fuel. The combustion chamber can also be damaged during explosive combustion. These changes in the volume flow therefore lead to an unforeseen change in the combustion process and thereby reduce the efficiency of this combustion process. Furthermore, damage to the system and associated downtime of the thermal recycling plant can occur.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Lösungen für ein gezieltes Überprüfen und Sortieren von Stoffströmen bekannt. Beispielsweise beschreibt die Patentanmeldung WO 2020 / 082 176 A1 (Camirand et. al., Waste Robotics Inc.) eine robotische Aufspießvorrichtung und ein robotergestütztes Verfahren zur Durchführung eines Abfangens und Sortierens eines ausgewählten Gegenstandes aus einer Masse von Gegenständen in einem Abfallstrom. Die Vorrichtung umfasst einen Robotermanipulator, an dessen einem Ende ein Aufspießendeffektorkörper montiert ist, welcher ein- und ausgefahren werden kann. Die Vorrichtung umfasst zudem ein Bildverarbeitungssystem, welches eingerichtet ist, um Bilder der Masse von Gegenständen zu erfassen, die erfassten Bilder zu verarbeiten, um den ausgewählten Gegenstand aus der Masse von Gegenständen zu identifizieren und die Position des ausgewählten Gegenstands zu ermitteln. Der ermittelte Gegenstand wird mittels des Aufspießendeffektorkörpers aus dem Stoffstrom entfernt.Different solutions for the targeted checking and sorting of material flows are known in the prior art. For example, the patent application describes WO 2020/082 176 A1 (Camirand et. al., Waste Robotics Inc.) a robotic impaler and a robotic method for performing interception and sorting of a selected item from a mass of items in a waste stream. The device comprises a robot manipulator, at one end of which a skewer end effector body is mounted, which can be extended and retracted. The device also includes an image processing system that is set up to capture images of the mass of objects, process the captured images to identify the selected object from the mass of objects and determine the position of the selected object. The identified object is removed from the material flow by means of the impaling end effector body.

Ferner beschreibt beispielsweise das U.S. Patent US 10,799,915 B2 ein System und ein Verfahren zum Sortieren von wiederverwertbaren Gegenständen und anderen Materialien. Das System umfasst mindestens einen Bildsensor, einen Controller und mindestens eine an den Controller angebundene Schiebervorrichtung. Der Controller umfasst einen Prozessor und einen Speicher und ist eingerichtet, um von dem Bildsensor erfasste Bilddaten zu empfangen. Die mindestens eine Schiebervorrichtung ist eingerichtet, um ein Betätigungssignal von dem Controller zu empfangen. Der Prozessor ist eingerichtet, um Objekte zu erfassen, die sich mit dem Stoffstrom bewegen, und mindestens ein Zielobj ekt zu erkennen, das sich mit dem Stoffstrom bewegt, indem die Bilddaten verarbeitet werden, und um einen erwarteten Zeitpunkt zu ermitteln, zu dem sich das mindestens eine Zielobjekt innerhalb eines Ablenkungspfades der Schiebereinrichtung befinden wird. Der Controller erzeugt das Betätigungssignal selektiv in Abhängigkeit davon, ob ein in den Bilddaten erfasstes Objekt, welches mindestens eine Zielobjekt umfasst, und veranlasst hierdurch ein Entfernen des erfassten Objekts aus dem Stoffstrom.The US patent also describes, for example US 10,799,915 B2 a system and method for sorting recyclable items and other materials. The system includes at least one image sensor, a controller and at least one slider device connected to the controller. The controller includes a processor and a memory and is set up to receive image data captured by the image sensor. The at least one slider device is set up to receive an actuation signal from the controller. The processor is set up to detect objects moving with the material flow and to detect at least one target object moving with the material flow by processing the image data and to determine an expected time at which the at least one target object will be within a deflection path of the slide device. The Controller generates the actuation signal selectively depending on whether an object detected in the image data, which includes at least one target object, and thereby causes the detected object to be removed from the material flow.

Ferner beschreibt beispielsweise die Veröffentlichung Pehlken, Alexandra, Patrick Eschemann, Henriette Garmatter, Fabian Cyris, und Astrid Nieße. 2021. "Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der Digitalisierung von Abfallverbrennungskraftwerken". Gesellschaft für Informatik , Bonn ein System und ein Verfahren für eine thermische Verwertung von Abfällen in Abfallverbrennungskraftwerken. Das System erfasst in einer thermischen Verwertungsanlage Mess- und Bilddaten welche aufbereitet und vortrainierten neuronalen Netzen zugeführt werden, um verschiedene Materialien zu klassifizieren und hierdurch Informationen über eine Abfallzusammensetzung und dem Heizwert zu erhalten. Aus Pelken et.al. wird jedoch ersichtlich, dass eine Prognose des Heizwertes von Abfällen aufgrund der Heterogenität des Abfalls in den Abfallverbrennungskraftwerken komplex ist. Ferner wird aus Pelken et.al ersichtlich, dass keine Lösungen zur Analyse hochvolumiger Stoffströme existieren.Furthermore, for example, the publication describes Pehlken, Alexandra, Patrick Eschemann, Henriette Garmatter, Fabian Cyris, and Astrid Nieße. 2021. "Use of artificial intelligence in the digitalization of waste incineration power plants". Society for computer science , Bonn a system and a process for the thermal utilization of waste in waste incineration power plants. The system records measurement and image data in a thermal recycling plant, which is processed and fed to pre-trained neural networks in order to classify different materials and thereby obtain information about waste composition and calorific value. From Pelken et al. However, it becomes clear that a forecast of the calorific value of waste is complex due to the heterogeneity of the waste in waste incineration power plants. Furthermore, it is clear from Pelken et.al that there are no solutions for analyzing high-volume material flows.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Lösungen bekannt, welche eine gezielte Erkennung einzelner Gegenstände aus einer Anzahl von Gegenständen beim Recycling und der thermischen Verwertung von Abfall ermöglichen. Lösungen für die Prognose einer Zusammensetzung oder Prognose eines Heizwerts eines inhomogenen und hochvolumigen Stoffstroms zur Steuerung einer Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage sind jedoch nicht bekannt.Various solutions are known in the prior art which enable targeted recognition of individual objects from a number of objects during recycling and thermal utilization of waste. However, solutions for predicting a composition or predicting a calorific value of an inhomogeneous and high-volume material flow for controlling a calorific value in a thermal recycling plant are not known.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Vor diesem Hintergrund werden eine Vorrichtung und ein computerimplementiertes Verfahren zur für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts von einem Prozessmedium sowie eine Vorrichtung und ein computerimplementiertes Verfahren für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts bereitgestellt.Against this background, a device and a computer-implemented method for determining a predicted calorific value of a process medium as well as a device and a computer-implemented method for calorific value control in a thermal recycling plant using a predicted calorific value are provided.

Das computerimplementierte Verfahren für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts von einem Prozessmedium in einer thermischen Verwertungsanlage umfasst ein Bereitstellen des Prozessmediums durch eine Zuführeinheit, ein Erfassen mindestens eines Parameters des Prozessmediums mittels einer ersten Sensoreinheit und ein Ermitteln eines prognostizierten Heizwerts auf Grundlage der erfassten Parameter des bereitgestellten Prozessmediums in einer Verarbeitungseinheit mittels einer Prognoseeinheit. Das Prozessmedium umfasst beispielsweise einen hochvolumigen Stoffstrom. Das Erfassen des mindestens einen Parameters des Prozessmediums umfasst ein Erfassen von mindestens einem von einer Körnung des Prozessmediums, einer Partikelbeschaffenheit des Prozessmediums, einer Staubkonzentration des Prozessmediums, einer Feuchtigkeit des Prozessmediums, einer Partikelgrößenverteilung des Prozessmediums, einem kritischen Objekt in dem Prozessmedium oder einem biogenen Anteil des Prozessmediums umfasst.The computer-implemented method for determining a predicted calorific value of a process medium in a thermal recycling plant includes providing the process medium by a supply unit, detecting at least one parameter of the process medium by means of a first sensor unit and determining a predicted calorific value based on the detected parameters of the provided process medium in a processing unit by means of a forecasting unit. The process medium includes, for example, a high-volume material stream. Detecting the at least one parameter of the process medium includes detecting at least one of a grain size of the process medium, a particle quality of the process medium, a dust concentration of the process medium, a humidity of the process medium, a particle size distribution of the process medium, a critical object in the process medium or a biogenic fraction of the process medium.

Durch die Ermittlung des prognostizierten Heizwertes ist es möglich, den hochvolumigen Stoffstrom qualitativ und quantitativ zu bewerten. Hierdurch kann eine Prozesseffizienz in nachgelagerten thermischen Verwertungsprozessen erhöht werden. Ferner können hierdurch Anlagenstörungen und -ausfälle in nachgelagerten thermischen Verwertungsprozessen verhindert werden. Durch diese Transparenz werden Stoffstromänderungen und Charakteristiken messbar. Durch diese Messbarkeit werden proaktive systematische Handlungsaktionen zur Prozesseffizienzsteigerung möglich. Beispielsweise kann der Stoffstrom, welcher in der thermischen Verwertung zugeführt wird, proaktiv gesteuert werden, um die Abfallverbrennung in einem optimalen, der thermischen Verwertungsanlage entsprechenden Heizwertband erfolgen. Durch diese proaktive Steuerung wird beispielsweise eine thermische Überbeanspruchung von Anlagenteilen durch zu hohe Heizwerte im Stoffstrom verhindert. Zudem können erhöhte Emissionen durch eine suboptimale Temperaturentwicklung bei der thermischen Verwertung vermieden werden. Die Prognose des Heizwerts des hochvolumigen Stoffstroms ermöglicht es demnach, einen Beitrag zur Reduzierung von Wartungskosten, Beschädigung im Anlagenprozess, sowie eine optimalere thermische Verwertung des Stoffstroms zu leisten. Hierdurch wird ein höherer Stoffstromdurchsatz begünstigt, welcher im kommerziellen Interesse eines Anlagenbetreibers ist.By determining the predicted calorific value, it is possible to qualitatively and quantitatively evaluate the high-volume material flow. This can increase process efficiency in downstream thermal recycling processes. Furthermore, this can prevent system malfunctions and failures in downstream thermal recycling processes. This transparency makes material flow changes and characteristics measurable. This measurability makes proactive, systematic actions possible to increase process efficiency. For example, the material flow that is fed into thermal recycling can be proactively controlled so that waste is burned in an optimal calorific value range that corresponds to the thermal recycling plant. This proactive control prevents, for example, thermal overstressing of system components due to excessive heating values in the material flow. In addition, increased emissions can be avoided due to suboptimal temperature development during thermal recycling. The forecast of the calorific value of the high-volume material flow makes it possible to contribute to reducing maintenance costs, damage in the system process, and more optimal thermal utilization of the material flow. This promotes a higher material flow throughput, which is in the commercial interest of a plant operator.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein computerimplementiertes Verfahren für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts ein Bereitstellen eines Prozessmediums durch eine Zuführeinheit, ein Erfassen mindestens eines Parameters des Prozessmediums mittels einer ersten Sensoreinheit, ein Ermitteln des prognostizierten Heizwerts auf Grundlage der erfassten Parameter des bereitgestellten Prozessmediums in einer Verarbeitungseinheit mittels einer Prognoseeinheit und ein Steuern einer Zusammensetzung des bereitgestellten Prozessmediums mittels einer Zusammensetzungssteuereinheit unter Verwendung des prognostizierten Heizwerts des bereitgestellten Prozessmediums. Das Prozessmedium umfasst beispielsweise einen hochvolumigen Stoffstrom. Das Erfassen des mindestens einen Parameters des Prozessmediums umfasst ein Erfassen von mindestens einem von einer Körnung des Prozessmediums, einer Partikelbeschaffenheit des Prozessmediums, einer Staubkonzentration des Prozessmediums, einer Feuchtigkeit des Prozessmediums, einer Partikelgrößenverteilung des Prozessmediums, einem kritischen Objekt in dem Prozessmedium oder einem biogenen Anteil des Prozessmediums umfasst.In a further aspect, a computer-implemented method for calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value includes providing a process medium by a supply unit, detecting at least one parameter of the process medium by means of a first sensor unit, determining the predicted calorific value based on the detected parameters of the provided process medium in a processing unit by means of a forecasting unit and controlling a composition of the provided process medium by means of a composition control unit using the predicted calorific value of the provided process medium. The process medium includes, for example, a high-volume material stream. Detecting the at least one parameter of the process medium includes detecting at least one of a grain size of the process medium, a particle quality of the process medium, a dust concentration of the process medium, a moisture content of the process medium, a particle size distribution of the process medium, a critical object in the process medium or a biogenic fraction of the process medium.

Durch das Steuern der Zusammensetzung des hochvolumigen Stoffstroms ist es möglich, eine Prozesseffizienz in thermischen Verwertungsprozessen zu erhöhen.By controlling the composition of the high-volume material stream, it is possible to increase process efficiency in thermal recycling processes.

In einem weiteren Aspekt umfasst das computerimplementierte Verfahren ferner ein thermisches Verwerten des bereitgestellten Prozessmediums in einer Brennkammer zu einem thermisch verwerteten Prozessmedium.In a further aspect, the computer-implemented method further comprises thermally utilizing the provided process medium in a combustion chamber to form a thermally utilized process medium.

Durch das Steuern der Zusammensetzung des hochvolumigen Stoffstroms ist es möglich, eine Prozesseffizienz in thermischen Verwertungsprozessen zu erhöhen.By controlling the composition of the high-volume material stream, it is possible to increase process efficiency in thermal recycling processes.

In einem weiteren Aspekt umfasst das computerimplementierte Verfahren ferner ein Erfassen eines tatsächlichen Heizwerts des thermisch verwerteten Prozessmediums mittels einer zweiten Sensoreinheit.In a further aspect, the computer-implemented method further comprises detecting an actual calorific value of the thermally utilized process medium by means of a second sensor unit.

Durch das Erfassen des tatsächlichen Heizwerts des thermisch verwerteten Prozessmediums mittels der zweiten Sensoreinheit ist es möglich, die Ermittlung des prognostizierten Heizwerts zu verbessern.By detecting the actual calorific value of the thermally utilized process medium using the second sensor unit, it is possible to improve the determination of the predicted calorific value.

In einem weiteren Aspekt umfasst das computerimplementierte Verfahren ferner ein Trainieren eines Maschinenlernalgorithmus unter Berücksichtigung des tatsächlichen Heizwerts des thermisch verwerteten Prozessmediums und des auf Grundlage der erfassten Parameter des Prozessmediums prognostizierten Heizwerts, wobei die Prognoseeinheit den Maschinenlernalgorithmus umfasst.In a further aspect, the computer-implemented method further comprises training a machine learning algorithm taking into account the actual calorific value of the thermally utilized process medium and the calorific value predicted based on the recorded parameters of the process medium, wherein the forecasting unit comprises the machine learning algorithm.

Durch das Trainieren des Maschinenlernalgorithmus wird die Ermittlung des prognostizierten Heizwerts verbessert. Hierdurch können Auswirkungen von Schwankungen in der Zusammensetzung des Prozessmediums reduziert werden.By training the machine learning algorithm, the determination of the predicted heating value is improved. This allows the effects of fluctuations in the composition of the process medium to be reduced.

In einem weiteren Aspekt erfolgt das Trainieren des Maschinenlernalgorithmus in dem computerimplementierten Verfahren unter Berücksichtigung des tatsächlichen Heizwerts des thermisch verwerteten Prozessmediums und des prognostizierten Heizwerts des Prozessmediums einen stetigen und iterativen Vergleich des tatsächlichen Heizwerts und des auf Grundlage der erfassten Parameter des Prozessmediums prognostizierten Heizwerts durch die Verarbeitungseinheit, sowie die iterative Optimierung des Models für die Prognose des Heizwerts umfasst.In a further aspect, the training of the machine learning algorithm in the computer-implemented method takes place, taking into account the actual calorific value of the thermally utilized process medium and the predicted calorific value of the process medium, a continuous and iterative comparison of the actual calorific value and the predicted calorific value based on the recorded parameters of the process medium by the processing unit , as well as the iterative optimization of the model for forecasting the calorific value.

Durch das Trainieren des Maschinenlernalgorithmus kann die Ermittlung des prognostizierten Heizwerts verbessert werden. Hierdurch können Auswirkungen von Schwankungen in der Zusammensetzung des Prozessmediums reduziert werden.By training the machine learning algorithm, the determination of the predicted heating value can be improved. This allows the effects of fluctuations in the composition of the process medium to be reduced.

In einem weiteren Aspekt umfasst das computerimplementierte Verfahren ferner das Erfassen des mindestens einen Parameters des Prozessmediums ein Erfassen mindestens eines Parameters des hochvolumigen Stoffstroms umfasst, wobei der der hochvolumige Stoffstrom ein kontinuierlicher und im Wesentlichen heterogener Materialvolumenstrom aus Haushalts- und/oder Industrieabfällen ist, und wobei der hochvolumige Stoffstrom ein Massenstrom mit einer Volumenrate von mindestens 1 t/min ist.In a further aspect, the computer-implemented method further comprises detecting the at least one parameter of the process medium, comprising detecting at least one parameter of the high-volume material flow, wherein the high-volume material flow is a continuous and essentially heterogeneous material volume flow from household and/or industrial waste, and wherein the high-volume material flow is a mass flow with a volume rate of at least 1 t/min.

Durch die Erfassung einer Anzahl von unterschiedlichen Parametern werden unterschiedliche Charakteristika des Prozessmediums gemessen, die adäquate Rückschlüsse für eine Prognose des Heizwerts ermöglichen. Die Charakteristika können ihren Ursprung z.B. aus Farb-, Thermalbild-, Tiefen (3D)-, oder Event-, Spektral-, Radar-, Graustufenbildern haben. Durch eine Integration der Parameter in einem einheitlichen Vorhersagemodell oder durch eine Fusionierung von mehreren Vorhersagemodellen wird eine kontinuierliche Prognose des Heizwerts ermöglicht.By recording a number of different parameters, different characteristics of the process medium are measured, which enable adequate conclusions to be drawn for a prediction of the calorific value. The characteristics can originate, for example, from color, thermal, depth (3D), or event, spectral, radar, grayscale images. By integrating the parameters in a uniform prediction model or by merging several prediction models, a continuous forecast of the calorific value is made possible.

In einem weiteren Aspekt erfolgt das Erfassen des mindestens eines Parameters des Prozessmediums mit Hilfe von mindestens einem von einer Farbbildkamera, einer Monokamera, einer Hochgeschwindigkeitskamera, einer Thermalbildkamera, einem Infrarotsensor, einem Röntgengerät, einem Radarsensor, einer Event-(Ereignis) Kamera, einem Induktionssensor oder einem Spektralsensor.In a further aspect, the at least one parameter of the process medium is detected using at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, an infrared sensor, an X-ray device, a radar sensor, an event camera, and an induction sensor or a spectral sensor.

Das eingesetzte Sensorsystem erlaubt die multi-modale Erfassung des Prozessmediums. Diese multi-modale Erfassung des Prozessmediums ermöglicht es, verschiedenartige Charakteristika des Prozessmediums zu messen und für die Prognose des Heizwerts des hochvolumigen Stoffstroms nutzbar zu machen.The sensor system used allows the multi-modal detection of the process medium. This multi-modal recording of the process medium makes it possible to measure various characteristics of the process medium and use them to predict the calorific value of the high-volume material flow.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein System für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts von einem Prozessmedium eine Zuführeinheit für ein Bereitstellen des Prozessmediums, eine erste Sensoreinheit eingerichtet, um mindestens einen Parameter des Prozessmediums zu erfassen, und eine Verarbeitungseinheit, elektronisch verbunden mit der ersten Sensoreinheit und eingerichtet, um einen prognostizierten Heizwert auf Grundlage der erfassten Parameter des zugeführten Prozessmediums zu ermitteln. Das Prozessmedium umfasst beispielsweise einen hochvolumigen Stoffstrom.In a further aspect, a system for determining a predicted calorific value of a process medium comprises a supply unit for providing the process medium, a first sensor unit set up to detect at least one parameter of the process medium, and a processing unit, electronically connected to the first sensor unit and set up to determine a predicted heating value based on the recorded parameters of the supplied process medium. The process medium includes, for example, a high-volume material stream.

Die erste Sensoreinheit wird mit der Verarbeitungseinheit verbunden. Hierdurch ist es möglich, die erste Sensoreinheit gezielt zu überwachen und zu steuern. Zudem kann die Verarbeitungseinheit die Datenerfassung der ersten Sensoreinheit an wechselnde Gegebenheiten anpassen, um die Datenerhebung zu optimieren. Beispielsweise wird eine Datenerhebung aktiv gesteuert, um die Erhebung von redundanten Sensordaten zu verhindern.The first sensor unit is connected to the processing unit. This makes it possible to specifically monitor and control the first sensor unit. In addition, the processing unit can change the data acquisition of the first sensor unit Adapt circumstances to optimize data collection. For example, data collection is actively controlled to prevent the collection of redundant sensor data.

In einem weiteren Aspekt umfasst ein System für eine für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts eine Zuführeinheit für ein Bereitstellen des Prozessmediums, eine erste Sensoreinheit eingerichtet, um mindestens einen Parameter des Prozessmediums zu erfassen, eine Verarbeitungseinheit, elektronisch verbunden mit der ersten Sensoreinheit und eingerichtet, um einen prognostizierten Heizwert des zugeführten Prozessmediums zu ermitteln, eine Brennkammer für eine thermische Verwertung des bereitgestellten Prozessmediums zu einem thermisch verwerteten Prozessmedium, und eine Zusammensetzungssteuereinheit eingerichtet, um eine Zusammensetzung des zugeführten Prozessmediums zu steuern. Das Prozessmedium umfasst beispielsweise einen hochvolumigen Stoffstrom.In a further aspect, a system for a calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value comprises a feed unit for providing the process medium, a first sensor unit set up to detect at least one parameter of the process medium, a processing unit, electronically connected to the first sensor unit and set up to determine a predicted calorific value of the supplied process medium, a combustion chamber for thermal utilization of the provided process medium into a thermally utilized process medium, and a composition control unit set up to control a composition of the supplied process medium. The process medium includes, for example, a high-volume material stream.

Die Zusammensetzung der Aspekte des Prozessmediums aus unterschieden Prozesskettenteilen erlaubt eine Quantifizierung bzw. Messbarkeit der Veränderungen des Prozessmediums durch den Prozess der thermischen Verwertung. Dies ist unerlässlich für eine adäquate Modellierung und Prognose des Heizwerts.The composition of the aspects of the process medium from different process chain parts allows the changes in the process medium through the process of thermal recycling to be quantified or measurable. This is essential for adequate modeling and forecasting of the calorific value.

In einem weiteren Aspekt umfasst das System eine zweite Sensoreinheit, eingerichtet, um den tatsächlichen Heizwert des thermisch verwerteten Prozessmediums zu ermitteln.In a further aspect, the system comprises a second sensor unit, set up to determine the actual calorific value of the thermally utilized process medium.

Durch die Verwendung der zweiten Sensoreinheit können Parameter zu dem tatsächlichen Heizwert des thermisch verwerteten Prozessmediums erfasst werden. Hierdurch kann die Ermittlung des prognostizierten Heizwerts verbessert werden. Ferner kann hierdurch eine durchgängige Wahrnehmung und entsprechende Datenerfassung über einen Verarbeitungsprozess des Prozessmediums sichergestellt werden.By using the second sensor unit, parameters relating to the actual calorific value of the thermally utilized process medium can be recorded. This can improve the determination of the predicted calorific value. Furthermore, this can ensure consistent perception and corresponding data acquisition via a processing process of the process medium.

In einem weiteren Aspekt umfasst das System die erste Sensoreinheit mindestens eines von einer Farbbildkamera, einer Monokamera, einer Hochgeschwindigkeitskamera, einer Thermalbildkamera, einer 3D-Kamera, einem Infrarotsensor, einem Röntgengerät, einem Radarsensor, einer Event-(Ereignis) Kamera, einem Induktionssensor oder einem Spektralsensor umfasst.In a further aspect, the system includes the first sensor unit at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, a 3D camera, an infrared sensor, an X-ray machine, a radar sensor, an event camera, an induction sensor or a spectral sensor.

Das eingesetzte Sensorsystem erlaubt die multi-modale Wahrnehmung und Erfassung des Prozessmediums. Durch diese multi-modale Erfassung des Prozessmediums werden computerimplementierte Verfahren einsetzbar, um eine Prognose des entsprechenden Heizwerts ermöglichen.The sensor system used allows multi-modal perception and recording of the process medium. Through this multi-modal recording of the process medium, computer-implemented methods can be used to enable a prediction of the corresponding calorific value.

In einem weiteren Aspekt ist bei dem System der hochvolumige Stoffstrom ein kontinuierlicher und im Wesentlichen heterogener Materialvolumenstrom aus Haushalts- und/oder Industrieabfällen ist.In a further aspect, in the system the high-volume material flow is a continuous and essentially heterogeneous material volume flow from household and/or industrial waste.

Ein derart ausgestaltetes System ermöglicht es, einen heterogenen Materialvolumenstrom zuverlässig zu erkennen und den Heizwert dieses Massenstroms zuverlässig vorherzugsagen beziehungsweise zu prognostizieren.A system designed in this way makes it possible to reliably detect a heterogeneous material volume flow and to reliably predict or forecast the calorific value of this mass flow.

In einem weiteren Aspekt ist bei dem System der hochvolumige Stoffstrom ein Massenstrom mit einer Volumenrate von mindestens 1 t/min.In a further aspect, the high-volume material flow in the system is a mass flow with a volume rate of at least 1 t/min.

Ein derart ausgestaltetes System ermöglicht es, Massenströme mit einer Volumenrate von mindestens 1 t/min zuverlässig zu erkennen und den Heizwert dieser Massenströme zuverlässig vorherzugsagen beziehungsweise zu prognostizieren.A system designed in this way makes it possible to reliably detect mass flows with a volume rate of at least 1 t/min and to reliably predict or forecast the calorific value of these mass flows.

In einem weiteren Aspekt werden das computerimplementierte Verfahren und die Vorrichtung in einer thermischen Abfallbehandlungs- oder Verwertungsanlage verwendet.In a further aspect, the computer-implemented method and device are used in a thermal waste treatment or recycling plant.

Durch die Integration eines multimodalen Sensorssystems in Kombination mit den computerimplementierten Verfahren, wird eine Analyse und Klassifizierung des hochvolumigen Stoffstroms an der Zuführungseinheit ermöglicht. Es können die tatsächlichen Charakteristiken des 'Ist'-Stoffstrom für die Heizwertprognose gemessen werden, anstatt auf Annahmen, wie zum Beispiel aus Anlieferungsdokumentationen des Stoffstroms, welch häufig eine Ungenauigkeit aufweisen, zurückzugreifen.By integrating a multimodal sensor system in combination with the computer-implemented methods, an analysis and classification of the high-volume material flow at the feed unit is made possible. The actual characteristics of the 'actual' material flow can be measured for the calorific value forecast instead of relying on assumptions, such as those from delivery documentation of the material flow, which often have inaccuracy.

BESCHREIBUNG DER FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES

  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts von einem Prozessmedium. Fig. 1 is a schematic representation of a system for determining a predicted calorific value of a process medium.
  • Fig. 2a zeigt eine Übersicht des Synchronisierungsmoduls für die Synchronisierung der erfassten Parameter. Fig. 2a shows an overview of the synchronization module for synchronizing the recorded parameters.
  • Fig. 2b zeigt eine Übersicht des Verknüpfungsmoduls für die Verknüpfung der erfassten Parameter. Fig. 2b shows an overview of the linking module for linking the recorded parameters.
  • Fig. 2c zeigt eine Übersicht des Aktivitätsmoduls für eine Detektion aktiver Regionen in dem Prozessmedium. Fig. 2c shows an overview of the activity module for detecting active regions in the process medium.
  • Fig. 2d zeigt eine Übersicht des Segmentierungsmoduls für eine Detektion von Segmenten in dem Prozessmedium. Fig. 2d shows an overview of the segmentation module for detecting segments in the process medium.
  • Fig. 2e zeigt eine Übersicht des Moduls für das Erfassen der Körnung. Fig. 2e shows an overview of the module for detecting the grain size.
  • Fig. 2f zeigt eine Übersicht des Moduls für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit. Fig. 2f shows an overview of the module for detecting particle properties.
  • Fig. 2g zeigt eine Übersicht des Moduls für das Erfassen der Staubkonzentration. Fig. 2g shows an overview of the module for recording the dust concentration.
  • Fig. 2h zeigt eine Übersicht des Moduls für das Erfassen der Feuchtigkeit. Fig. 2h shows an overview of the module for detecting moisture.
  • Fig. 2i zeigt eine Übersicht des Moduls für das Erfassen der Partikelgrößenverteilung. Fig. 2i shows an overview of the module for recording the particle size distribution.
  • Fig. 2j zeigt eine Übersicht des Moduls für das Erfassen von kritischen Objekten. Fig. 2j shows an overview of the module for detecting critical objects.
  • Fig. 2k zeigt eine Übersicht des Moduls für das Erfassen des biogenen Anteils. Fig. 2k shows an overview of the module for recording the biogenic portion.
  • Fig. 2l zeigt eine Übersicht des Moduls für das Erfassen der Metadaten. Fig. 2l shows an overview of the module for collecting metadata.
  • Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Systems für eine für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts. Fig. 3 is a schematic representation of a system for a calorific value control in a thermal recovery plant using a predicted calorific value.
  • Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des Systems für eine für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung des prognostizierten Heizwerts umfassend eine Zusammensetzungssteuereinheit einer zweiten Ausgestaltung. Fig. 4 is a schematic representation of the system for a calorific value control in a thermal utilization plant using the predicted calorific value comprising a composition control unit of a second embodiment.
  • Fig. 5 ist Prozessablaufdiagramm darstellend ein computerimplementiertes Verfahren für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts von einem Prozessmedium. Fig. 5 is a process flow diagram depicting a computer-implemented method for determining a predicted calorific value of a process medium.
  • Fig. 6 ist Prozessablaufdiagramm darstellend ein computerimplementiertes Verfahren für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts. Fig. 6 is a process flow diagram depicting a computer-implemented method for calorific value control in a thermal recovery plant using a predicted calorific value.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Erfindung wird nun auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben. Es wird davon ausgegangen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung nur Beispiele sind und den Schutzumfang der Ansprüche in keiner Weise einschränken. Die Erfindung wird durch die Ansprüche und deren Äquivalente definiert. Es wird davon ausgegangen, dass Merkmale eines Aspekts oder einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Merkmal eines anderen Aspekts oder anderer Aspekte und/oder Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden können.The invention will now be described based on the drawings. It is understood that the embodiments and aspects of the invention described herein are merely examples and do not limit the scope of the claims in any way. The invention is defined by the claims and their equivalents. It is anticipated that features of one aspect or embodiment of the invention may be combined with a feature of another aspect or aspects and/or embodiments of the invention.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems 1 für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts Hi,p von einem Prozessmedium 10. Das System 1 umfasst eine Zuführeinheit 15, eine erste Sensoreinheit 30 und eine Verarbeitungseinheit 40. Das Prozessmedium 10 umfasst einen hochvolumigen Stoffstrom 11. Dieser hochvolumige Stoffstrom 11 umfasst beispielsweise einen Stoffstrom aus Abfällen wie er in einer industriellen Rohstoffverwertungsanlage anfällt. Fig. 1 is a schematic representation of a system 1 for determining a predicted calorific value H i,p of a process medium 10. The system 1 comprises a feed unit 15, a first sensor unit 30 and a processing unit 40. The process medium 10 comprises a high-volume material stream 11. This high-volume Material stream 11 includes, for example, a material stream from waste such as that generated in an industrial raw material recycling plant.

Der hochvolumige Stoffstrom 11 umfasst beispielsweise eine Vielzahl unterschiedlicher Haushalts- und/oder Industrieabfälle, welche aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sind. Der hochvolumige Stoffstrom 11 ist in seiner Zusammensetzung heterogen und enthält beispielsweise unterschiedliche Materialien aus den Werkstoffgruppen Metall (z. B. Eisen, Aluminium), Nichtmetall (z. B. Graphit), organische Werkstoffe (z. B. Holz, Kunststoff), anorganische Nichtmetalle (z. B. Keramik, Glas) und/oder Halbleiter (z. B. Silicium). Diese können lose in dem hochvolumigen Stoffstrom 11 vorliegen, trennbar miteinander verbunden sein oder teilweise/vollständig untrennbar miteinander verbunden sein.The high-volume material stream 11 includes, for example, a large number of different household and/or industrial wastes, which are made from different materials. The high-volume material stream 11 is heterogeneous in its composition and contains, for example, different materials from the material groups metal (e.g. iron, aluminum), non-metal (e.g. graphite), organic materials (e.g. wood, plastic), inorganic Non-metals (e.g. ceramics, glass) and/or semiconductors (e.g. silicon). These can be present loosely in the high-volume material stream 11, be separably connected to one another or partially/completely inseparably connected to one another.

Als hochvolumiger Stoffstrom 11 wird ein Stoffstrom beziehungsweise Massenstrom mit einem Volumen von mindestens 1 t/min (metrische Tonnen pro Minute) verstanden. Vereinfacht gesagt ist der hochvolumige Stoffstrom 11 ein Massenstrom mit einer Volumenrate von mindestens 1 t/min. Der hochvolumige Stoffstrom 11 ist demnach ein im Wesentlichen kontinuierlicher Massenstrom. Der hochvolumige Stoffstrom 11 ist demnach ein im Wesentlichen heterogener Materialvolumenstrom aus Haushalts- und/oder Industrieabfällen. Der hochvolumige Stoffstrom 11 besteht aus einer Vielzahl von Haushalts- und/oder Industrieabfällen, wie sie üblicherweise an thermischen Verwertungsanlagen durch Abfallsammelfahrzeuge abgegeben werden.A high-volume material flow 11 is understood to be a material flow or mass flow with a volume of at least 1 t/min (metric tons per minute). To put it simply, the high-volume material flow 11 is a mass flow with a volume rate of at least 1 t/min. The high-volume material flow 11 is therefore a substantially continuous mass flow. The high-volume material flow 11 is therefore a substantially heterogeneous material volume flow from household and/or industrial waste. The high-volume material stream 11 consists of a large number of household and/or industrial waste, as is usually delivered to thermal recycling plants by waste collection vehicles.

Der hochvolumiger Stoffstrom 11 bezeichnet demnach einen Stoffstrom beziehungsweise Massenstrom, welcher durch eine hohe Volumenrate von beispielsweise mindestens 1 t/min gekennzeichnet ist. Eine Erfassung von Parametern 35 des hochvolumigen Stoffstroms 11 unterscheidet sich maßgeblich von der Erfassung einzelner Gegenstände in Haushalts- und/oder Industrieabfällen, da aufgrund der hohen Volumenrate sowie der inhomogenen Zusammensetzung eine Erfassung einzelner Gegenstände in dem hochvolumiger Stoffstrom 11 ausscheidet.The high-volume material flow 11 therefore refers to a material flow or mass flow which is characterized by a high volume rate of, for example, at least 1 t/min. A detection of parameters 35 of the high-volume material stream 11 differs significantly from the detection of individual objects in household and/or industrial waste, since due to the high volume rate and the inhomogeneous composition, detection of individual objects in the high-volume material flow 11 is not possible.

Der hochvolumige Stoffstrom 11 hat einen Heizwert Hi, wobei der Heizwert Hi von der Zusammensetzung des hochvolumigen Stoffstroms 11 abhängt. Der Heizwert Hi des hochvolumigen Stoffstroms 11 liegt üblicherweise bei 8-20 MJ/kg (Megajoule pro Kilogramm).The high-volume material stream 11 has a calorific value Hi, the calorific value H i depending on the composition of the high-volume material stream 11. The calorific value H i des High-volume material flow 11 is usually 8-20 MJ/kg (megajoules per kilogram).

Das Prozessmedium 10 in Form des hochvolumigen Stoffstroms 11 wird über die Zuführeinheit 15 bereitgestellt. Die erste Sensoreinheit 30 ist an der Zuführeinheit 15 bereitgestellt. Die erste Sensoreinheit 30 umfasst mindestens eines von einer Farbbildkamera, einer Monokamera, einer Hochgeschwindigkeitskamera, einer Thermalbildkamera, einem Infrarotsensor, einem Röntgengerät, einem Radarsensor, einer Event-(Ereignis) Kamera, einem Induktionssensor oder einem Spektralsensor. Die erste Sensoreinheit 30 ist beispielsweise in einem staubgeschützten Gehäuse angeordnet und umfasst beispielsweise ferner eine Beleuchtungseinrichtung, um das Prozessmedium 10 in geeigneter Weise zu beleuchten.The process medium 10 in the form of the high-volume material stream 11 is provided via the feed unit 15. The first sensor unit 30 is provided on the feed unit 15. The first sensor unit 30 includes at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, an infrared sensor, an X-ray machine, a radar sensor, an event camera, an induction sensor, or a spectral sensor. The first sensor unit 30 is arranged, for example, in a dust-protected housing and, for example, further comprises a lighting device in order to illuminate the process medium 10 in a suitable manner.

Die erste Sensoreinheit 30 erfasst mindestens einen Parameter 35 des Prozessmediums 10 umfassend den hochvolumigen Stoffstrom 11. Der Parameter 35 umfasst mindestens eines von einer Körnung des Prozessmediums 10, einer Partikelbeschaffenheit des Prozessmediums 10, einer Staubkonzentration des Prozessmediums 10, einer Feuchtigkeit des Prozessmediums 10, einer Partikelgrößenverteilung des Prozessmediums 10, einem kritischen Objekt in dem Prozessmedium 10 oder einem biogenen Anteil des Prozessmediums 10. Ferner kann der Parameter 35 auch beispielsweise einen Materialtyp des Prozessmediums 10, eine Temperaturverteilung des Prozessmediums 10 oder eine Dichtebeschaffenheit des Prozessmediums 10 umfassen.The first sensor unit 30 detects at least one parameter 35 of the process medium 10 comprising the high-volume material stream 11. The parameter 35 includes at least one of a grain size of the process medium 10, a particle quality of the process medium 10, a dust concentration of the process medium 10, a moisture content of the process medium 10, a Particle size distribution of the process medium 10, a critical object in the process medium 10 or a biogenic portion of the process medium 10. Furthermore, the parameter 35 can also include, for example, a material type of the process medium 10, a temperature distribution of the process medium 10 or a density quality of the process medium 10.

Die Verarbeitungseinheit 40 ist elektronisch mit der ersten Sensoreinheit 30 verbunden und eingerichtet, um einen prognostizierten Heizwert Hi,p auf Grundlage der erfassten Parameter 35 des zugeführten Prozessmediums 10 zu ermitteln. Der prognostizierten Heizwert Hi,p des Prozessmediums 10 beschreibt einen zu erwartenden Heizwert des Prozessmediums 10 bei thermischer Verwertung in einer Brennkammer 50.The processing unit 40 is electronically connected to the first sensor unit 30 and is set up to determine a predicted heating value H i,p based on the recorded parameters 35 of the supplied process medium 10. The predicted calorific value H i,p of the process medium 10 describes an expected calorific value of the process medium 10 during thermal utilization in a combustion chamber 50.

Die Verarbeitungseinheit 40 umfasst einen oder mehrere Computer, wobei dieser/diese Computer einen Prozessor und einen Speicher umfassen. Sofern die Verarbeitungseinheit 40 mehrere Computer umfasst, sind diese mehrere Computer vorzugsweise über eine Netzwerkverbindung miteinander verbunden. Diese Netzwerkverbindung kann beispielswiese auch eine Verbindung der mehreren Computer über eine sichere Verbindung über das Internet (virtuelles privates Netzwerk; auch als "VPN-Internetverbindung" bezeichnet) beinhalten. Die Internetverbindung wird beispielsweise über eine kabelgebundene Verbindung oder eine Mobilfunkverbindung hergestellt. Bevorzugt umfasst die Verarbeitungseinheit 40 einen Datenerhebungsserver 40a, einen Datenverarbeitungsserver 40b und einen Persistenzserver 40c. Der Datenerhebungsserver 40a, der Datenverarbeitungsserver 40b und der Persistenzserver 40c können einem physischen Computer entsprechen. Der Datenerhebungsserver 40a, der Datenverarbeitungsserver 40b und der Persistenzserver 40c können jedoch auch einer Vielzahl von verteilten Computern entsprechen, die sich beispielsweise an unterschiedlichen Orten befinden und über eine VPN-Internetverbindung verbunden sind.The processing unit 40 includes one or more computers, which computer(s) include a processor and a memory. If the processing unit 40 comprises multiple computers, these are multiple computers preferably connected to each other via a network connection. This network connection can, for example, also include a connection between the multiple computers via a secure connection over the Internet (virtual private network; also referred to as a “VPN Internet connection”). The Internet connection is established, for example, via a wired connection or a cellular connection. The processing unit 40 preferably comprises a data collection server 40a, a data processing server 40b and a persistence server 40c. The data collection server 40a, the data processing server 40b and the persistence server 40c may correspond to a physical computer. However, the data collection server 40a, the data processing server 40b and the persistence server 40c may also correspond to a plurality of distributed computers, for example located in different locations and connected via a VPN Internet connection.

Der Datenerhebungsserver 40a ist bevorzugt an der ersten Sensoreinheit 30 bereitgestellt und elektrisch mit der ersten Sensoreinheit 30 verbunden. Der Datenerhebungsserver 40a beinhaltet Funktionen, um einem Nutzer (nicht dargestellt) Informationen zu den erfassten Parametern 35 der Sensoreinheit 30 bereitzustellen. Das Bereitstellen der Informationen zu den erfassten Parametern 35 kann beispielsweise über ein Dashboard (nicht dargestellt) erfolgen. Der Datenerhebungsserver 40a ist bevorzugt mit dem Datenverarbeitungsserver 40b verbunden.The data collection server 40a is preferably provided on the first sensor unit 30 and electrically connected to the first sensor unit 30. The data collection server 40a includes functions to provide a user (not shown) with information about the recorded parameters 35 of the sensor unit 30. The information about the recorded parameters 35 can be provided, for example, via a dashboard (not shown). The data collection server 40a is preferably connected to the data processing server 40b.

Der Datenverarbeitungsserver 40b stellt bevorzugt eine zentrale Rechenkapazität zur Verfügung, um rechenintensive Analysen durchzuführen. Durch diese Zentralisierung von Rechenkapazitäten können Parameter von einer Vielzahl erster Sensoreinheiten 30 und zweiter Sensoreinheiten 55 (siehe Fig. 3) erfasst, aufgezeichnet und verarbeitet werden. Der Datenverarbeitungsserver 40b kann ferner auch zusätzliche Informationen wie beispielsweise Systeminformationen des Systems 1 oder Wetterinformationen erfassen. Die auf dem Datenverarbeitungsserver 40b gespeicherten Informationen liegen bevorzugt komprimiert vor.The data processing server 40b preferably provides central computing capacity to carry out computationally intensive analyses. Through this centralization of computing capacity, parameters can be obtained from a large number of first sensor units 30 and second sensor units 55 (see Fig. 3 ) are collected, recorded and processed. The data processing server 40b can also collect additional information such as system information of the system 1 or weather information. The information stored on the data processing server 40b is preferably compressed.

Der Persistenzserver 40c ist bevorzugt mit dem Datenverarbeitungsserver 40b verbunden. Der Persistenzserver 40c wird bevorzugt für einen Einsatz in einer Speicherung von historischen Informationen eingesetzt.The persistence server 40c is preferably connected to the data processing server 40b. The persistence server 40c is preferably used for storing historical information.

Die Ermittlung des prognostizierten Heizwerts Hi,p des Prozessmediums 10 erfolgt mittels einer Prognoseeinheit 60. Die Prognoseeinheit 60 kann eine physische Einheit oder eine Softwareeinheit sein, die in der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt wird. Bevorzugt handelt es sich bei der Prognoseeinheit 60 um eine Softwareeinheit. Besonders bevorzugt umfasst die Prognoseeinheit 60 ferner einen trainierten Maschinenlernalgorithmus 60a. Der trainierte Maschinenlernalgorithmus 60a umfasst beispielsweise einen Maschinenlernalgorithmus, welcher mittels unüberwachtem Lernen (engl. "unsupervised learning"), überwachtem Lernen (engl. "supervised learning") und/oder bestärkendem Lernen (engl. "reinforcement learning") trainiert wurde.The predicted heating value H i,p of the process medium 10 is determined by means of a forecast unit 60. The forecast unit 60 can be a physical unit or a software unit that is executed in the processing unit 40. The forecasting unit 60 is preferably a software unit. The forecasting unit 60 particularly preferably further comprises a trained machine learning algorithm 60a. The trained machine learning algorithm 60a includes, for example, a machine learning algorithm that was trained using unsupervised learning, supervised learning and/or reinforcement learning.

Die Prognoseeinheit 60 umfasst eine Vielzahl von Modulen 61. Die Module 61 können physische Module oder Softwaremodule sein, die in der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden. Die Module 61 umfassen computerimplementierte Funktionen, welche von der Prognoseeinheit 60 für eine Ermittlung des prognostizierten Heizwerts Hi,p aus den von der ersten Sensoreinheit 30 erfassten Parametern 35 des Prozessmediums 10 umfassend den hochvolumigen Stoffstrom 11 verwendet werden.The forecasting unit 60 includes a plurality of modules 61. The modules 61 may be physical modules or software modules that are executed in the processing unit 40. The modules 61 include computer-implemented functions which are used by the forecasting unit 60 to determine the predicted calorific value H i,p from the parameters 35 of the process medium 10 comprising the high-volume material flow 11 recorded by the first sensor unit 30.

Die Module 61 verarbeiten die von der von der ersten Sensoreinheit 30 erfassten Parameter 35 Prozessmediums 10 umfassend den hochvolumigen Stoffstrom 11. Hierfür verwenden die Module 61 die in Form einer Vielzahl von Einzelbildern und/oder Einzelinformationen bereitgestellten Erfassungsergebnisse der ersten Sensoreinheit 30.Diese Vielzahl von Einzelbildern und/oder Einzelinformationen sind bevorzugt mit einem eindeutigen Zeitstempel (engl. "timestamp") versehen, um die von den verschiedenen Sensoren der ersten Sensoreinheit 30 erfassten Parameter 35 miteinander verknüpfen zu können.The modules 61 process the parameters 35 of the process medium 10 recorded by the first sensor unit 30, comprising the high-volume material flow 11. For this purpose, the modules 61 use the detection results of the first sensor unit 30 provided in the form of a large number of individual images and/or individual information. This large number of individual images and/or individual pieces of information are preferably provided with a unique timestamp in order to be able to link the parameters 35 recorded by the various sensors of the first sensor unit 30 with one another.

Die Ermittlung des prognostizierten Heizwerts Hi,p des Prozessmediums 10 umfasst zunächst eine Vorverarbeitung der von der ersten Sensoreinheit 30 erfassten Parameter 35. Die Vorverarbeitung erfolgt in einem Synchronisierungsmodul 61a, einem Verknüpfungsmodul 61b, einem Aktivitätsmodul 61c und einem Segmentierungsmodul 61d. Beispielsweise kann das Prozessmedium 10 über einen Zeitraum t von der ersten Sensoreinheit 30 begutachtet werden und es kann, unter Verwendung der Module 61a-61k, beispielsweise ein gemittelter prognostizierten Heizwert Hi,p für diesen Zeitraum t ermittelt werden. Durch eine derartige Begutachtung des Prozessmediums 10 über einen Zeitraum t wird es möglich, Aussagen über den prognostizierten Heizwert Hi,p einer größeren Stoff- bzw. Materialmenge zu treffen.The determination of the predicted heating value H i,p of the process medium 10 initially includes pre-processing of the parameters 35 detected by the first sensor unit 30. The pre-processing takes place in a synchronization module 61a, a linking module 61b, an activity module 61c and a segmentation module 61d. For example, the process medium 10 can be used over a period of time t from the first Sensor unit 30 can be examined and, using the modules 61a-61k, for example an averaged predicted heating value Hi,p can be determined for this period t. Such an assessment of the process medium 10 over a period of time t makes it possible to make statements about the predicted calorific value Hi,p of a larger amount of substance or material.

Fig. 2a zeigt eine Übersicht des Synchronisierungsmoduls 61a für die Synchronisierung der erfassten Parameter 35. Das Synchronisierungsmodul 61a umfasst eine Akquisitionslogik 61a-1 für die Erfassung der Farbbilder von der Farbkamera, eine Akquisitionslogik 61a-2 für die Erfassung der Graustufenbilder von der Monokamera, eine Akquisitionslogik 61a-3 für die Erfassung der Eventbilder von der Eventkamera, eine Akquisitionslogik 61a-4 für die Erfassung der Tiefenbilder von der Stereo/3D Kamera, eine Akquisitionslogik 61a-5 für die Erfassung der Thermalbilder von der Thermalkamera, eine Akquisitionslogik 61a-6 für die Erfassung der Signalbilder von dem Radarsensor, eine Akquisitionslogik 61a-7 für die Erfassung der Spektralbilder von dem Spektralsensor und eine Fusionierlogik 61a-8. Die Fusionierlogik 61a-8 synchronisiert die von den Akquisitionslogiken 61a-1 bis 61a-7 erfassten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen anhand des eindeutigen Zeitstempels. Ferner synchronisiert die Fusionierlogik 61a-8 die von den Akquisitionslogiken 61a-1 bis 61a-7 erfassten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen hinsichtlich einer möglichen Bildverschiebung oder -rotation der erfassten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen, welche sich beispielsweise durch eine unterschiedliche Anordnung der Sensoren der ersten Sensoreinheit 30 ergeben können. Fig. 2a shows an overview of the synchronization module 61a for the synchronization of the recorded parameters 35. The synchronization module 61a includes an acquisition logic 61a-1 for the acquisition of the color images from the color camera, an acquisition logic 61a-2 for the acquisition of the grayscale images from the mono camera, an acquisition logic 61a- 3 for capturing the event images from the event camera, an acquisition logic 61a-4 for capturing the depth images from the stereo/3D camera, an acquisition logic 61a-5 for capturing the thermal images from the thermal camera, an acquisition logic 61a-6 for capturing the Signal images from the radar sensor, an acquisition logic 61a-7 for acquiring the spectral images from the spectral sensor and a fusion logic 61a-8. The fusion logic 61a-8 synchronizes the individual images and/or individual information acquired by the acquisition logics 61a-1 to 61a-7 based on the unique timestamp. Furthermore, the fusion logic 61a-8 synchronizes the individual images and/or individual information captured by the acquisition logics 61a-1 to 61a-7 with regard to a possible image shift or rotation of the captured individual images and/or individual information, which is caused, for example, by a different arrangement of the sensors of the first Sensor unit 30 can result.

Fig. 2b zeigt eine Übersicht des Verknüpfungsmoduls 61b für die Verknüpfung der erfassten Parameter 35 mit Bildaufnahmen des Prozessmediums 10, wobei die Bildaufnahmen beispielsweise Farbbilder oder Graustufenbilder des Prozessmediums 10 umfassen. Der Verknüpfungsmodul 61b erhält die von dem Synchronisierungsmodul 61a verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen. Das Verknüpfungsmodul 61b umfasst eine Detektionslogik 61b-1 für eine Erfassung des Prozessmediums 11. Das Verknüpfungsmodul 61b umfasst ferner eine Fusionierlogik 61b-2 und eine Fusionierlogik 61b-3. Die Fusionierlogik 61b-2 entspricht im Wesentlichen der Fusionierlogik 61a-8 und wird daher nicht erneut beschrieben. Die Fusionierlogik 61b-3 synchronisiert die erfassten Parameter 35 mit den Bildaufnahmen des Prozessmediums 10. Fig. 2b shows an overview of the linking module 61b for linking the recorded parameters 35 with image recordings of the process medium 10, the image recordings comprising, for example, color images or grayscale images of the process medium 10. The linking module 61b receives the individual images and/or individual information processed by the synchronization module 61a. The linking module 61b includes a detection logic 61b-1 for detecting the process medium 11. The linking module 61b further includes a fusion logic 61b-2 and a fusion logic 61b-3. The fusion logic 61b-2 essentially corresponds to the fusion logic 61a-8 and will therefore not be described again. The fusion logic 61b-3 synchronizes the recorded parameters 35 with the image recordings of the process medium 10.

Fig. 2c zeigt eine Übersicht des Aktivitätsmoduls 61c für eine Detektion aktiver Regionen in dem Prozessmedium 11. Das Aktivitätsmodul 61c erhält die von dem Verknüpfungsmodul 61b verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen. Das Aktivitätsmodul 61c umfasst eine Analyselogik 61c-1 für eine Vorverarbeitung der Einzelbilder und/oder Einzelinformationen aus den von der ersten Sensoreinheit 35 erfassten Parameter 35 für eine Bereinigung sowie eine Normalisierung, eine Detektionslogik 61c-2 zur Erfassung aktiver Bildregionen in Farbbildern unter Berücksichtigung eines zeitlichen Verlaufs, eine Detektionslogik 61c-3 zur Erfassung aktiver Bildregionen in Eventbildern unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs, eine Detektionslogik 61c-4 zur Erfassung aktiver Bildregionen in Tiefenbildern unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs, eine Detektionslogik 61c-5 zur Erfassung aktiver Bildregionen in Thermalbildern unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs und eine Fusionierlogik 61c-6 zur Erfassung von adäquaten aktiven Regionen durch die Berücksichtigung der unterschiedlichen Modalitäten aus der Analyselogik 61a-2 sowie den Detektionslogiken 61c-2 bis 61c-5. Fig. 2c shows an overview of the activity module 61c for detecting active regions in the process medium 11. The activity module 61c receives the individual images and/or individual information processed by the linking module 61b. The activity module 61c includes an analysis logic 61c-1 for pre-processing the individual images and/or individual information from the parameters 35 recorded by the first sensor unit 35 for cleansing as well as normalization, a detection logic 61c-2 for detecting active image regions in color images, taking into account a temporal History, a detection logic 61c-3 for detecting active image regions in event images taking the time course into account, a detection logic 61c-4 for detecting active image regions in depth images taking the time course into account, a detection logic 61c-5 for detecting active image regions in thermal images taking into account the time course and a fusion logic 61c-6 for detecting adequate active regions by taking into account the different modalities from the analysis logic 61a-2 and the detection logics 61c-2 to 61c-5.

Fig. 2d zeigt eine Übersicht des Segmentierungsmoduls 61d für eine Detektion von Segmenten in dem Prozessmedium 11. Das Segmentierungsmodul 61d erhält die von der Fusionierlogik 61c-6 des Aktivitätsmoduls 61c verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen. Das Segmentierungsmodul 61d umfasst eine Vorverarbeitungslogik 61d-1 zur Vorverarbeitung der Bilddaten für die Segmentierung, eine Detektionslogik 61d-2 zur Erfassung von Segmenten durch Gruppierung von Texturen, Kanten und Farbverläufen im Farbbild, eine Detektionslogik 61d-3 zur Erfassung von Segmenten durch Gruppierung von Aktivitätssignalen in Eventbildern, eine Detektionslogik 61d-4 zur Erfassung von Segmenten durch Gruppierung von räumlichen Verläufen im Tiefenbild, eine Detektionslogik 61d-5 zur Erfassung von Segmenten durch Gruppierung der Temperaturverläufe im Thermalbild, eine Detektionslogik 61d-6 zur Erfassung von Segmenten durch Neuronale Netz zur Bildsegmentierung basierend auf den Modalitäten aus Farbbild, Graustufenbild, Tiefenbild, Thermalbild, Eventbild, Spektralbild, Radarbild und eine Fusionierlogik 61d-7 zur Erfassung von adäquaten Segmenten durch die Berücksichtigung der Ergebnisse aus den unterschiedlichen Modalitäten aus der Vorverarbeitungslogik 61d-1 sowie den Detektionslogiken 61d-2 bis 61d-6. Fig. 2d shows an overview of the segmentation module 61d for detecting segments in the process medium 11. The segmentation module 61d receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61c-6 of the activity module 61c. The segmentation module 61d includes a preprocessing logic 61d-1 for preprocessing the image data for segmentation, a detection logic 61d-2 for detecting segments by grouping textures, edges and color gradients in the color image, a detection logic 61d-3 for detecting segments by grouping activity signals in event images, a detection logic 61d-4 for capturing segments by grouping spatial gradients in the depth image, a detection logic 61d-5 for capturing segments by grouping the temperature gradients in the thermal image, a detection logic 61d-6 for capturing segments using a neural network for image segmentation based on the modalities of color image, grayscale image, depth image, thermal image, event image, spectral image, radar image and a fusion logic 61d-7 to capture adequate segments through the Taking into account the results from the different modalities from the preprocessing logic 61d-1 and the detection logics 61d-2 to 61d-6.

Die Ermittlung des prognostizierten Heizwerts Hi,p umfasst ferner eine Weiterverarbeitung der von der ersten Sensoreinheit 30 erfassten, vorverarbeiteten Parameter 35. Die Ermittlung des prognostizierten Heizwerts Hi,p umfasst eine Ermittlung mindestens eines von der Körnung des Prozessmediums 10, einer Partikelbeschaffenheit des Prozessmediums 10, einer Staubkonzentration des Prozessmediums 10, einer Feuchtigkeit des Prozessmediums 10, einer Partikelverteilung des Prozessmediums 10, einem kritischen Objekt in dem Prozessmedium 10 oder einem biogenen Anteil des Prozessmediums 10.The determination of the predicted calorific value H i,p further includes further processing of the preprocessed parameters 35 detected by the first sensor unit 30. The determination of the predicted calorific value H i,p includes a determination of at least one of the grain size of the process medium 10, a particle quality of the process medium 10, a dust concentration of the process medium 10, a moisture content of the process medium 10, a particle distribution of the process medium 10, a critical object in the process medium 10 or a biogenic portion of the process medium 10.

Die Module 61 umfassen hierfür mindestens eines von einem Modul 61e für ein Erfassen einer Körnung, einem Modul 61f für ein Erfassen einer Partikelbeschaffenheit, einem Modul 61g für ein Erfassen einer Staubkonzentration, einem Modul 61h für ein Erfassen einer Feuchtigkeit, einem Modul 61i für ein Erfassen einer Partikelgrößenverteilung, einem Modul 61j für ein Erfassen von kritischen Objekten, einem Modul 61k für ein Erfassen eines biogenen Anteils oder einem Moduls 61l für ein Erfassen von Metainformationen.For this purpose, the modules 61 include at least one of a module 61e for detecting a grain size, a module 61f for detecting a particle texture, a module 61g for detecting a dust concentration, a module 61h for detecting a moisture, a module 61i for detecting a particle size distribution, a module 61j for detecting critical objects, a module 61k for detecting a biogenic fraction or a module 61l for detecting metainformation.

Fig. 2e zeigt eine Übersicht des Moduls 61e für das Erfassen der Körnung. Das Modul 61e für das Erfassen der Körnung verwendet beispielsweise das von der Farbbildkamera der ersten Sensoreinheit 30 erfasste Farbbild, um die Körnung des hochvolumigen Stoffstroms 11 auf Grundlage des erfassten Farbbilds zu ermitteln. Für diese Ermittlung der Körnung werden Methoden aus dem Deep Learning sowie aus dem Bereich des Maschinenlernens (engl. "machine learning") kombiniert. Das Modul 61e für das Erfassen der Körnung kann ein eigenes physisches Modul sein. Das Modul 61e für das Erfassen der Körnung kann jedoch auch von der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden und/oder ein integraler Bestandteil der Verarbeitungseinheit 40 sein. Fig. 2e shows an overview of module 61e for detecting the grain. The module 61e for detecting the grain size uses, for example, the color image captured by the color image camera of the first sensor unit 30 to determine the grain size of the high-volume material stream 11 based on the captured color image. To determine the grain size, methods from deep learning and machine learning are combined. The grain detection module 61e may be a separate physical module. However, the module 61e for detecting the grain size can also be executed by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.

Das Modul 61e erhält die von der Fusionierlogik 61c-6 des Aktivitätsmoduls 61c verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen für das Erfassen der Körnung. Das Modul 61e für das Erfassen der Körnung umfasst eine Analyselogik 61e-1 zur Extraktion von sogenannte Quantifizierungsvektoren, die die aktiven Regionen beschreiben, eine Analyselogik 61e-2 für eine Bildung eines Vorhersagemodells basierend auf Quantifizierungsvektoren mit dem Ziel der Klassifizierung der Körnung und eine Analyselogik 61e-3 zur Aufbereitung und Bereitstellung der Resultate zur Körnung. In der Analyselogik 61e-3 wird die Körnung in den aktiven Regionen des Prozessmediums 10 anhand einer absoluten oder relativen Skala klassifiziert. Diese Klassifizierung der Körnung kann beispielsweise in Form eines kontinuierlichen relativen Bereichs von 0.0 (fein) bis 1.0 (grob) oder in einem metrischen Bereich, beispielsweise von 10cm bis 100cm, dargestellt werden.The module 61e receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61c-6 of the activity module 61c for detecting the grain. The module 61e for detecting the grain size includes analysis logic 61e-1 for extracting so-called quantification vectors that describe the active regions, an analysis logic 61e-2 for forming a prediction model based on quantification vectors with the aim of classifying the grain size and an analysis logic 61e-3 for preparing and providing the grain size results. In the analysis logic 61e-3, the grain in the active regions of the process medium 10 is classified using an absolute or relative scale. This classification of grain size can be represented, for example, in the form of a continuous relative range from 0.0 (fine) to 1.0 (coarse) or in a metric range, for example from 10cm to 100cm.

Fig. 2f zeigt eine Übersicht des Moduls 61f für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit. Die Partikelbeschaffenheit umfasst eine Partikelgeschwindigkeit und/oder eine Partikelaktivität. Das Modul 61f für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit verwendet beispielsweise das von der Event-(Ereignis) Kamera der ersten Sensoreinheit 30 erfasste Eventbild, um die Verteilung der Partikelgeschwindigkeit sowie die Ausrichtung der Partikelgeschwindigkeit auf Grundlage des erfassten Eventbilds zu ermitteln. Ferner wird das Eventbild verwendet, um die Aktivität des hochvolumigen Stoffstroms 11 im Beobachtungswinkel der Event-(Ereignis) Kamera zu ermitteln. Für die Ermittlung der Partikelbeschaffenheit werden Methoden aus dem Deep Learning, wie beispielsweise Neuronale Netze, sowie Methoden aus dem Bereich des Maschinenlernens kombiniert, um die Geschwindigkeit, die Ausrichtung und die Aktivität der Partikel zu bestimmen. Das Modul 61f für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit kann ein eigenes physisches Modul sein. Das Modul 61e für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit kann jedoch auch von der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden und/oder ein integraler Bestandteil von Verarbeitungseinheit 40 sein. Fig. 2f shows an overview of the module 61f for detecting the particle properties. The particle condition includes a particle velocity and/or a particle activity. For example, the particle texture detection module 61f uses the event image captured by the event camera of the first sensor unit 30 to determine the distribution of the particle velocity and the orientation of the particle velocity based on the captured event image. Furthermore, the event image is used to determine the activity of the high-volume material stream 11 in the observation angle of the event camera. To determine the particle properties, methods from deep learning, such as neural networks, and methods from the field of machine learning are combined to determine the speed, orientation and activity of the particles. The module 61f for detecting the particle nature can be a separate physical module. However, the module 61e for detecting the particle properties can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.

Das Modul 61f für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit erhält die von der Fusionierlogik 61d-7 des Segmentierungsmoduls 61d verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit. Das Modul 61f für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit umfasst eine Analyselogik 61f-1 zur Bestimmung der Partikelbewegung (u.a. Geschwindigkeit und Ausrichtung) im Farbbild, eine Analyselogik 61f-2 zur Bestimmung der Partikelbewegung (u.a. Geschwindigkeit und Ausrichtung) aus Eventbildern, eine Analyselogik 61f-3 zur Bestimmung der Partikelbewegung (u.a. Geschwindigkeit und Ausrichtung) im Tiefenbild, eine Analyselogik 61f-4 für die Berücksichtigung von zusätzlichen Tracking Methoden, um eine Bewertung von Partikel Geschwindigkeit und Ausrichtung zu ermöglichen, eine Fusionierlogik 61f-5 zur Erfassung von adäquaten Partikeln unter Berücksichtigung der Partikelbewegung für Erstellung einer Verteilung bzgl. Geschwindigkeit, Ausrichtung und Größe und eine Analyselogik 61f-6 für die Bewertung und Bereitstellung von Resultaten der Partikelbeschaffenheit. Die Analyse in dem Modul 61f für das Erfassen der Partikelbeschaffenheit erfolgt beispielsweise mit Hilfe einer Optical Flow Methode unter Verwendung der von der Event-(Ereignis) Kamera der ersten Sensoreinheit 30 empfangenen Farbbildern.The module 61f for detecting the particle properties receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d for detecting the particle properties. The module 61f for detecting the particle properties includes an analysis logic 61f-1 for determining the particle movement (including speed and orientation) in the color image, an analysis logic 61f-2 for determining the particle movement (including speed and orientation) from event images, an analysis logic 61f-3 to determine the particle movement (including speed and orientation) in the depth image, an analysis logic 61f-4 for the Consideration of additional tracking methods to enable an assessment of particle speed and orientation, a fusion logic 61f-5 to capture adequate particles taking into account the particle movement to create a distribution regarding speed, orientation and size and an analysis logic 61f-6 for the Assessment and provision of results of particle properties. The analysis in the module 61f for detecting the particle properties is carried out, for example, with the aid of an optical flow method using the color images received from the event camera of the first sensor unit 30.

Fig. 2g zeigt eine Übersicht des Moduls 61g für das Erfassen der Staubkonzentration. Das Modul 61g für das Erfassen der Staubkonzentration verwendet von der ersten Sensoreinheit 30 erfasste Einzelbilder und/oder Einzelinformationen, um eine Intensität detektierter Staubregionen in dem hochvolumigen Stoffstrom 11 auf Grundlage der erfassten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen zu ermitteln. Für diese Ermittlung der Staubkonzentration werden Methoden aus dem Deep Learning (Neuronale Netze) mit Methoden aus dem Maschinenlernen kombiniert, um die Staubkonzentration zu erfassen. Das Modul 61g für das Erfassen der Staubkonzentration kann ein eigenes physisches Modul sein. Das Modul 61g für das Erfassen der Staubkonzentration kann jedoch auch von der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden und/oder ein integraler Bestandteil von Verarbeitungseinheit 40 sein. Fig. 2g shows an overview of the module 61g for detecting the dust concentration. The module 61g for detecting the dust concentration uses individual images and/or individual information captured by the first sensor unit 30 to determine an intensity of detected dust regions in the high-volume material stream 11 based on the captured individual images and/or individual information. To determine the dust concentration, methods from deep learning (neural networks) are combined with methods from machine learning to record the dust concentration. The dust concentration detection module 61g may be a separate physical module. However, the module 61g for detecting the dust concentration can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.

Das Modul 61g für das Erfassen der Staubkonzentration erhält die von der Fusionierlogik 61d-7 des Segmentierungsmoduls 61d verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen für das Erfassen der Staubkonzentration. Das Modul 61g für das Erfassen der Staubkonzentration umfasst eine Analyselogik 61g-1 zur Identifizierung des Staubgrads aus Farbbildern, eine Analyselogik 61g-2 zur Identifizierung des Staubgrads aus Thermalbilder, eine Analyselogik 61g-3 zur Identifizierung des Staubgrads aus Graustufenbildern, eine Analyselogik 61g-4 zur Identifizierung des Staubgrads aus Radarbildern, eine Analyselogik 61g-5 zur Identifizierung des Staubgrads aus Spektralbildern, eine Analyselogik 61g-6 zur Identifizierung des Staubgrads basierend auf Neuronalen Netzen zur Detektion von diffusen Bildregionen, eine Fusionierlogik 61g-7 zur Erfassung von adäquaten Staubsegmente mit Kennzeichnung der Staubintensität und eine Analyselogik 61g-8 für die Bewertung und Bereitstellung der Resultate zur Staubkonzentration.The module 61g for detecting the dust concentration receives the individual images and/or individual information for detecting the dust concentration processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d. The dust concentration detection module 61g includes an analysis logic 61g-1 for identifying the degree of dust from color images, an analysis logic 61g-2 for identifying the degree of dust from thermal images, an analysis logic 61g-3 for identifying the degree of dust from grayscale images, an analysis logic 61g-4 for identifying the degree of dust from radar images, an analysis logic 61g-5 for identifying the degree of dust from spectral images, an analysis logic 61g-6 for identifying the degree of dust based on neural networks for detecting diffuse image regions, a fusion logic 61g-7 for detecting adequate dust segments with labeling the dust intensity and one Analysis logic 61g-8 for evaluating and providing dust concentration results.

Fig. 2h zeigt eine Übersicht des Moduls 61h für das Erfassen der Feuchtigkeit. Das Modul 61h für das Erfassen der Feuchtigkeit verwendet beispielsweise von der ersten Sensoreinheit 30 erfasste Einzelbilder und/oder Einzelinformationen, um eine Verteilung und Intensität von detektierten Feuchteregionen des hochvolumigen Stoffstroms 11 auf Grundlage der erfassten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen zu ermitteln. Für das Erfassen der Feuchtigkeit werden Methoden aus dem Deep Learning (Neuronale Netze) mit Methoden aus dem mit Methoden aus dem Maschinenlernen kombiniert. Das Modul 61h für das Erfassen der Feuchtigkeit kann ein eigenes physisches Modul sein. Das Modul 61h für das Erfassen der Feuchtigkeit kann jedoch auch von der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden und/oder ein integraler Bestandteil von Verarbeitungseinheit 40 sein. Fig. 2h shows an overview of module 61h for detecting moisture. The module 61h for detecting the moisture uses, for example, individual images and/or individual information captured by the first sensor unit 30 in order to determine a distribution and intensity of detected moisture regions of the high-volume material flow 11 based on the captured individual images and/or individual information. To record moisture, methods from deep learning (neural networks) are combined with methods from machine learning. The moisture sensing module 61h may be a separate physical module. However, the module 61h for detecting the moisture can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.

Das Modul 61h für das Erfassen der Feuchtigkeit beziehungsweise des Feuchtegrads erhält die von der Fusionierlogik 61d-7 des Segmentierungsmoduls 61d verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen für das Erfassen der Feuchtigkeit. Das Erfassen von Regionen mit hohem Feuchtegrad erfolgt durch eine Analyse der Texturbeschaffenheit in den von der Farbbildkamera erfassten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen. Diese Texturbeschaffenheit kann beispielsweise anhand von einem Kontrast, einer Helligkeit und/oder einem Reflexionsgrad in Teilbereichen der Farbbilder bestimmt werden. Das Modul 61h für das Erfassen der Feuchtigkeit umfasst eine Analyselogik 61h-1 zur Identifizierung des Feuchtegrads aus Farbbildern, eine Analyselogik 61h-2 zur Identifizierung des Feuchtegrads aus Thermalbilder, eine Analyselogik 61h-3 zur Identifizierung des Feuchtegrads aus Graustufenbildern, eine Analyselogik 61h-4 zur Identifizierung des Feuchtegrads aus Radarbildern, eine Analyselogik 61h-5 zur Identifizierung des Feuchtegrads aus Spektralbildern, eine Analyselogik 61h-6 zur Identifizierung des Feuchtegrads basierend auf Neuronalen Netzen, eine Fusionierlogik 61h-7 zur Erfassung von adäquaten Segmenten mit Kennzeichnung des Feuchtegrads und eine Analyselogik 61h-8 für die Bewertung und Bereitstellung der Resultate des Feuchtegrads.The module 61h for detecting the humidity or the degree of humidity receives the individual images and/or individual information for detecting the humidity processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d. Regions with a high degree of humidity are detected by analyzing the texture in the individual images and/or individual information captured by the color image camera. This texture quality can be determined, for example, based on a contrast, a brightness and/or a reflectance in partial areas of the color images. The moisture detection module 61h includes an analysis logic 61h-1 for identifying the moisture level from color images, an analysis logic 61h-2 for identifying the moisture level from thermal images, an analysis logic 61h-3 for identifying the moisture level from grayscale images, an analysis logic 61h-4 for identifying the degree of humidity from radar images, an analysis logic 61h-5 for identifying the degree of humidity from spectral images, an analysis logic 61h-6 for identifying the degree of humidity based on neural networks, a fusion logic 61h-7 for detecting adequate segments with identification of the degree of humidity and an analysis logic 61h-8 for assessing and providing moisture level results.

Fig. 2i zeigt eine Übersicht des Moduls 61i für das Erfassen der Partikelgrößenverteilung. Das Modul 61i für das Erfassen der Partikelgrößenverteilung verwendet beispielsweise von der ersten Sensoreinheit 30 erfasste Einzelbilder und/oder Einzelinformationen, um eine Verteilung der Partikelgröße des hochvolumigen Stoffstroms 11 auf Grundlage der erfassten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen zu ermitteln. Für dieses Erfassen der Partikelgrößenverteilung werden Methoden aus dem Deep Learning (Neuronale Netze) mit Methoden aus dem Maschinenlernen kombiniert. Das Modul 61i für das Erfassen der Partikelgrößenverteilung kann ein eigenes physisches Modul sein. Das Modul 61i für das Erfassen der Partikelgrößenverteilung kann jedoch auch von der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden und/oder ein integraler Bestandteil von Verarbeitungseinheit 40 sein. Fig. 2i shows an overview of the module 61i for recording the particle size distribution. The module 61i for recording the particle size distribution uses, for example, individual images and/or individual information captured by the first sensor unit 30 to determine a distribution of the particle size of the high-volume material stream 11 based on the captured individual images and/or individual information. To record the particle size distribution, methods from deep learning (neural networks) are combined with methods from machine learning. The module 61i for detecting the particle size distribution can be a separate physical module. However, the module 61i for detecting the particle size distribution can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.

Das Modul 61i für das Erfassen der Partikelgrößenverteilung erhält die von der Fusionierlogik 61d-7 des Segmentierungsmoduls 61d verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen für das Erfassen der Partikelgrößenverteilung. Das Modul 61i für das Erfassen der Partikelgrößenverteilung umfasst eine Analyselogik 61i-1 für die Verknüpfung der Segmentierungsresultate mit 3D Tiefeninformation für eine Detektion von potenziellen Partikelkandidaten mit dazugehöriger Schätzung der räumlichen Dimensionen der Partikelkandidaten, eine Fusionierlogik 61i-2 zur Erfassung von adäquaten Partikeln mit Kennzeichnung der Partikelgröße und eine Analyselogik 61i-3 für die Bewertung und Bereitstellung der Resultate der Partikelgrößenverteilung.The module 61i for detecting the particle size distribution receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d for detecting the particle size distribution. The module 61i for detecting the particle size distribution includes an analysis logic 61i-1 for linking the segmentation results with 3D depth information for a detection of potential particle candidates with an associated estimate of the spatial dimensions of the particle candidates, a fusion logic 61i-2 for detecting adequate particles with identification of the Particle size and analysis logic 61i-3 for evaluating and providing the results of the particle size distribution.

Fig. 2j zeigt eine Übersicht des Moduls 61j für das Erfassen von kritischen Objekten. Das Modul 61j für das Erfassen von kritischen Objekten verwendet von der ersten Sensoreinheit 30 erfasste Einzelbilder und/oder Einzelinformationen, um kritische Objekte in dem hochvolumigen Stoffstrom 11 auf Grundlage der erfassten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen zu ermitteln. Für dieses Erfassen von kritischen Objekten werden Methoden aus dem Deep Learning (Neuronale Netze) mit Methoden aus dem Maschinenlernen kombiniert. Das Modul 61j für das Erfassen von kritischen Objekten kann ein eigenes physisches Modul sein. Das Modul 61j für das Erfassen von kritischen Objekten kann jedoch auch von der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden und/oder ein integraler Bestandteil von Verarbeitungseinheit 40 sein. Fig. 2j shows an overview of the module 61j for detecting critical objects. The module 61j for detecting critical objects uses individual images and/or individual information captured by the first sensor unit 30 to determine critical objects in the high-volume material stream 11 based on the captured individual images and/or individual information. To detect critical objects, methods from deep learning (neural networks) are combined with methods from machine learning. The critical object detection module 61j may be a separate physical module. However, the module 61j for detecting critical objects can also be executed by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.

Das Modul 61j für das Erfassen von kritischen Objekten erhält die von der Fusionierlogik 61d-7 des Segmentierungsmoduls 61d verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen für das Erfassen von kritischen Objekten. Das Modul 61j für das Erfassen von kritischen Objekten umfasst eine Analyselogik 61j-1 für die Verknüpfung der Segmentierungsresultate mit 3D Tiefeninformation für eine Objektkandidaten mit dazugehöriger Schätzung der räumlichen Dimensionen der Objektkandidaten, eine Fusionierlogik 61j-2 zur Erfassung von adäquaten Partikeln mit Kennzeichnung der Partikelgröße und eine Analyselogik 61j-3 für die Bewertung und Bereitstellung der Resultate der Partikelgrößenverteilung.The critical object detection module 61j receives the individual images and/or processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d Individual information for detecting critical objects. The module 61j for detecting critical objects includes an analysis logic 61j-1 for linking the segmentation results with 3D depth information for an object candidate with an associated estimate of the spatial dimensions of the object candidates, a fusion logic 61j-2 for detecting adequate particles with identification of the particle size and an analysis logic 61j-3 for evaluating and providing the results of the particle size distribution.

Fig. 2k zeigt eine Übersicht des Moduls 61k für das Erfassen des biogenen Anteils. Für das Erfassen des biogenen Anteils werden Methoden aus dem Deep Learning (Neuronale Netze) mit Methoden aus dem mit Methoden aus dem Maschinenlernen kombiniert. Das Modul 61k für das Erfassen des biogenen Anteils kann ein eigenes physisches Modul sein. Das Modul 61k für das Erfassen des biogenen Anteils kann jedoch auch von der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden und/oder ein integraler Bestandteil von Verarbeitungseinheit 40 sein. Fig. 2k shows an overview of module 61k for recording the biogenic portion. To record the biogenic component, methods from deep learning (neural networks) are combined with methods from machine learning. The module 61k for detecting the biogenic portion can be its own physical module. However, the module 61k for detecting the biogenic portion can also be carried out by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.

Das Modul 61k für das Erfassen des biogenen Anteils erhält die von der Fusionierlogik 61d-7 des Segmentierungsmoduls 61d verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen für das Erfassen des biogenen Anteils. Das Erfassen von Regionen mit hohem biogenem Anteil erfolgt durch eine Analyse der Texturbeschaffenheit in den von der Farbbildkamera erfassten Farbbildern. Diese Texturbeschaffenheit kann beispielsweise anhand von einem Kontrast, einer Helligkeit und/oder einem Reflexionsgrad in Teilbereichen der Farbbilder bestimmt werden. Das Modul 61k für das Erfassen des biogenen Anteils umfasst eine Analyselogik 61k-1 zur Identifizierung des biogenen Anteils aus Farbbildern, eine Analyselogik 61k-2 zur Identifizierung des biogenen Anteils aus Thermalbildern, eine Analyselogik 61k-3 zur Identifizierung des biogenen Anteils aus Graustufenbildern, eine Analyselogik 61k-4 zur Identifizierung des biogenen Anteils aus Radarbildern, eine Analyselogik 61k-5 zur Identifizierung des biogenen Anteils aus Spektralbildern, eine Analyselogik 61k-6 zur Identifizierung des biogenen Anteils basierend auf Neuronalen Netzen, eine Fusionierlogik 61k-7 zur Erfassung von adäquaten Segmenten mit Kennzeichnung des biogenen Anteils und eine Analyselogik 61k-8 für die Bewertung und Bereitstellung der Resultate des biogenen Anteils.The module 61k for detecting the biogenic portion receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61d-7 of the segmentation module 61d for detecting the biogenic portion. Regions with a high biogenic content are detected by analyzing the texture in the color images captured by the color image camera. This texture quality can be determined, for example, based on a contrast, a brightness and/or a reflectance in partial areas of the color images. The module 61k for detecting the biogenic portion includes an analysis logic 61k-1 for identifying the biogenic portion from color images, an analysis logic 61k-2 for identifying the biogenic portion from thermal images, an analysis logic 61k-3 for identifying the biogenic portion from grayscale images, a Analysis logic 61k-4 for identifying the biogenic portion from radar images, an analysis logic 61k-5 for identifying the biogenic portion from spectral images, an analysis logic 61k-6 for identifying the biogenic portion based on neural networks, a fusion logic 61k-7 for detecting adequate segments with identification of the biogenic portion and an analysis logic 61k-8 for evaluating and providing the results of the biogenic portion.

Fig. 2l zeigt eine Übersicht des Moduls 61l für das Erfassen der Metadaten. Das Modul 61l für das Erfassen der Metadaten kann ein eigenes physisches Modul sein. Das Modul 61k für Erfassen der Metadaten kann jedoch auch von der Verarbeitungseinheit 40 ausgeführt werden und/oder ein integraler Bestandteil von Verarbeitungseinheit 40 sein. Fig. 2l shows an overview of module 61l for collecting metadata. The module 61l for collecting the metadata can be a separate physical module. However, the module 61k for acquiring the metadata can also be executed by the processing unit 40 and/or be an integral part of the processing unit 40.

Das Modul 61k für das Erfassen der Metadaten erhält die von der Fusionierlogik 61b-3 des Verknüpfungsmoduls 61b verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen für das Erfassen der Metadaten. Das Modul 61k für das Erfassen der Metadaten umfasst eine Erfassungslogik 611-1 für Informationen aus externen Datenquellen (z.B. Wetter, Saison) unter Berücksichtigung der Zeit und Lokalität der Sensordatenaufnahmen, eine Erfassungslogik 61l-2 für Systeminformationen der thermischen Verwertungsanlage (z.B. Verbrennungsdaten, Emissionsdaten) unter Berücksichtigung der Zeit und Lokalität der Sensordatenaufnahmen und eine Fusionierungslogik 61l-3 für eine Zusammenfassung der Information, um die Metadaten für weitere Analysen zur Verfügung zu stellen.The module 61k for capturing the metadata receives the individual images and/or individual information processed by the fusion logic 61b-3 of the linking module 61b for capturing the metadata. The module 61k for capturing the metadata includes a capture logic 611-1 for information from external data sources (e.g. weather, season) taking into account the time and location of the sensor data recordings, a capture logic 61l-2 for system information from the thermal utilization plant (e.g. combustion data, emissions data) taking into account the time and location of the sensor data recordings and a fusion logic 61l-3 for a summary of the information to make the metadata available for further analysis.

Das Modul 61k für das Erfassen der Metadaten verwendet beispielsweise von dem Datenverarbeitungsserver 40b erfasste Systeminformationen des Systems 1 oder beispielsweise Wetterinformationen, um mit den erfassten Resultaten der Module 61a-61k verknüpfte Informationen zu erhalten. Systeminformationen und externe Information werden mit Resultaten der Module über Lokalität und zeitlichen Verlauf verknüpft und synchronisiert, um diese Metainformationen für weitergehenden Analysen zur Verfügung zu stellen.The module 61k for acquiring the metadata uses, for example, system information of the system 1 acquired by the data processing server 40b or, for example, weather information, in order to obtain information linked to the acquired results of the modules 61a-61k. System information and external information are linked and synchronized with the results of the modules via locality and time history in order to make this meta-information available for further analysis.

Durch eine Zusammenführung der Rohdaten der Module 61a-61k in einem oder mehreren Vorhersagemodellen ist es möglich, kontinuierlich den Heizwert Hi des hochvolumigen Stoffstroms 11 zu prognostizieren. Die Prognose des prognostizierten Heizwerts Hi,p basiert auf den durch die erste Sensoreinheit 30 ermittelten Parametern 35 des Prozessmediums 10 umfassend den hochvolumigen Stoffstrom 11. Die Prognose des prognostizierten Heizwerts Hi,p erfolgt dabei unter Verwendung der Module 61a-61k. Die erfassten und in den Modulen 61a-61k zur Bewertung der Parameter 35 des Stoffstroms verarbeiteten Einzelbilder und/oder Einzelinformationen ermöglichen es der Prognoseeinheit 60, eine zuverlässige Aussage über einen prognostizierten Heizwerts Hi,p des aufgenommenen Prozessmediums 10 abzugeben. Dieser prognostizierten Heizwert Hi,p kann beispielsweise für einen bestimmten Abschnitt des Prozessmediums 10 ermittelt werden.By combining the raw data from the modules 61a-61k in one or more prediction models, it is possible to continuously predict the calorific value H i of the high-volume material stream 11. The forecast of the predicted calorific value H i,p is based on the parameters 35 of the process medium 10, which are determined by the first sensor unit 30, comprising the high-volume material flow 11. The forecast of the predicted calorific value H i,p is carried out using the modules 61a-61k. The individual images and/or individual information processed in the modules 61a-61k to evaluate the parameters 35 of the material flow enable the Prognosis unit 60 to provide a reliable statement about a predicted calorific value H i,p of the recorded process medium 10. This predicted heating value H i,p can be determined, for example, for a specific section of the process medium 10.

Durch die Prognose des prognostizierten Heizwert Hi,p können die Verbrennung des Prozessmediums 10 in der Brennkammer 50 und deren Parameter antizipiert werden, bevor die Verbrennung des Prozessmediums tatsächlich erfolgt. Dies ermöglicht eine proaktive Steuerung des Verbrennungsprozesses in der Brennkammer 50. Beispielsweise können dem Prozessmedium 10 brandbeschleunigende oder brandverzögernde Zusätze hinzugefügt werden oder es können beispielsweise Parameter des Verbrennungsprozesses in der Brennkammer 50 wie eine Sauerstoffzufuhr proaktiv angepasst werden. Eine proaktive Steuerung ermöglicht es demnach, dass die Zusammensetzung des Prozessmediums 10 für die Zuführung in die Brennkammer 50 aktiv geändert werden kann, um somit die thermische Verwertung im optimalen Verbrennungsheizwertband der Brennkammer 50 zu ermöglichen (siehe auch die weiteren Ausgestaltungen des Systems, welche diese Steuerung der Zusammensetzung mittels einer Zusammensetzungssteuereinheit 20 oder einem Pufferspeicher 25 ermöglichen).By predicting the predicted calorific value H i,p, the combustion of the process medium 10 in the combustion chamber 50 and its parameters can be anticipated before the process medium is actually burned. This enables proactive control of the combustion process in the combustion chamber 50. For example, fire-accelerating or fire-retarding additives can be added to the process medium 10 or, for example, parameters of the combustion process in the combustion chamber 50, such as oxygen supply, can be proactively adjusted. A proactive control therefore makes it possible for the composition of the process medium 10 for supply into the combustion chamber 50 to be actively changed in order to enable thermal utilization in the optimal combustion calorific value range of the combustion chamber 50 (see also the further configurations of the system which use this control the composition by means of a composition control unit 20 or a buffer memory 25).

Die Prognose des prognostizierten Heizwert Hi,p ermöglicht es hierdurch, den Anlagenverscheiß und somit die Wartungskosten für dem Betrieb von thermischen Verwertungsanlagen zu reduzieren. Zudem kann durch die Prognose des prognostizierten Heizwert Hi,p die Brennkammer 50 im optimalen Verbrennungsheizwertband betrieben werden und hierdurch einen optimalen Durchsatz (in Tonnen) des Prozessmedium 10 in die Brennkammer 50 ermöglichen, wodurch wiederum die bestmögliche kommerzielle Nutzung des Prozessmediums 10 ermöglicht wird.The forecast of the predicted calorific value H i,p makes it possible to reduce system wear and thus the maintenance costs for the operation of thermal recycling plants. In addition, by predicting the predicted calorific value H i,p, the combustion chamber 50 can be operated in the optimal combustion calorific value band and thereby enable an optimal throughput (in tons) of the process medium 10 into the combustion chamber 50, which in turn enables the best possible commercial use of the process medium 10.

Fig. 3 zeigt schematische Darstellung eines Systems 2 für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts Hi,p. Das System 2 entspricht im Wesentlichen dem System 1. Diejenigen Komponenten des Systems 2, die im Wesentlichen denjenigen des Systems 1 entsprechen, werden nicht erneut beschrieben. Für diejenigen Komponenten des Systems 2, die im Wesentlichen denjenigen des Systems 1 entsprechen, werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Das System 2 umfasst gegenüber dem System 1 ferner mindestens die Brennkammer 50 und eine Zusammensetzungssteuereinheit 20. Fig. 3 shows a schematic representation of a system 2 for a calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value H i,p . System 2 essentially corresponds to system 1. Those components of system 2 that essentially correspond to those of system 1 will not be described again. The same reference numbers are used for those components of system 2 that essentially correspond to those of system 1 used. Compared to system 1, system 2 further comprises at least the combustion chamber 50 and a composition control unit 20.

Die Zusammensetzung des hochvolumigen Stoffstroms 11 bestimmt beispielsweise über eine Eignung für eine thermische Verwertung. Bei der thermischen Verwertung wird der hochvolumige Stoffstrom 11 der Brennkammer 50 zugeführt und zu einem thermisch verwerteten Prozessmedium 12 verwertet. Die thermische Verwertung des hochvolumigen Stoffstroms 11 umfasst eine Verbrennung des hochvolumigen Stoffstroms 11 in der Brennkammer 50. Das thermisch verwertete Prozessmedium besteht aus einer festen Phase 13 und einer gasförmigen Phase 14. Die feste Phase 13 wird üblicherweise entsorgt, wohingegen die gasförmige Phase 14 zur Energie- und Wärmerzeugung an einen Dampferzeuger geleitet wird. Nach Abkühlung an dem Dampferzeuger wird die gasförmige Phase 14 einem oder mehreren Reinigungsschritten zugeführt und anschließend an die Umgebungsluft abgegeben.The composition of the high-volume material stream 11 determines, for example, its suitability for thermal utilization. During thermal recycling, the high-volume material stream 11 is fed to the combustion chamber 50 and converted into a thermally recycled process medium 12. The thermal utilization of the high-volume material stream 11 includes combustion of the high-volume material stream 11 in the combustion chamber 50. The thermally utilized process medium consists of a solid phase 13 and a gaseous phase 14. The solid phase 13 is usually disposed of, whereas the gaseous phase 14 becomes energy - and heat generation is directed to a steam generator. After cooling on the steam generator, the gaseous phase 14 is fed to one or more cleaning steps and then released into the ambient air.

Die Verbrennung hochvolumige Stoffstrom 11 kann beispielsweise durch Zugabe von Luftsauerstoff oder brandbeschleunigenden Zusatzmitteln erfolgen. Zwischen einem Zeitpunkt der Erfassung des mindesten einen Parameters 35 des hochvolumigen Stoffstroms 11 und einem Zeitpunkt der thermischen Verwertung des hochvolumigen Prozessstroms 11 in der Brennkammer 50 vergehen üblicherweise 30 - 90 Minuten (Verbrennungszeitfenster). Aus diesem Umstand wird das Verbrennungszeitfensters des Prozessmediums für prognostizierte Heizwerte berücksichtigt. Um die thermische Verwertung des hochvolumigen Stoffstroms 11 proaktiv steuern zu können, verfügt das System 2 über die Zusammensetzungssteuereinheit 20The combustion of high-volume material stream 11 can be carried out, for example, by adding atmospheric oxygen or fire-accelerating additives. Between a time when the at least one parameter 35 of the high-volume material stream 11 is recorded and a time when the high-volume process stream 11 is thermally utilized in the combustion chamber 50, 30 - 90 minutes usually pass (combustion time window). For this reason, the combustion time window of the process medium is taken into account for predicted heating values. In order to be able to proactively control the thermal utilization of the high-volume material stream 11, the system 2 has the composition control unit 20

Die Zusammensetzungssteuereinheit 20 steuert die Zusammensetzung des hochvolumigen Stoffstroms 11 vor der Zuführung in die Brennkammer 50. Die Zusammensetzungssteuereinheit 20 ermöglicht es, den Heizwert Hi des hochvolumigen Stoffstroms 11 gezielt zu steuern. Hierdurch wird der thermische Verwertungsprozess optimiert und die Zugabe der brandbeschleunigenden Zusatzmittel kann reduziert bzw. besonders vorteilhaft vermieden werden. Diese Steuerung des hochvolumigen Stoffstroms 11 erfolgt unter Berücksichtigung des von der Prognoseeinheit 60 prognostizierten Heizwerts Hi,p.The composition control unit 20 controls the composition of the high-volume material stream 11 before it is fed into the combustion chamber 50. The composition control unit 20 makes it possible to specifically control the calorific value H i of the high-volume material stream 11. This optimizes the thermal utilization process and the addition of fire-accelerating additives can be reduced or particularly advantageously avoided. This control of the high-volume material flow 11 takes place taking into account the calorific value H i,p predicted by the forecasting unit 60.

Die Zusammensetzungssteuereinheit 20 kann beispielsweise als Aussonderungsvorrichtung ausgestaltet sein. In dieser Ausgestaltung sondert Zusammensetzungssteuereinheit 20 Bestandteile des hochvolumigen Stoffstroms 11 aus, welche eine nachteilige Auswirkung auf den prognostizierten Heizwert Hi,p des hochvolumigen Stoffstroms 11 haben. Beispielsweise ist die Zusammensetzungssteuereinheit 20 in der Lage, Bestandteile des hochvolumigen Stoffstroms 11 auszusondern, bei denen ein mindestens Parameter 35 durch mindestens einen der Module 61 als für den thermischen Verwertungsprozess nachteilig ermittelt wurde.The composition control unit 20 can be designed, for example, as a separation device. In this embodiment, composition control unit 20 separates out components of the high-volume material stream 11 that have a detrimental effect on the predicted calorific value H i,p of the high-volume material stream 11. For example, the composition control unit 20 is able to separate out components of the high-volume material stream 11 in which at least one parameter 35 was determined by at least one of the modules 61 to be disadvantageous for the thermal recycling process.

Das System 2 umfasst ferner die zweite Sensoreinheit 55. Die zweite Sensoreinheit 55 ist eingerichtet, um den tatsächlichen Heizwert Hi,t des thermisch verwerteten Prozessmediums 12 auf Grundlage erfasster und auf die thermische Verwertung des hochvolumigen Stoffstroms 11 bezogener Parameter der Brennkammer 50 zu ermitteln. Die zweite Sensoreinheit 55 ist bevorzugt an der Brennkammer 50 angeordnet und erfasst die Parameter der thermischen Verwertung des hochvolumigen Stoffstroms 11 bei der Verbrennung in der Brennkammer 50. Für die Ermittlung werden u.a. folgende Verbrennungsparameter betrachtet: Primärluft und Sekundärluft des Volumenstroms, Primärluft Druck (z.B. an Rostzone), Heizöl- und/oder Gasverbrauch, Dampf zum Primärluftvorwärmer, Frischdampfmenge, Primärluft Temperatur, CO-Kesselaustritt, CO2 Kesselaustritt, HCL-Kesselaustritt, SO2 Kesselaustritt, Sauerstoffgehalt Kesselaustritt, Feuchte Kesselaustritt, NOx Kesselaustritt, Volumenstrom, Kranwaagendurchsatz, Tagesdurchsatz. Die Verbrennungsparameter werden zusammen mit den Erfassungen der Module 61 fusioniert, um eine gesamteinheitliche Repräsentation aus Verbrennungsparameter also auch sensorische Wahrnehmung für eine adäquate Vorhersagemodellierung der Heizwertprognose zu ermöglichen.The system 2 further comprises the second sensor unit 55. The second sensor unit 55 is set up to determine the actual calorific value Hi,t of the thermally utilized process medium 12 on the basis of recorded parameters of the combustion chamber 50 that are related to the thermal utilization of the high-volume material stream 11. The second sensor unit 55 is preferably arranged on the combustion chamber 50 and records the parameters of the thermal utilization of the high-volume material stream 11 during combustion in the combustion chamber 50. The following combustion parameters, among others, are considered for the determination: primary air and secondary air of the volume flow, primary air pressure (e.g Rust zone), heating oil and/or gas consumption, steam to the primary air preheater, live steam quantity, primary air temperature, CO boiler outlet, CO2 boiler outlet, HCL boiler outlet, SO2 boiler outlet, oxygen content boiler outlet, moisture boiler outlet, NOx boiler outlet, volume flow, crane scale throughput, daily throughput. The combustion parameters are merged together with the recordings of the modules 61 in order to enable an overall uniform representation of combustion parameters, including sensory perception, for adequate predictive modeling of the calorific value forecast.

Die Kombination der erfassten Parameter 35, der Bewertungen aus dem Modulen 61 und den von der zweiten Sensoreinheit 55 erfassten Verbrennungsparametern ermöglicht es der Prognoseeinheit 60, den prognostizierten Heizwert Hi,p vorherzusagen. Bevorzugt ist die Prognoseeinheit 60 in der Lage, für jedes eingehende Medium (bspw. einzelne Anlieferungen des Proessmediums 11) den prognostizierten Heizwert Hi,p in einem zukünftigen Zeitfenster (60-90min) vorherzugsagen. Dadurch entstehen zukünftige Heizwerte mit überlappenden Zeitfenstern in der Zukunft. Somit kann für einen speziellen Zeitpunkt in der Zukunft der prognostizierte Heizwert Hi,p anhand der überlappenden Heizwertprognosen durch Fusion ermittelt werden.The combination of the recorded parameters 35, the evaluations from the module 61 and the combustion parameters recorded by the second sensor unit 55 enables the forecasting unit 60 to predict the predicted calorific value H i,p . The forecasting unit 60 is preferably able to predict the predicted calorific value H i,p in a future time window (60-90 minutes) for each incoming medium (e.g. individual deliveries of the process medium 11). This creates future ones Calorific values with overlapping time windows in the future. Thus, for a specific point in time in the future, the predicted calorific value H i,p can be determined by fusion based on the overlapping calorific value forecasts.

Die Prognoseeinheit 60 umfasst den trainierten Maschinenlernalgorithmus 60a. Der trainierte Maschinenlernalgorithmus 60a kann dazu verwendet werden, die Heizwertprognose mittels der Agenten 61 kontinuierlich anzupassen und die Prognosegenauigkeit zu verbessern. Hierfür wird das trainierte Vorhersagemodell zur Heizwertprognose kontinuierlich während des Bertriebs des trainierten Maschinenlernalgorithmus 60a aktualisiert (engl. "incremental online learning"), um Schwankungen in der Zusammensetzung des Prozessmediums 10 über Zeit im Modell zu berücksichtigen und einen Drift beziehungsweise ein Abweichen des Modells vorzubeugen (engl. "concept drift").The forecasting unit 60 includes the trained machine learning algorithm 60a. The trained machine learning algorithm 60a can be used to continuously adjust the calorific value forecast using the agents 61 and to improve the forecast accuracy. For this purpose, the trained prediction model for heating value prediction is continuously updated during the operation of the trained machine learning algorithm 60a ("incremental online learning") in order to take fluctuations in the composition of the process medium 10 over time into account in the model and to prevent drift or deviation of the model ( English "concept drift").

Fig. 4 zeigt schematische Darstellung des Systems 2 für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts Hi,p umfassend eine zweite Ausgestaltung der Zusammensetzungssteuereinheit 20. Die Zusammensetzungssteuereinheit 20 der zweiten Ausgestaltung kann beispielsweise als Pufferspeicher 25 ausgeführt sein. Dieser Pufferspeicher 25 umfasst eine Vielzahl von Bunkern 25a-25d welche für eine Pufferung oder Zwischenlagerung des hochvolumigen Stoffstroms 11 ausgestaltet sind. Die Zusammensetzungssteuereinheit 20 steuert in dieser zweiten Ausgestaltung den hochvolumigen Prozessstrom 11 derart, dass in den Bunkern 25a-25d Prozessmedien 10 mit im Wesentlichen homogenen prognostizierten Heizwerten Hi,p_a-d zwischengespeichert werden. Durch die Zusammensetzungssteuereinheit 20 werden die Prozessmedien 10 bedarfsgerecht der Brennkammer 50 zugeführt, um eine gleichbleibende thermische Verwendung des Prozessmediums 10 zu ermöglichen. Die bedarfsgerechte Zuführung der Prozessmedien 10 aus den Bunkern 25a-25d erfolgt unter Verwendung der prognostizierten Heizwerte Hi,p_a-d der Prozessmedien in den Bunkern 25a-25d. Fig. 4 shows a schematic representation of the system 2 for a calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value H i,p comprising a second embodiment of the composition control unit 20. The composition control unit 20 of the second embodiment can be designed, for example, as a buffer storage 25. This buffer storage 25 includes a large number of bunkers 25a-25d which are designed for buffering or intermediate storage of the high-volume material flow 11. In this second embodiment, the composition control unit 20 controls the high-volume process stream 11 in such a way that process media 10 with essentially homogeneous predicted heating values H i,p_a-d are temporarily stored in the bunkers 25a-25d. The composition control unit 20 supplies the process media 10 to the combustion chamber 50 as needed in order to enable consistent thermal use of the process medium 10. The process media 10 is supplied as needed from the bunkers 25a-25d using the predicted heating values H i,p_a-d of the process media in the bunkers 25a-25d.

Fig. 5 ist Prozessablaufdiagramm darstellend ein Verfahren 100 für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts Hi,p von einem Prozessmedium 10. Das Verfahren 100 umfasst ein Bereitstellen in Schritt S100 des Prozessmediums 10 durch eine Zuführeinheit 15. Das Verfahren 100 umfasst ferner ein Erfassen in Schritt S110 mindestens eines Parameters 35 des Prozessmediums 10 mittels der ersten Sensoreinheit 35. Fig. 5 is a process flow diagram depicting a method 100 for determining a predicted heating value H i,p of a process medium 10. The method 100 includes providing the process medium 10 in step S100 by a Feed unit 15. The method 100 further comprises detecting in step S110 at least one parameter 35 of the process medium 10 by means of the first sensor unit 35.

Das Verfahren 100 umfasst zudem ein Ermitteln in Schritt S120 des prognostizierten Heizwerts Hi,p auf Grundlage der erfassten Parameter 35 des bereitgestellten Prozessmediums 10 in der Verarbeitungseinheit 40 mittels der Prognoseeinheit 60. Das Ermitteln des prognostizierten Heizwerts Hi,p auf Grundlage der erfassten Parameter 35 erfolgt durch die Prognoseeinheit 60 unter Verwendung der Module 61.The method 100 also includes determining in step S120 the predicted calorific value H i,p based on the detected parameters 35 of the provided process medium 10 in the processing unit 40 by means of the forecasting unit 60. Determining the predicted calorific value H i,p based on the detected parameters 35 is carried out by the forecasting unit 60 using the modules 61.

Fig. 6 ist ein Prozessablaufdiagramm darstellend ein computerimplementiertes Verfahren 200 für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts Hi,p. Fig. 6 is a process flow diagram depicting a computer-implemented method 200 for calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value H i,p .

Das computerimplementierte Verfahren 200 umfasst ein Bereitstellen in Schritt S200 eines Prozessmediums 10 durch eine Zuführeinheit 15. Das Bereitstellen in Schritt S200 entspricht im Wesentlichen dem Bereitstellen in Schritt S100.The computer-implemented method 200 includes providing in step S200 a process medium 10 by a supply unit 15. Providing in step S200 essentially corresponds to providing in step S100.

Das computerimplementierte Verfahren 200 umfasst ferner ein Erfassen in Schritt S210 mindestens eines Parameters 35 des Prozessmediums 10 mittels der ersten Sensoreinheit 35. Das Erfassen in Schritt S210 entspricht im Wesentlichen dem Erfassen in Schritt S110.The computer-implemented method 200 further includes detecting in step S210 at least one parameter 35 of the process medium 10 by means of the first sensor unit 35. The detecting in step S210 essentially corresponds to the detecting in step S110.

Das computerimplementierte Verfahren 200 umfasst zudem ein Ermitteln in Schritt S220 des prognostizierten Heizwerts Hi,p auf Grundlage der erfassten Parameter 35 des bereitgestellten Prozessmediums 10 in der Verarbeitungseinheit 40 mittels der Prognoseeinheit 60. Das Ermitteln in Schritt S220 entspricht im Wesentlichen dem Ermitteln in Schritt S120.The computer-implemented method 200 also includes determining in step S220 the predicted heating value H i,p based on the recorded parameters 35 of the provided process medium 10 in the processing unit 40 by means of the forecasting unit 60. The determining in step S220 essentially corresponds to the determining in step S120 .

Das computerimplementierte Verfahren 200 umfasst gegenüber dem Verfahren 100 zusätzlich ein Steuern in Schritt S225 einer Zusammensetzung des bereitgestellten Prozessmediums 10 mittels einer Zusammensetzungssteuereinheit 20 unter Verwendung des prognostizierten Heizwerts Hi,p des bereitgestellten Prozessmediums 10.Compared to the method 100, the computer-implemented method 200 additionally includes controlling in step S225 a composition of the provided process medium 10 by means of a composition control unit 20 using the predicted calorific value H i,p of the provided process medium 10.

Das computerimplementierte Verfahren 200 umfasst ferner ein thermisches Verwerten in Schritt S230 des bereitgestellten Prozessmediums 10 in der Brennkammer 50 zu einem thermisch verwerteten Prozessmedium 12.The computer-implemented method 200 further includes thermal utilization in step S230 of the provided process medium 10 in the combustion chamber 50 to form a thermally utilized process medium 12.

Das computerimplementierte Verfahren 200 umfasst zudem ein Erfassen in Schritt S240 eines tatsächlichen Heizwerts Hi,t des thermisch verwerteten Prozessmediums 12 mittels einer zweiten Sensoreinheit 55.The computer-implemented method 200 also includes detecting in step S240 an actual calorific value Hi,t of the thermally utilized process medium 12 by means of a second sensor unit 55.

Das computerimplementierte Verfahren 200 umfasst zudem ein Trainieren in Schritt S250 des Maschinenlernalgorithmus 60a unter Berücksichtigung des tatsächlichen Heizwerts Hi,t des thermisch verwerteten Prozessmediums 12 und des prognostizierten Heizwerts Hi,p des Prozessmediums 10. Das Trainieren S250 der Prognoseeinheit 60 unter Berücksichtigung des tatsächlichen Heizwerts Hi,t des thermisch verwerteten Prozessmediums 10 und des prognostizierten Heizwerts Hi,p des thermisch verwerteten Prozessmedium 12 umfasst einen iterativen Vergleich des tatsächlichen Heizwerts Hi,t und des prognostizierten Heizwerts Hi,p durch die Verarbeitungseinheit 40.The computer-implemented method 200 also includes training in step S250 of the machine learning algorithm 60a, taking into account the actual calorific value Hi,t of the thermally utilized process medium 12 and the predicted calorific value H i,p of the process medium 10. Training S250 of the forecasting unit 60 taking into account the actual calorific value Hi,t of the thermally utilized process medium 10 and the predicted calorific value H i,p of the thermally utilized process medium 12 includes an iterative comparison of the actual calorific value Hi,t and the predicted calorific value H i,p by the processing unit 40.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Systemsystem
22
Systemsystem
1010
ProzessmediumProcess medium
1111
hochvolumiger Stoffstromhigh-volume material flow
1212
thermisch verwertetes Prozessmediumthermally recycled process medium
1313
feste Phasesolid phase
1414
gasförmige Phasegaseous phase
1515
ZuführeinheitFeeding unit
2020
ZusammensetzungssteuereinheitComposition control unit
2525
PufferspeicherBuffer memory
3030
erste Sensoreinheitfirst sensor unit
3535
Parameterparameter
4040
VerarbeitungseinheitProcessing unit
40a40a
DatenerhebungsserverData collection server
40b40b
DatenverarbeitungsserverData processing server
40c40c
PersistenzserverPersistence server
5050
Brennkammercombustion chamber
5555
zweite Sensoreinheitsecond sensor unit
6060
PrognoseeinheitForecasting unit
60a60a
MaschinenlernalgorithmusMachine learning algorithm
6161
ModuleModules
HiHi
Heizwertcalorific value
Hi,pHip
prognostizierter Heizwertpredicted calorific value
Hi,tHit
tatsächlicher Heizwertactual calorific value
100100
Computerimplementiertes VerfahrenComputer-implemented method
200200
Computerimplementiertes VerfahrenComputer-implemented method

Claims (15)

Computerimplementiertes Verfahren (100) für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts (Hi,p) von einem Prozessmedium (10) in einer thermischen Verwertungsanlage, wobei das Verfahren (100) umfasst: Bereitstellen (S100) des Prozessmediums (10) durch eine Zuführeinheit (15), wobei das Prozessmedium (10) einen hochvolumigen Stoffstrom (11) umfasst; Erfassen (S110) mindestens eines Parameters (35) des Prozessmediums (10) mittels einer ersten Sensoreinheit (30), wobei das Erfassen (S110) des mindestens einen Parameters (35) des Prozessmediums (10) ein Erfassen von mindestens einem von einer Körnung des Prozessmediums (10), einer Partikelbeschaffenheit des Prozessmediums (10), einer Staubkonzentration des Prozessmediums (10), einer Feuchtigkeit des Prozessmediums (10), einer Partikelgrößenverteilung des Prozessmediums (10), einem kritischen Objekt in dem Prozessmedium (10) oder einem biogenen Anteil des Prozessmediums (10) umfasst; und Ermitteln (S120) eines prognostizierten Heizwerts (Hi,p) auf Grundlage der erfassten Parameter (35) des bereitgestellten Prozessmediums (10) in einer Verarbeitungseinheit (40) mittels einer Prognoseeinheit (60). Computer-implemented method (100) for determining a predicted calorific value (H i,p ) of a process medium (10) in a thermal recycling plant, the method (100) comprising: Providing (S100) the process medium (10) by a supply unit (15), the process medium (10) comprising a high-volume material stream (11); Detecting (S110) at least one parameter (35) of the process medium (10) by means of a first sensor unit (30), wherein detecting (S110) the at least one parameter (35) of the process medium (10) involves detecting at least one of a grain size of the Process medium (10), a particle quality of the process medium (10), a dust concentration of the process medium (10), a moisture of the process medium (10), a particle size distribution of the process medium (10), a critical object in the process medium (10) or a biogenic proportion the process medium (10); and Determining (S120) a predicted calorific value (H i,p ) based on the recorded parameters (35) of the provided process medium (10) in a processing unit (40) by means of a forecasting unit (60). Computerimplementiertes Verfahren (200) für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts (Hi,p), wobei das Verfahren (200) umfasst: Bereitstellen (S200) eines Prozessmediums (10) durch eine Zuführeinheit (15), wobei das Prozessmedium (10) einen hochvolumigen Stoffstrom (11) umfasst; Erfassen (S210) mindestens eines Parameters (35) des Prozessmediums (10) mittels einer ersten Sensoreinheit (30), wobei das Erfassen (S210) des mindestens einen Parameters (35) des Prozessmediums (10) ein Erfassen von mindestens einem von einer Körnung des Prozessmediums (10), einer Partikelbeschaffenheit des Prozessmediums (10), einer Staubkonzentration des Prozessmediums (10), einer Feuchtigkeit des Prozessmediums (10), einer Partikelgrößenverteilung des Prozessmediums (10), einem kritischen Objekt in dem Prozessmedium (10) oder einem biogenen Anteil des Prozessmediums (10) umfasst; Ermitteln (S220) des prognostizierten Heizwerts (Hi,p) auf Grundlage der erfassten Parameter (35) des bereitgestellten Prozessmediums (10) in einer Verarbeitungseinheit (40) mittels einer Prognoseeinheit (60); und Steuern (S225) einer Zusammensetzung des bereitgestellten Prozessmediums (10) mittels einer Zusammensetzungssteuereinheit (20) unter Verwendung des prognostizierten Heizwerts (Hi,p) des bereitgestellten Prozessmediums (10). Computer-implemented method (200) for calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value (H i,p ), the method (200) comprising: Providing (S200) a process medium (10) by a feed unit (15), the process medium (10) comprising a high-volume material stream (11); Detecting (S210) at least one parameter (35) of the process medium (10) by means of a first sensor unit (30), wherein detecting (S210) the at least one parameter (35) of the process medium (10) involves detecting at least one of a grain size of the Process medium (10), a particle quality of the process medium (10), a dust concentration of the process medium (10), a moisture of the process medium (10), a particle size distribution of the process medium (10), a critical object in the process medium (10) or a biogenic proportion the process medium (10); Determining (S220) the predicted calorific value (H i,p ) based on the recorded parameters (35) of the provided process medium (10) in a processing unit (40) by means of a forecasting unit (60); and Controlling (S225) a composition of the provided process medium (10) by means of a composition control unit (20) using the predicted calorific value (H i,p ) of the provided process medium (10). Computerimplementiertes Verfahren (100, 200) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend:
thermisches Verwerten (S230) des bereitgestellten Prozessmediums (10) in einer Brennkammer (50) zu einem thermisch verwerteten Prozessmedium (12).
The computer-implemented method (100, 200) of claim 1 or 2, further comprising:
thermally utilizing (S230) the provided process medium (10) in a combustion chamber (50) to form a thermally utilized process medium (12).
Computerimplementiertes Verfahren (100, 200) nach Anspruch 3, ferner umfassend:
Erfassen (S240) eines tatsächlichen Heizwerts (Hi,t) des thermisch verwerteten Prozessmediums (12) mittels einer zweiten Sensoreinheit (55).
The computer-implemented method (100, 200) of claim 3, further comprising:
Detecting (S240) an actual heating value (H i,t ) of the thermally utilized process medium (12) by means of a second sensor unit (55).
Computerimplementiertes Verfahren (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend:
Trainieren (S250) eines Maschinenlernalgorithmus (60a) unter Berücksichtigung des tatsächlichen Heizwerts (Hi,t) des thermisch verwerteten Prozessmediums (12) und des auf Grundlage der erfassten Parameter (35) des Prozessmediums (10) prognostizierten Heizwerts (Hi,p), wobei die Prognoseeinheit (60) den Maschinenlernalgorithmus (60a) umfasst.
Computer-implemented method (100, 200) according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
Training (S250) of a machine learning algorithm (60a) taking into account the actual calorific value (H i,t ) of the thermally utilized process medium (12) and the predicted calorific value (H i,p ) based on the recorded parameters (35) of the process medium (10) , wherein the forecasting unit (60) comprises the machine learning algorithm (60a).
Computerimplementiertes Verfahren (100, 200) nach Anspruch 5, wobei:
das Trainieren (S250) des Maschinenlernalgorithmus (60a) unter Berücksichtigung des tatsächlichen Heizwerts (Hi,t) des thermisch verwerteten Prozessmediums (12) und des prognostizierten Heizwerts (Hi,p) des Prozessmediums (10) einen iterativen Vergleich des tatsächlichen Heizwerts (Hi,t) und des auf Grundlage der erfassten Parameter (35) des Prozessmediums (10) prognostizierten Heizwerts (Hi,p) durch die Verarbeitungseinheit (40) umfasst.
The computer-implemented method (100, 200) of claim 5, wherein:
the training (S250) of the machine learning algorithm (60a), taking into account the actual calorific value (H i,t ) of the thermally utilized process medium (12) and the predicted calorific value (H i,p ) of the process medium (10), an iterative comparison of the actual calorific value ( H i,t ) and the calorific value (H i,p ) predicted by the processing unit (40) based on the recorded parameters (35) of the process medium (10).
Computerimplementiertes Verfahren (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem
das Erfassen (S110, S210) des mindestens einen Parameters (35) des Prozessmediums (10) ein Erfassen mindestens eines Parameters (35) des hochvolumigen Stoffstroms (11) umfasst, wobei der der hochvolumige Stoffstrom (11) ein kontinuierlicher und im Wesentlichen heterogener Materialvolumenstrom aus Haushalts- und/oder Industrieabfällen ist, und wobei der hochvolumige Stoffstrom (11) ein Massenstrom mit einer Volumenrate von mindestens 1 t/min ist.
Computer-implemented method (100, 200) according to one of claims 1 to 6, in which
the detection (S110, S210) of the at least one parameter (35) of the process medium (10) includes detecting at least one parameter (35) of the high-volume material flow (11), wherein the high-volume material flow (11) is a continuous and essentially heterogeneous material volume flow from household and/or industrial waste, and wherein the high-volume material flow (11) is a mass flow with a volume rate of at least 1 t/min.
Computerimplementiertes Verfahren (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei
das Erfassen (S110, S210) des mindestens einen Parameters (35) des Prozessmediums (10) mit Hilfe von mindestens einem von einer Farbbildkamera, einer Monokamera, einer Hochgeschwindigkeitskamera, einer Thermalbildkamera, einem Infrarotsensor, einem Röntgengerät, einem Radarsensor, einer Event-(Ereignis) Kamera, einem Induktionssensor oder einem Spektralsensor erfolgt.
Computer-implemented method (100, 200) according to any one of claims 1 to 7, wherein
detecting (S110, S210) the at least one parameter (35) of the process medium (10) with the help of at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, an infrared sensor, an X-ray device, a radar sensor, an event ( Event) camera, an induction sensor or a spectral sensor.
System (1) für eine Ermittlung eines prognostizierten Heizwerts (Hi,p) von einem Prozessmedium (10) in einer thermischen Verwertungsanlage, wobei das System (5) umfasst: eine Zuführeinheit (15) für ein Bereitstellen des Prozessmediums (10), wobei das Prozessmedium (10) einen hochvolumigen Stoffstrom (11) umfasst; eine erste Sensoreinheit (30) eingerichtet, um mindestens einen Parameter (35) des Prozessmediums (10) zu erfassen; und eine Verarbeitungseinheit (40), elektronisch verbunden mit der Sensoreinheit (30) und eingerichtet, um einen prognostizierten Heizwert (Hi,p) auf Grundlage der erfassten Parameter (35) des zugeführten Prozessmediums (10) zu ermitteln. System (1) for determining a predicted calorific value (H i,p ) of a process medium (10) in a thermal recycling plant, the system (5) comprising: a feed unit (15) for providing the process medium (10), the process medium (10) comprising a high-volume material stream (11); a first sensor unit (30) set up to detect at least one parameter (35) of the process medium (10); and a processing unit (40), electronically connected to the sensor unit (30) and set up to determine a predicted heating value (H i,p ) based on the recorded parameters (35) of the supplied process medium (10). System (2) für eine für eine Heizwertsteuerung in einer thermischen Verwertungsanlage unter Verwendung eines prognostizierten Heizwerts (Hi,p), wobei das System (2) umfasst: eine Zuführeinheit (15) für ein Bereitstellen des Prozessmediums (10), wobei das Prozessmedium (10) einen hochvolumigen Stoffstrom (11) umfasst; eine erste Sensoreinheit (30) eingerichtet, um mindestens einen Parameter (35) des Prozessmediums (10) zu erfassen; eine Verarbeitungseinheit (40), elektronisch verbunden mit der ersten Sensoreinheit (30) und eingerichtet, um einen prognostizierten Heizwert (Hi,p) auf Grundlage der erfassten Parameter (35) des zugeführten Prozessmediums (10) zu ermitteln; eine Brennkammer (50) für eine thermische Verwertung des bereitgestellten Prozessmediums (10) zu einem thermisch verwerteten Prozessmedium (12); und eine Zusammensetzungssteuereinheit (20) eingerichtet, um eine Zusammensetzung des zugeführten Prozessmediums (10) zu steuern. System (2) for a calorific value control in a thermal utilization plant using a predicted calorific value (H i,p ), the system (2) comprising: a feed unit (15) for providing the process medium (10), the process medium (10) comprising a high-volume material stream (11); a first sensor unit (30) set up to detect at least one parameter (35) of the process medium (10); a processing unit (40), electronically connected to the first sensor unit (30) and set up to determine a predicted heating value (H i,p ) based on the detected parameters (35) of the supplied process medium (10); a combustion chamber (50) for thermally utilizing the provided process medium (10) into a thermally utilized process medium (12); and a composition control unit (20) is set up to control a composition of the supplied process medium (10). System (2) nach Anspruch 9 oder 10, ferner umfassend:
eine zweite Sensoreinheit (55), eingerichtet, um den tatsächlichen Heizwert (Hi,t) des thermisch verwerteten Prozessmediums (12) zu ermitteln.
System (2) according to claim 9 or 10, further comprising:
a second sensor unit (55), set up to determine the actual calorific value (Hi,t) of the thermally utilized process medium (12).
System (1, 2) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei
die erste Sensoreinheit (30) mindestens eines von einer Farbbildkamera, einer Monokamera, einer Hochgeschwindigkeitskamera, einer Thermalbildkamera, einer 3D-Kamera, einem Infrarotsensor, einem Röntgengerät, einem Radarsensor, einer Event-(Ereignis) Kamera, einem Induktionssensor oder einem Spektralsensor umfasst.
System (1, 2) according to one of claims 9 to 11, wherein
the first sensor unit (30) comprises at least one of a color image camera, a mono camera, a high-speed camera, a thermal image camera, a 3D camera, an infrared sensor, an X-ray device, a radar sensor, an event (event) camera, an induction sensor or a spectral sensor.
System (1, 2) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei
der hochvolumige Stoffstrom (11) ein kontinuierlicher und im Wesentlichen heterogener Materialvolumenstrom aus Haushalts- und/oder Industrieabfällen ist.
System (1, 2) according to one of claims 9 to 12, wherein
the high-volume material flow (11) is a continuous and essentially heterogeneous material volume flow from household and/or industrial waste.
System (1, 2) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei
der hochvolumige Stoffstrom (11) ein Massenstrom mit einer Volumenrate von mindestens 1 t/min ist.
System (1, 2) according to one of claims 9 to 13, wherein
the high-volume material flow (11) is a mass flow with a volume rate of at least 1 t/min.
Verwendung der computerimplementierten Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder der Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 9 bis 14 in einer thermischen Abfallbehandlungs- oder Verwertungsanlage.Use of the computer-implemented methods according to one of claims 1 to 8 or the devices according to one of claims 9 to 14 in a thermal waste treatment or recycling plant.
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