SE514550C2 - Adaptiv prediktionsbaserad styrning av ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem - Google Patents

Description

514. 550f§__j¿:§j: = 2 Ett vanligt sätt att reducera problemen associerade med en stor inströmning av avfall i avfallsschakten är att öka den tillfälliga lagringskapaciteten i åtminstone specifilca, ofta använda avfallsschakt. Exempelvis beskriver vår internationella ansökan WO 98/47788 en avfallsbegränsningsventil anordnad ovanför utmatningsventilen i avfallsschaktet för att medge lagring av avfall i avfallsschaktet ovanför begränsningsventilen. Detta arrangemang har visat sig vara mycket effektivt i många tillämpningar. Eftersom själva avfallsschaktet används som en lagringsvolym för avfall så finns det emellertid en risk, särskilt i höghusbyggriader, att schaktet ovanför begränsningsventilen fylls med avfall upp till den första inkastöppningen innan nästa tömning.

Olika försök har också gjorts för att tillhandahålla så kallade expanderade lagringsvolymer i åtminstone vissa av avfallsschakten, exempelvis såsom beskrivs i vår svenska patentansökan 9900401-2. Den expanderade lagringsvolymen, nonnalt i form av en behållare med väsentligen större tvärsnitt än avfallsschaktet, anordnas i ett läge ovanför utmatningsventilen och medger tillfällig lagring av relativt stora mängder avfall.

Ett annat vanligt sätt innebär att man tömmer avfallsschakten och samlar upp avfallet oftare, varvid man således förkortar tömningscykeln. Driftstyrningen i dagens avfallsuppsamlingssystem är emellertid långt från optimerad i detta avseende.

Försök har gjorts för att reducera tömnings- och uppsamlingstidema genom att höja vakuumtrycket i systemets transportledningar, men tyvärr ökar en sådan höjning av vakuumtrycket risken för att avfallet kompakteras för mycket, vilket resulterar i ett pluggflöde som kan förorsaka stopp i systemets rörledningar. Ett sådant stopp kan till och med stänga av en hel grenledning eller transportledning. Ett annat problem som hänför sig till utnyttjandet av förhöjda vakuumtrycksnivåer är det buller som genereras genom det resulterande luftflödet genom avfallsschaktet i samband med tömningen. Dessutom skulle höga vakuumtrycksnivåer kunna få öppnade 10 15 20 25 3 inkastluckor att stängas snabbt och klämma eller t.o.m. skada en person som ska kasta en avfallspåse.

Nyligen har så kallad nivâstyrd tömning introducerats för att optimera prestandan hos vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem. I nivåstyrda vakuumarbetande avfalls- uppsamlingssystem är varje avfallsschakt försett med en diskret nívåsensor för indikering av förekomsten av avfall som travats upp till en förutbestämd nivå i avfallsschaktet. När avfallet när den förutbestämda nivån sänder nivåsensorn en nivåindikeringssignal till styrsystemet. Vid nivâstyrd tömning ger styrsystemet högre prioritet till avfallsschakt med nivåindikationer, och tömmer sådana avfallsschakt baserat på principen "first-come first-serve". På detta sätt kan styrsystemet ändra den fördefinierade strukturerade tömningsordningen som normalt används av systemet, och rikta uppsamlingen av avfall till avfallsschakt med nivåindikationer.

Konventionell nivâstyrd tömning har visat sig vara effektiv under vissa lastförhållanden i mindre system, och leder till förbättrad systemprestanda. I större och mer komplexa system har emellertid nivâstyrd tömning en benägenhet att få motsatt effekt, och leder till frekventa hopp mellan olika grenar av systemet och således ineffektiv användning av de tillgängliga resurserna för avfallsuppsamling.

Konventionell nivâstyrd tömning uppvisar också låg flexibilitet i det att när nivåavkännarna väl har anordnats i avfallsschakten så år det svårt att anpassa de fördefinierade nivåerna för att ändra tidsmarginalerna i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet och optimera driften av systemet. Den fördefinierade nivån som används vid konventionell nivâstyrd tömning kan vara för höga för att förhindra överbelastning av avfallsschakt vid hög belastning i systemet, medan vid låg belastning i systemet så kan den fördefinierade nivån vara för låg för optimalt utnyttjande av ICSUISCIIIa. 10 15 20 25 514- * 4 En annan nackdel är att principen "first-come first-serve" inte beaktar konsekvenserna av den ordning i vilken avfallsschakten töms. Till exempel finns det alltid en risk för överbelastning av ett avfallsschakt i ett kritiskt område som inte är först i tömningskön.

RELATERAD TEKNIK Den internationella ansökningen WO 96/22238 beskriver en anläggning för differentierad uppsamling av avfall. Anläggningen har ett flertal uppsamlingsenheter, och varje uppsamlingsenhet innefattar ett flertal behållare, ett arrangemang för matning av olika avfall till olika behållare och organ för detektering av data avseende mängden avfall i varje behållare. Datadetekteringsorganet kan vara i form av en sensor för detektering av avfallsnivån i behållaren.

KORT REDoGöRELsE FÖR UPPFmNnvGEN Det är ett allmänt syfte med uppfinningen att tillhandahålla ett effektivt och tillförlitligt vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem såväl som ett förbättrat och flexibelt förfarande för drift av ett sådant system.

I synnerhet är det önskvärt att optimera det vakuurnarbetande avfallsuppsamlingssystemet med avseende på tillförlitlighet, övergripande effektivitet, effektförbrulming och andra driftskostnader. I detta avseende är det ett syfte att reducera det totala antalet öppningar av utrnatningsventiler per dag, vilket reducerar den den totala transporttiden och optimerar tillgängliga transport- och lagringskapaciteten, och på samma gång minimera eventuella driftsstömingar.

Det är ett annat syfte med uppfinningen att tillhandahålla ett förbättrat styrsystem för styrning av tömning av avfall från avfallsschakt i ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem. 10 15 20 25 “,," ' ' H n _ _ _ t L _. L: , -. , , -» v< - . _ -~ ~ _ .r -u r-f -. < ' -. _ . . t _ . . H § _: 5- _. t = * ^ ~ < f 5 Ännu ett annat syfte med uppfinningen är att tillhandahålla ett datorprogramelement för styming av driften av ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem när datorprogramelementet körs på en dator som under användning är ansluten till systemet.

Dessa och andra syften uppnås genom uppfinningen såsom den definieras av de medföljande patentkraven.

Den allmänna idén enligt uppfirmingen är att utföra efter varandra följande mätningar av avfallsnivån i minst ett avfallsschakt, och adaptivt prediktera ett framtida värde på minst en driftparameter i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet baserat på ett antal av dessa mätningar. Det predikterade värdet på driftparametern eller därefter vid avfallsuppsarnlingssystemet. Helt naturligt görs nya prediktioner allt eftersom nya parametrarna används styrningen av det vakuumarbetande mätningar utförs för att adaptivt uppdatera det predikterade värdet på driftparametem eller parametrarna.

Genom att man adaptivt predikterar framtida värden på driftparametrar baserat på empiriska data istället för att använda sig av enkla och statiska tumregler så kan tillförlitligheten effektiviteten i det avfallsuppsamlingssystemet förbättras betydligt. Företrädesvis baseras de empiriska och övergripande vakuumarbetande data som används för att göra prediktionerna på täta mätningar av den ökande avfallsnívån i avfallsschaktet. Normalt sett är samplingsperioden mindre än 1 minut och företrädesvis mindre än 15 sekimder (Lex. 10 sekimder eller t.o.m. 1 sekund). De empiriska data behandlas med fördel av en dator eller motsvarande behandlíngsorgan för att uppskatta det predikterade värdet på driftparametern eller parametrarna.

Jämfört med konventionell nivåstyrd tömning där diskreta nivåsensorer anordnas i ett förutbestämt läge i avfallsschakten och helt enkelt anger förekomsten av avfall som 10 15 20 25 30 514 550 pt 6 travats upp över det förutbestämda läget i schaktet så möjliggör lösningen enligt uppfinningen säkrare och mer flexibel styrning av avfallsuppsarnlingssystemet.

Den gnmdläggande proceduren enligt uppfinningen innefattar normalt prediktion av en framtida tidpunkt när avfallsnivän i ett avfallsschakt förväntas överskrida en given tröskelnivå eller prediktion av en sannolik avfallsnivå i avfallsschaktet vid en given framtida tidpunkt. Till exempel är det önskvärt att prediktera den optimala tidpunkten för tömning av ett avfallsschakt så att avfallsschaktet töms vid "exakt" rätt ögonblick, inte för tidigt när avfallsschaktet är långt från fullt och inte för sent när risken för överbelastning av schaktet är stor.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar prediktionen en gradient- baserad procedur för adaptiv bestämning av en tillväxttakt för avfall i ett avfallsschakt, och baserat på den bestämda tillväxttakten och en mätning av den aktuella avfallsnivån i avfallsschaktet görs en extrapolation för att uppskatta det predikterade värdet. Det bör emellertid förstås att vilken som helst av ett antal lämpliga metoder såsom icke-linjär kurvanpassning, adaptiv filtrering eller motsvarande kan användas.

Den ovan givna lösningen med prediktionsbaserad styrning har visat sig vara särskilt effektiv för större och mer komplexa system där avfallsschakt delas in i grupper och töms på gruppbasis istället för på nivån av individuella avfallsschakt. På detta sätt kan det vakuumarbetande avfalls- utrryttjandet av de tillgängliga resurserna i uppsamlingssystemet förbättras ännu mer.

I gruppdrift väljs grupperna normalt ut för tömning en åt gången, och urvalsproceduren baseras på predikterade värden på driftparametrar i avfallsuppsamlingssystemet.

Företrädesvis använder proceduren för gruppurval så kallade tömningsvillkor, och det bestäms, för varje grupp, huruvida tömningsvillkoret för gruppen är giltigt baserat på en lämplig delmängd av de predikterade värdena. Grupper med giltiga tömningsvillkor kan sedan väljas ut för tömning av avfall. För optimal prestanda associeras i allmänhet 10 15 20 25 1 Û v :_ i f .

, I -v f « v .-- '. 5 Ål, , (_ _K_ . wr- ff .,. f ;* f : « - «< . z :< ' ' f '- <1 7 varje grupp med ett prioritetsvärde, och gruppen med det högsta prioritetsvärdet bland grupperna med giltiga tömningsvillkor väljs ut för tömning av avfall. Det fimis olika sätt att sätta prioritetsvärdena, till exempel genom att beakta de predikterade värdena samt konsekvenserna av överbelastning av avfallsschakt.

Företrädesvis implementeras den prediktíonsbaserade styrningen av vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem i programvara som en datorprogramprodukt eller motsvarande som när den laddas in i en dator, vilken under användning är ansluten till ett avfallsuppsamlingssystem, är aktiv vid styrningen av driften av systemet.

Andra fördelar med uppfmningen kommer att förstås vid läsning av följande beskrivning av uppfinningens utföringsformer.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARN A Uppfinningen tillsammans med ytterligare syften och fördelar med denna kommer att förstås bäst genom hänvisning till följande beskrivning när denna läses tillsarrnnans med de medföljande ritningarna, i vilka: Fig. l är en schematisk ritning av ett belysande exempel på ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem; Fig. 2 är en schematisk ritning av ett belysande avfallsschakt som är utrustat med en riivâsensor; Fig. 3 är en schematisk kurva som illustrerar ett exempel på hur avfallsnivån i ett avfallsschakt kan variera med tiden, och anger en prediktion av en framtida tidpunkt när avfallsnivân förväntas överskrida en given tröskelnivå; 10 20 25 30 .f 25:e :rf 1 4 z e ., f . f f t .t . 8 Fig. 4 år ett schematiskt flödesdiagram över ett prediktionsbaserat förfarande för drift av ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen; Fig. 5 är ett schematiskt diagram över ett datorimplementerat styrsystem enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen; Fig. 6 illustrerar en schematisk logisk vy av ett belysande vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem enligt uppfinningen; och Fig. 7 är ett schematiskt flödesdiagram över ett prediktionsbaserat förfarande för drift av ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I ritningarna kommer genomgående samma hänvisningsbeteckningar att användas för motsvarande eller liknande element.

För att undvika missförstånd så bör det förstås att uttrycket 'avfall' inte enbart innefattar det som traditionellt sett betecknas som 'hushållsavfalf eller 'hushål1sopor' utan innefattar alla fraktioner inom området avfallshantering såsom papper, kläder, tvätt, paket och organiskt avfall.

För en bättre förståelse av uppfinningen kommer nu en allmän översikt av ett belysande vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem att göras med hänvisning till Fig. 1. 10 15 20 25 30 .s14 5s@¿¿;¿¿¿, Systemöversikt Fig. 1 är en schematisk ritning som illustrerar ett exempel på ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem. Anta till ett avfallsuppsamlingssystemet 1 är installerat i ett bostads- och/eller affärsområde som har exempel att det vakuumarbetande ett antal byggnader. Varje byggnad 2 är försedd med ett avfallsschakt 3 eller motsvarande. I detta särskilda exempel är avfallsschakten vertikala schakt som utsträcker sig vertikalt genom byggnaderna, och varje schakt har normalt sett flera inkastöppningar med motsvarande inkastluckor (inte visade). Varje avfallsschakt är utrustat med en öppningsbar och stängningsbar utmamingsventil 4 som företrädesvis är placerad i byggnadens källarvåning. När den öppnas så upprättar unnatriingsventilen 4 förbindelse mellan avfallsschaktet 3 och en underjordisk transportledning 5 för uttömning av det avfall som samlats på ventilen in i transportledningen. När den är stängd så blockerar utmamingsveritilen 4 den nedre änden av avfallsschaktet för att tillhandahålla en tillslutning mellan schaktet och transportledningen 5.

Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet innefattar normalt ett antal transportledningar 5 som bildar ett undeijordiskt transportledningssystem i vilket avfall transporteras till en central uppsamlingsstation 6 genom sugning av luft.

Transportledningssystemet illustreras med en huvudledning till vilket ett antal grenar är anslutna. Det bör emellertid förstås att uppfinningen inte är begränsad till detta, och att andra konñgurationer av transportledníngssystemet också är möjliga.

Varje gren i systemet uppvisar en luftinsläppsventil 8 i änden av grenen. När huvudventilen 7 vid den centrala avfallsuppsamlingsstationen 6 öppnas utsätts transportledníngssystemet eller lämpliga delar av detta för undertryck eller vakuumtryck, och när luftinsläppsventilen 8 för en särskild gren öppnas så kommer den luft som behövs för transport av det avfall som samlats i grentransportledningen 5 in i systemet och transporterar avfallet till den centrala stationen 6. Sektionsventiler (inte visade) används normalt för att försluta olika sektioner av transportledníngssystemet 10 15 20 25 30 " f' f' f c .ff rr f . - , ~ ~ e r - .- .. ( -- f - ' r- Q _. _.

'Ae r < . O f V ¿ l- ( t t» - .f-e f. , L i ( I ' ° ' cr 10 från varandra för att säkerställa tillräckligt tryck i individuella sektioner för effektiv sugtransport.

Vidare innefattar det vakuumarbetande avfallsuppsarnlingssystemet ett styrsystem 9 för styrd tömning av avfall i systemet. Mer bestämt styr styrsystemet tömningen av avfall från avfallsschakten till transportledningssystemet och sugtransporten av avfall från olika grenar av transportledningssystemet till den centrala uppsamlingsstationen genom sektionsventilerna och styming av utmatningsventilerna, luftinsläppsventilerria, huvudventilen i systemet enligt accepterad styrtelmologi.

Uppfinningen berör inte den särskilda utformningen av utmatningsventilerna, luftinsläppsventilerna, sektionsventilerna och huvudventilerna, vilka alla är väl kända inom området och kan vara av vilken konventionell typ som helst som används i vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem. På samma sätt kan den centrala avfallsuppsanilingsstationen vara vilken känd konventionell station som helst. I allmänhet så sammanpressas emellertid avfallet i den centrala stationen så snart det har transporterats dit, och lagras i en eller flera behållare.

Pig. 2 illustrerar ett exempel på ett avfallsschakt som är installerat i en byggnad.

Avfallsschaktet 3 är installerat i en byggnad 2 på ett konventionellt sätt och utrustat med en öppningsbar och stängningsbar unnatningsventil 4. Utrnatningsventilen 4 är företrädesvis placerad i byggnadens källarvåning och används för att upprätta förbindelse mellan avfallsschaktet 3 och en underjordisk transportledning 5. Vidare har avfallsschaktet 3 ett nivåindikatorsystem som i detta särskilda exempel innefattar en analog niväsensor ll för mätning av avfallsnivån i avfallsschaktet 3. Den analoga nívåsensorn ll, som kan vara utförd i form av en ultraljudssensor eller motsvarande, är nonnalt placerad i schaktväggen eller i närheten av denna, och genererar signalinformation som representerar avfallsnivån i schaktet 3. Som ett alternativ till en analog nívåsensor kan ett antal diskreta nivåsensorer som är placerade längs schaktets höjdutsträckriing mellan källaren och den första våningen användas för att ge 10 15 20 25 30 5.14 550 f, ~ 11 information om avfallsnivån i avfallsschaktet 3. Exempel på diskreta nivåsensorer innefattar mekaniska nívåsensorer och optiska nivåsensorer. Det är också möjligt att mäta hur mycket avfallet i schaktet väger och använda denna information som ett mått på avfallsnivån i avfallsschaktet.

Det bör förstås att det normalt föreligger en direkt motsvarighet mellan "nivån" av avfall i ett avfallsschakt och volymen av avfall i schaktet. Det år också viktigt att förstå att med avseende på mätningarna av avfallsnivån så innefattar uttrycket "avfallsschakt" inte enbart de ordinära avfallsschakt som normalt används, utan alla typer av lagringsvolymer för avfall, t.o.m. expanderade lagringsvolymer som kan vara utförda i form av behållare med större tvärsnitt än själva avfallsschakten.

Den signalinformation som genereras av nivåsensorerna ll överförs direkt eller via en distribuerad styrenhet 12 till styrsystemet, och styrsystemet gensvarar normalt på avfallsschakt i avfalls- uppsamlingssystemet för att utföra styrd tömning av avfall. Den distribuerade signalinformation från nivåsensorerna i ett antal styrenheten 12 kan också användas för att vidarebefordra styrsignaler från styrsystemet till utmatningsventilen 4.

Idén enligt uppfinningen är att göra täta efter varandra följande mätningar av den ökande avfallsnivån i minst ett avfallsschakt, och adaptivt prediktera ett framtida värde på minst en driftparameter i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet baserat på alla eller en lämplig delmängd av nivåmätningarna.

Nivåsensorerna 11 som anordnats i de relevanta avfallsschakten ger fortlöpande information om avfallsnivån i schakten, och genom avläsning av avfallsnivån från nivåsensorema med en given samplingsfrekvens, såsom 0,1 eller 1 Hz (motsvarande en samplingsperiod på 10 sekunder respektive 1 sekund) så upprättas en god empirisk bas för prediktioner. I allmänhet behandlas dessa empiriska data av en dator eller annat motsvarande behandlingsorgan för att bestämma ett eller flera predikterade värden. 10 15 20 25 30 514 550 12 Utförandet av relevanta prediktioner av framtida värden på driftparametrar baserat på empiriska data istället fór att använda enkla och statiska tumregler hjälper till att öka tillfórlitligheten och effektiviteten i hela det vakuumarbetande avfallsuppsamlings- systemet.

Enligt uppfinningen innefattar normalt det predikterade värdet på driftparametern eller parametrarna en framtida tidpunkt när avfallsnivån i ett avfallsschakt förväntas överskrida en given tröskelnivå, eller en förväntad avfallsnivå i avfallsschaktet vid en given framtida tidpunkt. Ett grundläggande exempel är prediktionen av den optimala tidpunkten för tömning av ett avfallsschakt så att avfallsschaktet töms vid "exakt" rätt ögonblick, inte för tidigt och inte för sent (genom avläsning av tillväxten av material i schaktet är det möjligt att ta ett beslut om den rätta tidpunkten för tömning). Jämfört med konventionell systernstyming så betyder detta normalt sett att det totala antalet öppningar av utrnatningsventiler per dag i ett system kan reduceras på samma gång som antalet överbelastningar minimeras.

För en bättre förståelse börjar vi med att beskriva den prediktionsbaserade tömningsproceduren med hänvisning till det enkla fallet med ett individuellt avfallsschakt, och senare förklaras det mer komplicerade fallet med prediktionsbaserad tömning för grupper av avfallsschakt.

Prediktionsbaserad tömning för ett individuellt avfallsschakt Fig. 3 är en schemalisk kurva som illustrerar ett exempel på hur avfallsnivån i ett avfallsschakt kan variera med tiden, och anger en prediktion av en framtida tidpunkt när avfallsnivån förväntas överskrida en given tröskehiivå. Y-axeln representerar avfallsnivån i ett avfallsschakt enligt en nivåsensor anordnad i schaktet, och x-axeln representerar tid. Företrädesvis avläses niväsensorn av styrsystemet med regelbundna intervall, till exempel var tionde sektmd. De diskreta nivåmämingarna anges i kurvan enligt Fig. 3 med kryss. Kurvan visar allmänt hur avfallsnivån ökar med tiden, och 10 15 20 25 'f ' ~ . -_- r-<. . . ' ^^ :'* ' *f f. fc. f c» . 'f ' ~ 13 anger en tömning av avfallsschaktet där avfallsnivån går ner till noll och hur avfallsnivån sedan fortsätter att växa efter tömningen. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen används nivåmätningarna för att göra prediktioner, varvid en sådan anges genom den streckade linjen i Fig. 3, av en framtida tidpunkt TPRED när avfallsnivån förväntas överskrida en fördefinierad tröskelnivâ så att avfallsschaktet kan schemalåggas för tömning vid rätt tillfälle. Normalt görs en ny prediktion för varje nytt sampel, eller åtminstone med regelbundna intervall, så att förändringar i det predikterade värdet kan övervakas fortlöpande och styrningen således kan anpassas därefter. Detta hänvisas allmänt till som adaptiv prediktion och stymíng.

Till att börja med kan det predikterade värdet ange en viss punkt i tiden när tröskelnivån förväntas nås, medan senare prediktioner som tar hänsyn till senare mätningar kan ange att avfallsnivån förväntas nå tröskelnivån vid en annan tidpunkt.

Prediktionerna väntas bli bättre och bättre allt eftersom avfallsnivån närmar sig tröskelnivän, men det är viktigt att erhålla en bra prediktion så snabbt som möjligt för att ha tillräckligt med tid för att klmna vidta nödvändiga styråtgärder.

Prediktíonstekniker En grundläggande och robust prediktionsteknik innefattar beräkning av tillväxttakten för avfall i avfallsschaktet baserat på ett antal av nivåmätrringarna, och extrapolering av tillväxtkurvan med användande av en mätning av den aktuella nivån och den uppskattade tillväxttakten. Den ackumulerade avfallsnivån, här uttryckt i tenner av volym, vid en viss tidpunkt t kan i allmänhet definieras på följande sätt: t Iwv / and: (1) finit t vtt) = vttinit) + [toi - Qoldt tinit där V(t) är avfallsvolymen vid tiden t, V(tm¿,) är den initiala volymen vid tiden tm, Q är inflödet av avfall och Qo är utflödet av avfall. Det är möjligt att göra en prediktion, eller prognos, av den tidpunkt TPRED när en given tröskelvolym Vmmd uppnås genom 10 l5 20 25 5.14 550 14 att vid den aktuella tiden t mäta volymen V(t) och uppskatta utvecklingen av derivatan dV/dt. Förändringstakten hos volymen ges av skillnaden mellan inflödet Qi och utflödet Qo, och representeras av lutningen på kurvan i Fig. 3.

Den tidpunkt TPRED tröskelvolymen Vmshold förväntas uppnås kan med användande av linjär extrapolation ges av: Vthreshold _ Vct) 2 dv/dt O TPRED = t + N är man använder en numerisk lösning till det ovan givna problemet måste värdet på derivatan dV/dt som ska användas i ekvation (2) normalt bestämmas med hänsyn till en given tidsperiod. Lutningen på kurvan i Fig. 3 varierar normalt med tiden, och man måste bestämma vilken del av mätkurvan, eller hela kurvan om detta är lämpligt, som ska betraktas. Av denna anledning är det vanligt att man definierar ett tidsfönster, antingen explicit eller implicit.

En enkel uppskattning av derivatan dV/dt är att ta skillnaden mellan det senaste sampelvärdet på volymen och det första sampelvärdet på volymen inom tidsfönstret, och dividera denna skillnad med längden på tidsfönstret. Det bör emellertid förstås att detta ger en ganska grov uppskattning av derivatan.

En mer genomarbetad lösning inbegriper att man uppskattar derivatan av V vid varje viktad medelvärdesberälcning på basis av de uppskattade derivatorna. Vid varje samplingstidpunkt inom det givna tidsfönstret och utför en samplingstidpunkt tx utläses volymen V(t,J från nivåsensorn, och derivatan av V, d.v.s. dV(t,,)/dt, uppskattas. Derivatan vid varje samplingstidpunkt kan uppskattas till exempel skillnaden mellan volymen V(t,) vid den aktuella samplingstídpunkten tx och volymen V(tx_1) vid den föregående samplingstídpunkten tm gCIIOIII att mall 1181' och dividerar denna skillnad med samplingsperioden T: 10 15 20 25 514 55Û...,,, ,_ h " <<»... ' ;(« * n. i ^r_' 15 V(tx) - V(tx_l) clvuzx) / dt e T Man antar här att derivatan är konstant under samplingsperioden mellan tx och tm.

Därefter utförs den viktade medelvärdesberälmingen enligt följande uttryck: dV/dt = Vltx) - V(t,,_1) . + . . w* T WW T T (4) där W betecknar viktkoefficienterna. Det är således möjligt att sätta viktkoefficienterria så att mer relativ vikt ges till de senaste tillväxtmätningarna och mindre vikt till tidigare tillväxtmätriingar inom tidsfönstret.

Det tidsfönster från vilket mätningar används i medelvärdesberäkningen följer normalt sett med de nya samplen, och följaktligen hänvisas medelvärdesprocessen ibland till som en glidande medelvärdesbildníngsprocess. Om N efter varandra följande obehandlade datasampel av volymen beaktas så kommer (N-1) uppskattade derivator att användas i medelvärdesberälmingen. I motsvarighet till detta kommer tidsfönstret att utsträcka sig över en tidsperiod om (N-1)-T tidsenheter, där T är samplingsperioden.

Det aktuella tidsfönstret och den aktuella samplingsperioden som ska användas beror i hög grad på den särskilda tillämpningen och mäste bestämmas från fall till fall.

Längden på tidsfönstret måste normalt anpassas till den genomsnittliga cykeltiden för avfallsuppsamlingssystemet. Med en genomsnittlig cykeltid om 5-10 minuter så kan ett exempel på ett lämpligt tidsfönster ligga i intervallet från 2 till 3 minuter.

En intressant medelvärdesbildningstekriik är den geometriska glidande medelvärdes- algoritmen som har den egenskapen att den ger den senaste uppskattningen viktkoefficienten 7» och alla de föregående uppskattningarna viktkoefficienter som minskar i geometrisk följd. Den initiala vikten 7» hänvisas ofta till som den så kallade 10 15 20 25 .514- 550ïíj 16 "forgetting factor", vilken bestämmer hur snabbt vikterna minskar och således det antal uppskattningar som algoritmen i praktiken minns. Om vi till exempel vill att ett visst antal K av de senaste uppskattningarna ska stå för en viss procentandel P av det totala bidraget till det geometriska glidande medelvärdet så måste följande "forgetting factor" 7» användas: ln (IDO-P) ?t(P,K)=1 - e K (5) Naturligtvis finns det ett antal altemativa sätt för att ställa in viktkoefficienterna, såväl som alternativa telmiker för medelvärdesbildning.

För mer information om numeriska metoder för differentiering och integrering hänvisas till boken Modeling and Simulation in Chernical Engineering av R.H.E Franks, Wiley - Interscience, 1972, sidorna 45-80.

Hantering av snabba flödesvariationer I en del situationer, särskilt vid övergången till en högbelastningsperiod eller i början av en sådan period när tillväxttakten kan ändras snabbt så kan det vara fördelaktigt att börja med ett förinställt värde på derivatan och därefter justera detta värde baserat på realtidsmämingarna av nivån. På detta sätt kan risken för att den prediktionsbaserade styrningen reagerar för långsamt på de snabba ändringarna i tillväxttakt reduceras eller elimineras. Det förinställda värdet kan bestämmas till exempel baserat på erfarenhet eller statistiska mätningar.

I ett avfallsuppsamlingssystem i drift varierar i allmänhet derivatan mycket under dagen, och flödesvariationerna kan vara snabba och slumpmässiga, vilket leder till en ojämn derivata. Genom filtrering av de beräknade uppskattningarna av derivatan kan man klara av snabba, slumpmässiga och övergående flödesvariationer, vilket således 10 15 20 25 514 -55Û 17 reducerar risken för att styrsystemet överreagerar i gensvar på sådana flödesvariationer.

Det är dock fortfarande nödvändigt att ha ett styrsystem som är tillräckligt känsligt för att gensvara på betydande förändringar i inflödet av avfall. Medelvärdesbildning såsom beskrivits ovan är en form av filtrering som i de flesta tillämpningar ger tillfredsställande resultat. Det är också möjligt att använda ett digitalt filter såsom ett filter av forsta ordningen, vilket svarar mot tidsmedelvärdesberäkningar, eller ett mer avancerat filter av högre ordning.

En mer noggrarm analys av variationerna i avfallsflödet under dagen kan ge information för optimering av filter- eller medelvärdesbildningsprestanda för olika lastperioder. Genom statistiska mätningar av avfallsniväerna under ett antal dagar sä kan ett antal olika karakteristiska inströmningsperioder under en vanlig dag definieras, under beaktande av inflödets dynamik. Prediktionsmodellen i allmänhet, och uppskattningen av funktionen för derivatan i synnerhet, kan då flexibelt anpassas efter inflödets karaktär, till exempel genom justering av filterkarakteristiken samt inställning av olika värden på filterparametrarna beroende på den period under dagen som föreligger. Det är också möjligt att fortsätta insamlingen av statistisk information under den efterföljande driften, filterparametrarna allteftersom statistiken uppdateras. och anpassa tidsperioderna och de motsvarande Prediktion baserat på bestämning av tillväxttakt är en grundläggande och robust teknik med många fördelar. Det bör emellertid förstås att uppfinningen inte år begränsad till detta, och att prediktionen kan åstadkommas genom vilken som helst av ett antal alternativa tekniker. Prediktionen kan till exempel göras genom att man utför en extrapolation baserat på polynomanpassning eller annan icke-linjär kurvanpassning. Ett annat exempel inbegriper prediktion genom adaptiv filtrering, där de tidsberoende koefficienterna hos ett adaptivt filter kontrolleras med användande av ett förfarande för "minsta medelkvadraten" (LMS) eller motsvarande. 10 15 20 25 30 514 550 18 För att sammanfatta de huvudaspekter som diskuterats ovan hänvisas nu till Fig. 4, som är ett enkelt och schematiskt flödesdiagram över ett prediktionsbaserat förfarande för drift av ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem enligt en första föredragen utföringsfonn av uppfinningen. Avfallsnivån i ett eller flera avfallsschakt mäts av en nivåsensor anordnad i schaktet eller schakten, och nivåinformationen avläses av styrsystemet med en given samplingsfrekvens. I steg 21 utläses den aktuella avfallsnivån av styrsystemet vid det aktuella samplingstillfället. Därefter, i steg 22, bestäms tillväxttakten med användande av ett givet tidsfönster. I steg 23 används den bestämda tillväxttakten och den avfallsnivå som avlästs i steg 21 i en extrapolationsprocedur för att göra en prediktion av den framtida tidpunkt när avfallsnivån förväntas överskrida en given tröskelnívâ. Tidsprediktionen, som normalt justeras något med användande av en säkerhetsmarginal, används därefter av styrsystemet i steg 24 för att bestämma när avfallsschaktet ska placeras i kö för tömning, under beaktande av tömningstider och uppsamlingstider för avfall från andra avfallsschakt i tömningskön.

Styrning av tömningsföfiarandel baserat på prediktíonerrza Ur en praktisk synvinkel är det önskvärt att säkerställa att avfallsschakten töms med relativt välfyllda lagringsvolymer samtidigt som överfyllningar undviks. Det fmns ett antal Sätt att säkra detta, och i det följande beskrivs ett illustrativt exempel på hur man kan använda det predikterade värdet i stymingen av avfallsuppsarnlingssystemet enligt en föredragen utföringsfonn av uppfinningen.

I detta särskilda exempel kontrolleras två oberoende så kallade tömningsvillkor vid regelbundna beslutspunkter för att bestämma huruvida avfallsschaktet ska placeras i kö för tömning. Under antagandet att ett beslut ska tas vid tiden tx, när avfallsvolymen i avfallsschaktet är VX, så kan ett första tömningsvillkor för avfallsschaktet definieras på följande sätt: 10 20 25 30 -514 550j_r;j;¿f.¿' 19 oM t, > kl-TPRED sÅ ÄR TÖMNINGSVILLKOR 1 UPPFYLLT, ANNARs GÅ TILL TöMNmGsvrLLKoR 2. (s) Det första villkoret kan betraktas som en såkerhetslösning som garanterar att avfallsschaktet placeras i tömningskön en viss tid innan den predikterade tiden går ut.

Om denna tid minimeras genom att man sätter ett högt värde på konstanten kl så accepteras en relativt hög risk för överfyllning, och omvänt, genom att man sätter ett lågt värde på kl så ökar säkerhetsmarginalen. Till exempel kan k, sättas till 0,9.

Ett andra tömningsvillkor kan utnyttjas för att bestämma huruvida avfallsschaktet är tömningsvärt, eller med andra ord, om det är acceptabelt att tömma avfallsschaktet med hänsyn till avfallsnivån och tillväxttakten för avfallet. oM (vx/vw) > k, ocH (rpm-gg < k,-MTBE sÅ ÄR TömmGsvnLKoR 2 UPPFYLLT, <6) där en medeltid mellan tömning MTBE bestäms för avfallsschaktet som ett viktat medelvärde för tidigare tömningscykler, och tiderna mäts med hänvisning till en gemensam nollpunkt som definieras som den senaste tömningen av avfallsschaktet. Till exempel kan kz sättas till 0,6. Detta betyder att om volymen V, har nått 60% av den maximalt tillåtna volymen Vw, så är den första delen av det andra tömningsvillkoret uppfylld. Den andra delen av tömningsvillkoret baseras på en jämförelse med den möjliga cykeltiden, MTBE, för avfallsschaktet. Om tillväxttakten är långsam i relation till MTBE-uppskattningen så anses avfallsschaktet inte vara tömningsvärt, och den andra delen av tömningsvillkoret kommer inte att vara uppfylld. Å andra sidan, om tillväxttakten är snabbare så kan avfallsschaktet betraktas som tömningsvärt. Genom manipulering av k3-värdet är det möjligt att sätta olika tidsvillkor för uppfyllandet av det andra tömningsvillkoret om den första delen av tömningsvillkoret redan är uppfylld.

Till exempel kan 1:3 sättas till 1,5 . 10 15 20 25 30 _ 514 sant ffgv, 20 Om senare prediktioner indikerar att de tidigare prediktionema inte var tillräckligt noggranna och att avfallsschaktet kan tömmas senare så kan avfallsschaktet tas bort från kön för tillfället.

Användningen av säkerhetsmarginaler vid beräkningarna bör vara väl organiserad för god kontroll och för att erhålla resultat som är relativt entydiga.

Den ovan givna sekvensen av steg kan utföras av en dator, genom exekvering av programelement som funktioner, procedurer eller motsvarande. Dessa programelement kan vara skrivna i ett fimktionellt programmeringsspråk, ett objektorienterat programmeringsspråk eller något annat lämpligt programmeringsspråk. Företrädesvis används ett objektorienterat språk som Java eller C + +.

Avfallsuppsamlingssystemet styrs företrädesvis av ett datorimplementerat styrsystem som har funktioner för övervakning och styrning av avfallsuppsamlingssystemet. Översikt över styrsystemet Fig. 5 är ett schematiskt diagram över ett datorimplementerat styrsystem enligt en föredragen utföringsfonn av uppfinningen. Styrsystemet innefattar huvudsakligen ett dator- eller processorsystem i vilket en eller flera datorprogram exekveras för att utföra funktionerna för övervakning och styrning av avfallsuppsamlingssystemet. Det datorbaserade styrsystemet innefattar en CPU 31 eller motsvarande, ett huvudminne 32, ett konventionellt signalgränssnitt 33 och ett konventionellt användargränssnitt 34.

Huvudminnet 32 har ett programminne 35 for datorprogram 36 och ett dataminne 37 för data. till de genom konventionella andra kommunikationslänkar Styrsystemet utnyttjar signalgränssrrittet 33 för mottagning av signalinforrnation från Styrsystemet är anslutet komponenterna i avfallsuppsamlingssystemet och avfallsuppsamlingssystemet och för sändning av styrsignaler till utmamingsventiler, luftinsläppsventiler, sektionsventiler och huvudventilen i avfallsuppsamlingssystemet. I 10 15 20 25 30 514 550 21 synnerhet används signalgränssnittet 33 för mottagning av nivåinformation från en eller flera nivåsensorer i avfallsuppsamlingssystemet. Denna nivåinformation behandlas sedan av det eller de datorprogram 36 som körs på datorsystemet, och den prediktionsbaserade styrningen, till exempel såsom beskrivits ovan med hänvisning till Fig. 3 och 4, exekveras därigenom, vilket resulterar i att lämpliga styrsignaler sänds till de relevanta utmatningsventilema, luftinsläppsventilema och huvudventilen för att åstadkomma styrd tömning och uppsamling av avfall.

Predildionsbaserad tömning för grupper av avfallsschakt Den prediktionsbaserade styrningen har visat sig vara särskilt effektiv för större och mer komplexa vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem där avfallsschakt är indelade i grupper och töms på gruppbasis istället för på nivån av individuella avfallsschakt. I allmänhet delas utmatningsventiler och således motsvarande avfallsschakt in i grupper och styrd tömning av avfall sker genom öppning av utmatningsventiler på gruppbasis.

Genom öppning av utmatningsventiler på gruppbasis samlas avfall från en grupp avfallsschakt ihop och transporteras kollektivt till den centrala stationen. På detta sätt reduceras problemet med frekventa hopp mellan olika grenar kraftigt, och utnyttjandet av de tillgängliga resurserna i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet förbättras betydligt. Dessutom kan den totala inströmningen av avfall till en hel grupp såväl som den totala kapaciteten hos gruppen tas med i beräkningen i den styrda tömningen av avfall i systemet.

Hänvisning görs nu till Fig. 6 som är en schematisk logisk vy över ett belysande vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem där utmatningsventiler har delats in i grupper. Den logiska vyn enligt Fig. 6 innefattar representationer av en central avfallsuppsamlingsstation RCS, ett transportledningssystern i form av ett nätverk av transportledningar, utmatningsventiler/avfallsschakt DV/RCH, sektionsventiler SE1- SE2 och luftinsläppsventiler AV1-AV8. 10 20 514 '55Û ffffjïpf" 22 Såsom visas i Fig. 6 delas utmatningsventilerna in i grupper G1-G5. Det bör dock förstås att den indelning som visas i Fig. 6 endast är ett exempel, och att andra sätt att dela in utmatningsventiler i grupper också är möjliga. Grupperna definieras i allmänhet i beroende av strukturen på det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet och de särskilda krav som ställs på systemet.

Grupperna konfigureras normalt av systemadmjnistratören i en speciell gruppdefinitionsmeny. I gruppdefinitionsmenyn definierar adminístratören vilka luftinsläppsventiler och vilka utmatningsventiler som hör till vilka grupper. Ett exempel på en gruppdefinitionsmeny relaterad till Fig. 6 ges i Tabell I nedan.

Tabell I AV 1 2 3 4 5 6 7 8 DV 1 G1 G2 G3 G4 G4 G4 G5 G5 2 G1 G2 G3 G4 G4 G4 G5 G5 3 G1 G2 G3 G4 G4 G4 G5 G5 4 G1 G3 G4 G4 G4 G5 5 G1 G3 G4 G4 G5 6 G4 G5 I det exempel som ges i Tabell I ovan kan man se att följande grupper har defmierats: - Alla DV:s på AV1 hör till grupp Gl.

- Alla DV:s på AV2 hör till grupp G2.

- Alla DV:s på AV3 hör till grupp G3.

- Alla DV:s på AV4-6 hör till grupp G4.

- Alla DV:s på AV7-8 hör till grupp G5. 10 15 20 25 .514 ssoyw 23 Enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen gör styrsystemet prediktioner baserat på signalinformation som är representativ för avfallsnivän från nivåsensorer anordnade i ett antal avfallsschakt i systemet, och väljer ut grupper för tömning en åt gången baserat på de predikterade värdena. Urvalsmekanismen erfordrar normalt användandet av grupptömningsvillkor där ett förutbestämt tömningsvillkor är givet för varje grupp. Det är möjligt att kombinera tömningsvillkor som används för individuella avfallsschakt, till exempel såsom ges av uttrycken (5) och (6) ovan, med tömningsvillkor för hela grupper. Till exempel kan grupptömningsvillkoret betraktas som uppfyllt om tömningsvillkoren för ett förutbestämt antal individuella avfallsschakt inom en grupp är uppfyllda.

Som en variant kan tömningsvillkoret för varje grupp alternativt baseras på det antal avfallsschakt inom gruppen som enligt prediktionerna förväntas bli fiilla inom den aktuella eller möjligen den efterföljande tömningscykeln. I detta fall är det normalt tillräckligt om ett enda avfallsschakt förväntas bli fullt för att gruppen ska schemaläggas för tömning. Det är emellertid också möjligt att beakta den totala lagringskapaciteten inom en grupp, såsom när ett av ett flertal angränsande avfallsschakt blir fullt och användarna enkelt kan vända sig till ett annat näraliggande avfallsschakt. I det fallet innefattar tömningsvillkoret normalt mer än ett avfallsschakt. Törrmingsvillkoren konfigureras normalt av systemadministratören.

För en bättre förståelse av denna aspekt av uppfmningen hänvisas nu till det schematiska flödesdiagrammet enligt Fig. 7 som är ett schematiskt flödesdiagram över ett prediktionsbaserat förfarande för drift av ett avfallsuppsarnlingssystem enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen. Uppñnningen är naturligtvis inte begränsad till utföringsformen enligt Fig. 7, som enbart representerar ett belysande exempel på hur idéema enligt uppfinningen kan implementeras. 10 15 20 25 ~514 5581:: 24 Förfarandet implementeras företrädesvis i programvara som när den körs på en dator får datorn att utföra de steg, funktioner och åtgärder som definieras i flödesdiagrammet enligt Fig. 7.

Såsom nämnts tidigare mäts avfallsnivån i ett antal avfallsschakt av respektive nivâsensorer som anordnats i schakten, och den genererade nivåinformationen avläses nonnalt av styrsystemet med en given samplingsfrekvens. Grupperna kontrolleras en och en med regelbundna beslutsintervall för att bestämma huruvida grupperna ska placeras i kö för tömning.

För varje avfallsschakt inom en kontrollerad grupp så avläses den aktuella avfallsnivån av styrsystemet i steg 41vid det aktuella samplingstillfället.

I steg 42 bestäms tillväxttakten för vart och ett av avfallsschakten baserat på ett antal föregående nivåmätningar, till exempel såsom beskrivits med hänvisning till Fig. 3.

I steg 43 används, för vart och ett av avfallsschakten inom den kontrollerade gruppen, den bestämda tillväxttaltten och den aktuella avfallsnivån i ett extrapolationsförfarande för att göra en prediktion av den sannolika avfallsnivån vid en given framtida tidpunkt.

Företrädesvis är den givna framtida tidpunkten den förväntade tidpunkten för nästa tömning av avfallsschaktet. Tidsintervallet mellan två efter varandra följande tömningar hänvisas normalt till som törnrtingscykeltíden, och detta kan variera från avfallsschakt till avfallsschakt och även variera under dagen. Den förväntade tidpunkten for nästa tömning uppskattas normalt genom medelvärdesbildning av cykeltiden för alla eller ett antal av avfallsschakten i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet under olika lastperioder, under beaktande av en säkerhetsmarginal om 5-10% av medelvärdet.

I tillämpningar där tömningscykeltiden skiljer sig betydligt mellan olika avfallsschakt kan en individuell medelcykeltid bestämmas för varje avfallsschakt genom kontinuerlig 10 15 20 25 514 550 25 registrering av cykeltiden för de relevanta avfallsschakten och beräkning av nya medelvärden för de individuella cykeltidema varje cykel.

I steg 44 jämförs, för vart och ett av avfallsschakten i den kontrollerade gruppen, sedan den predikterade nivån som förväntas vid nästa tömning med en maximalt tillåten tröskelnivâ, och genom beaktande av det särskilda törrmingsvillkor som givits för den grupp som kontrolleras beslutas huruvida gruppen ska placeras i kö för tömning.

Om det antal avfallsschakt som predikteras vara fulla vid nästa tömning är mindre än det antal som ges av tömningsvillkoret fortsätter förfarandet med nästa grupp, såsom anges i steg 45. I praktiken betyder detta normalt att den återstående volymen i avfallsschakten är tillräcklig för att hälla det ackumulerande avfallet ärmu en "cykel". Ä andra sidan, om antalet avfallsschakt som preclikteras som fulla vid nästa tömning är lika med eller större än det antal som ges av tömningsvillkoret så kommer gruppen att placeras i tömningskön, såsom anges i steg 46. Avfallsschakten inom en grupp som är placerad i tönmingskön töms så snart gruppen kommer fram först i kön. När det är dags för den faktiska tömningen sänder styrsystemet lämpliga styrsignaler till huvudventilen, den eller de respektive luftinsläppsventilerna och utmatningsventiler för att initiera öppning samt uppsamling av avfall från gruppen.

Det är en klar fördel att ha möjligheten att ta bort grupper från tömningskön om senare prediktioner indikerar att gruppen faktiskt kan vänta en till tömningscykel.

Det har vidare visat sig fördelaktigt att associera varje grupp med ett prioritetsvärde som tar hänsyn till betydelsen av att tömma avfall från gruppen. Prioritetsvärdet för varje grupp kan bestämmas av systemadministratören baserat på till exempel lagringskapacitet i avfallsschakten i gruppen, uppmätt eller antaget inflöde av avfall till gruppen, överbelastningskänslighet eller servicetillgänglighet. För att säkerställa att alla 10 15 20 25 30 514 550 p 26 grupper slutligen töms kan styrsystemet öka prioritetsfaktorn för varje icke-vald grupp som har ett giltigt tömningsvillkor allt eftersom tiden går.

Företrädesvis tas emellertid tillväxttakten tillsammans med ett beaktande av konsekvenserna av överbelastning med i beräkningen vid inställningen av prioritetsvärdena. Om till exempel den predikterade volymen vid den givna framtida tidpunkten för ett avfallsschakt vida överskrider den maximalt tillåtna volymen ges ett relativt högt prioritetsvärde till den motsvarande gruppen, medan om den predikterade volymen bara överskrider den maximalt tillåtna volymen något så ges ett relativt lågt prioritetsvärde till gruppen. I det senare fallet kan ett högre prioritetsvärde ges till gruppen om konsekvenserna av överbelastning är allvarliga.

När man använder tömningsvillkor följer gruppvalsfunktionen de allmänna principer som ges nedan. Om prioritetsfunktionen inte används så schemaläggs grupper med giltiga tömningsvillkor för tömning av avfall i en strukturerad ordning. Om prioritetsfunktionen används så väljs den grupp som har det högsta prioritetsvärdet bland grupperna med giltiga tömningsvillkor ut för tömning och uppsamling av avfall.

Om flera grupper har samma prioritetsvärde väljs en av grupperna ut enligt en förutbestämd gruppordning.

Utmatningsventiler inom en utvald grupp öppnas företrädesvis i en strukturerad ordning en och en enligt en fördefinierad sekvens. Genom denna teknik kan strukturerad tömning (inom den utvalda gruppen) och tömning baserad på nivåprediktion kombineras. Det bör dock förstås att det inte är nödvändigt att öppna alla utmatningsventiler i en utvald grupp.

Det bör också förstås att styrsystemet kan arbeta i olika moder, och att en meny för ett tidsschema kan användas av administratören för att ställa in när de olika moderna ska tillåtas enligt antagna sopkastningsmönster och volymer under en dag. Ett exempel på en sådan meny för ett tidsschema ges nedan i Tabell II. 10 15 20 25 . 514 ssti* 27 Tabell II Start Stopp Mod Prioritet Dag Fraktion 07.00 10.00 Högbelastningsmod - Alla dagar Alla 10.00 17.00 Lågbelastningsmod Används ej Alla dagar P 17.00 23.00 Högbelastningsmod Används Alla dagar R 23 .00 Strukturerad mod - Alla dagar R I detta särskilda exempel används tre driftmoder. Två av driftmoderna, lågbelastningsmod och högbelastningsmod är relaterade till lastperioder, medan den tredje driftmoden, som kallas strukturerad mod, inbegriper en deterministisk tömning av avfallsschakten enligt en förutbestämd ordning utan hänsyn till last. Som man kan se arbetar systemet i lågbelastningsmod och högbelastningsmod under olika perioder av dagen. I exemplet enligt Tabell II ovan tillämpas prediktionsbaserad styming med fördel under högbelastningsmoden. Det finns dock inte något som hindrar att prediktionstekniken används under hela dagen. Det bör dock noteras att det normalt är fördelaktigt att innefatta en slutlig strukturerad uppsamling av avfall vid slutet på varje dag. I strukturerad mod går styrsystemet igenom grupperna en och en i en förutbestämd ordning. Till exempel, när systemet stängs av vid slutet på en dag kan gruppdriften stängas av och istället töms alla schakt och transportledningar i en strukturerad och förutbestämd ordning. I detta exempel utförs en slutlig strukturerad uppsamling av avfall från alla avfallsschaltt och ledningar i systemet 23:00. Därefter stoppas systemet och stängs av under natten.

Naturligtvis kan tidsschemat enkelt ändras för optimering av prestanda eller för anpassning av systemet till förändrade sopkastningsmönster.

Det är också möjligt för administratören att associera grupper med olika fraktioner såsom hushållsavfall och papper. 10 15 20 514 5~5Û 28 För ytterligare information om gruppdrift införlivar vi vår svenska patentansökan 9902719-5 genom denna hänvisning.

Det valcuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt uppfinningen kan hantera större mängder avfall per avfallsschakt såväl som ett större antal avfallsschakt anslutna till systemet. Detta gör systemet särskilt lämpligt för användning i områden med höghusbyggnader och med många byggnader anslutna till samma system eller i större flygplatsanpassade avfallssystem. Det bör förstås att fastän systemet enligt uppfinningen är anpassat för komplexa högbelastningstillämpningar så kan det användas i alla typer av ARCS-tillämpningar (ARCS, automatic refuse collection system).

Fastän tekniken enligt uppfinningen i första hand är avsedd för användning vid styrd tömning av avfall från ett flertal avfallsschalct på ett systematiskt sätt så bör det betonas att uppfinningen också är tillämpbar på specifika individuella schakt som utsätts för höga avfallsbelasmingar.

De utföringsformer som beskrivits ovan ges enbart som exempel, och det bör förstås att uppfinningen inte är begränsade till dessa. Ytterligare modifikationer, förändringar och förbättringar som innehåller de grundläggande, underliggande principer som beskrivits och för vilka patentskydd yrkas ligger inom uppfinningens omfattning och andemening.

Claims (32)

10 15 20 25 30 -514 55Gf}§ff¶§ 29 PATENTKRAV

1. Ett förfarande för drift av ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem, kännetecknar av att förfarandet innefattar stegen: utförande av efter varandra följande mätningar av avfallsnivån i minst ett avfallsschakt anordnat i det vakuumarbetande avfallsuppsamlíngssystemet; adaptiv prediktering av ett framtida värde på minst en driftparameter i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet baserat på ett antal av de efter varandra följande mätningarna; och användning av det predikterade värdet på driftparametem eller parametrarna vid stymingen av det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet.

2. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att perioden mellan de efter varandra följande mätningarna är mindre än 1 minut, företrädesvis mindre än 15 sektmder, och att predikteringssteget innefattar datorbaserad behandling av efter varandra följande nivärnätriingar för att adaptivt prediktera det framtida värdet på driftparametern eller parametrarna.

3. Förfarandet enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att det predikterade värdet på driftparametern eller parametrarna representerar en framtida tidpunkt när avfallsnivån förväntas överskrida en given tröskelnivå eller en sannolik avfallsnivå i avfallsschaktet vid en given framtida tidpunkt.

4. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att förfarandet vidare innefattar stegen: deñnierande av ett antal karakteristiska inströmningsperioder under en dag baserat på statistiska mätningar av avfallsnivåerna under ett antal dagar; och anpassning av modellen för prediktering av det framtida värdet i beroende av inströmningsperioden. 10 15 20 25 30 51455opt 30

5. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat av att predikteringssteget innefattar stegen: bestämning av en tillväxttakt för avfall i ett avfallsschakt baserat på ett antal av de efter varandra följande mätningarna; utförande av en extrapolering baserat på en mätning av den aktuella avfallsnivän i avfallsschaktet och den bestämda tillväxttakten för att uppskatta det predikterade värdet; och upprepning av stegen bestämning av en tillväxttakt och utförande av en extrapolering allt eftersom nya mätningar utförs för att medge adaptiv prediktion.

6. Förfarandet enligt krav 1, kännetecknat steget bestämning av en tillväxttakt innefattar en medelvärdesberäkning av tillväxttalcten med användande av ett tidsfönster för att ta med av att en lämplig delmängd av avfallsnivåmätningarna i beräkningen.

7. Förfarandet enligt något av föregående krav, kännetecknat av att det predikterade värdet på driftparametem eller parametrarna representerar en framtida tidpunkt när avfallsnivän i ett avfallsschakt förväntas överskrida en given tröskelnivä, och steget användning av det predikterade värdet innefattar steget jämförelse av det predikterade värdet med en uppskattning av den förväntade tidpunkten för nästa tömning av avfallsschaktet för att bestämma huruvida avfallsschalttet ska placeras i kö för tömning.

8. Förfarandet enligt något av kraven 1-6, kännetecknat av att .det predikterade värdet på driftparametem eller parametrarna representerar den sannolika avfallsnivän i ett avfallsschakt vid den förväntade tidpunkten för nästa tömning av avfallsschaktet, och steget användning av det predikterade värdet innefattar steget jämförelse av det predikterade värdet med en given tröskelnivå för att bestämma htuuvida avfallsschaktet ska placeras i kö för tömning. 10 15 20 25 514 550 31

9. Förfarandet enligt krav 7 eller 8, kännetecknat av att den förväntade tidpunkten för nästa tömning av ett avfallsschakt uppskattas baserat på ett medelvärde av tömningscykeltiden för ett antal avfallsschakt i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet.

10. Förfarandet enligt krav 1, i vilket avfall töms från avfallsschakten in i ett . transportledningssystem genom respektive utrnatningsventiler, varvid förbindelse mellan ett avfallsschakt och transportledningssystemet upprättas genom öppning av avfallsschaktets utmatningsventil, kännetecknat av att förfarandet innefattar stegen: indelning av utmamingsventiler i grupper för styrd tömning av avfall; utväljande av grupperna en och en för tömning av avfall, varvid en eller flera utmatningsventiler i en utvald grupp öppnas och urvalet baseras på tömningsvillkor för grupperna så att grupper med giltiga tömningsvillkor kan väljas för tömning av avfall; och bestämning, för varje grupp av utmatningsventiler, huruvida tömningsvillkoret för gruppen är giltigt baserat på det predikterade värdet på driftparametern eller parametrarna.

11. Förfarandet enligt krav 10, kännetecknat av att förfarandet vidare innefattar steget associering, till varje grupp, av ett prioritetsvärde, varvid den grupp som har det högsta prioritetsvärdet bland gruppema med giltiga tömningsvillkor väljs ut för tömning av avfall.

12. Förfarandet enligt krav 11 kännetecknat av att prioritetsvärdet för en grupp bestäms baserat på det predikterade värdet på driftparametem eller parametrarna och konsekvensema av att inte tömma avfallsschaktet eller schakten i gruppen. 10 15 20 25 30 514 559,» 32

13. Ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem innefattande en avfalls- uppsarnlingsstation, ett transportledningssystem för transport av avfall till uppsamlings- stationen, ett antal avfallsschakt anslutna till transportledningssystemet genom respektive utmatningsventiler, varvid förbindelse mellan ett avfallsschakt och transportledningssystemet upprättas genom öppning av avfallsschaktets utmatningsventil, kännetecknat av att systemet vidare innefattar: organ för utförande av efter varandra följande mätningar av avfallsnivån i minst ett av avfallsschakten; organ för utförande av adaptiv prediktion av ett framtida värde 'på minst en driftparameter i det Vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet baserat på ett antal av de efter varandra följande mätningarna; och organ för styrning av det vakuumarbetande avfallsuppsarnlingssystemet och för att vid styrningen av systemets drift gensvara på det predikterade värdet på driftparametem eller parametrarna.

14. Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt krav 13, kännetecknat av att perioden mellan de efter varandra följande mätningarna är mindre än 1 minut, företrädesvis mindre än 15 sektmder, och att predikteringsorganet innefattar organ för datorbaserad behandling av efter varandra följande nivåmämingar för att adaptivt prediktera det framtida värdet på driftpararnetern eller parametrarna.

15. Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt krav 13 eller 14, kännetecknat av att det predikterade värdet på driftparametern eller parametrarna representerar en uppskattning av när avfallsnivån i ett avfallsschakt förväntas överskrida en given nivå, och organet för styming innefattar organ för bestämning av när schaktet ska placeras i kö för tömning baserat på demia uppskattning.

16. Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt krav 13, kännetecknat av att predikteringsorganet innefattar: 10 15 20 25 30 514 550 33 organ för bestämning av en tillväxttakt för avfall i ett avfallsschakt baserat på ett antal av de efter varandra följande mätningarna; och organ för utförande av en extrapolation baserat på en mätning av den aktuella avfallsnivån i avfallsschaktet och den bestämda tillväxttakten för att uppskatta det predikterade värdet.

17. Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt något av kraven 13-16, kännetecknat av att det predikterade värdet på dríftparametern eller parametrarna representerar en framtida tidpunkt när avfallsnivân i ett avfallsschakt förväntas överskrida en given tröskelnívâ, och organet för styrning innefattar organ för jämförelse av det predikterade värdet med en uppskattning av den förväntade tidpunkten för nästa tömning av avfallsschaktet för att bestämma huruvida avfallsschaktet ska placeras i kö för tömning.

18. Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt något av kraven 13-16, kännetecknat av att det predikterade värdet på driftparametern eller parametrarna representerar den sannolika avfallsnivän i ett avfallsschakt vid den förväntade tidpunkten för nästa tömning av avfallsschaktet, och organet för styming innefattar organ för jämförelse av det predikterade värdet med en given tröskelnivå för att bestämma huruvida avfallsschaktet ska placeras i kö för tömning.

19. Det vakuuniarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt lcrav 17 eller 18, kännetecknat av att systemet vidare innefattar organ för uppskattning av den förväntade tidpunkten för nästa tömning av ett avfallsschakt baserat på ett medelvärde av avfallsschakt i det vakuumarbetande tömningscykeltiden för ett antal avfallsuppsamlingssystemet. 10 15 20 25 514 550 34

20. Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt krav 13, kännetecknat av att organet för styrning innefattar: organ för definierande av grupper av utmatníngsventiler för styrd tömning av avfall; organ för utväljande av grupperna en åt gången för tömning av avfall, varvid en eller flera utmatníngsventiler i en utvald grupp öppnas och urvalet baseras på tömningsvillkor för gruppema så att grupper med giltiga tömningsvillkor kan väljas för tömning av avfall; och organ för bestämning, för varje grupp av utmatníngsventiler, huruvida tömningsvillkoret för gruppen är giltigt baserat på det predikterade värdet på driftparametern eller parametrarna.

21. Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt krav 20, kännetecknat av att organet för styrning vidare innefattar organ för associeríng, till varje grupp, av ett prioritetsvärde, varvid den grupp som har det högsta prioritetsvärdet bland grupperna med giltiga tömningsvillkor väljs ut av organet för utväljande för tömning av avfall.

22. Det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet enligt krav 21, kärmetecknat av att prioritetsvärdet för en grupp bestäms baserat på det predikterade värdet på driftparametem eller parametrarna och konsekvenserna av att inte tömma avfallsschaktet eller schakten i gruppen.

23. Ett styrsystem för styrning av tömningen av avfall från ett antal avfallsschakt genom respektive utmatníngsventiler till ett transportledningssystem i ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem, varvid förbindelse mellan ett avfallsschakt och transportledningssystemet upprättas genom öppning av avfallsschaktets utmamingsventil, kännetecknat av att styrsystemet innefattar: 10 15 20 25 30 514 550 35 organ för prediktering av framtida värden på driftparametrar i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet baserat på ett antal efter varandra följande mätningar av avfallsnivån i avfallsschakten; organ för definierande av grupper av utmatningsventiler; organ för utväljande av grupperna en åt gången baserat på de predikterade värdena; och organ för sändande av styrsignaler till en eller flera utmatningsventiler i en utvald grupp för att initiera öppning av dessa utmatningsventiler, varvid prediktionsstyrd tömning av avfall således utförs.

24. Styrsystemet enligt krav 23, kännetecknat av att organet för utväljande arbetar baserat på tömningsvillkor för grupperna, och är verksamt för bestämning, för varje grupp av utrnamingsventiler, huruvida tömningsvillkoret för gruppen är giltigt baserat på en delmängd av de predikterade värdena, varvid grupper med giltiga tömningsvillkor kan väljas ut för tömning av avfall.

25. Styrsystemet enligt krav 24, kännetecknar av att organet för utväljande vidare innefattar organ för associering, till varje grupp, av ett prioritetsvärde, varvid den grupp som har det högsta prioritetsvärdet bland grupperna med giltiga tömningsvillkor väljs ut för tömning av avfall.

26. Styrsystemet enligt krav 25, kännetecknat av att prioritetsvärdet för en grupp bestäms baserat på delmängden av de predikterade värdena samt konsekvenserna av att inte tömma avfallsschaktet eller schakten i gruppen.

27. Styrsystemet enligt krav 23, känneteclmat av att perioden mellan de efter varandra följande mätningarna är mindre än 1 minut, företrädesvis mindre än 15 sekunder, och att predikteringsorganet 10 15 20 25 30 '514 550 36 innefattar organ för datorbaserad behandling av efter varandra följande nivåmätníngar för att medge adaptiv prediktion av de framtida värdena på driftparametrarna.

28. Ett datorprogramelement för styrning, när detta körs på en dator, av driften av ett vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystem, kännetecknat av att datorprogramelementet innefattar: en programdel för att få datorn att utföra adaptiv prediktion av ett framtida värde på minst en driftparameter i det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet baserat på efter varandra följande mätningar av avfallsnívân i minst ett avfallsschakt anordnat i det vakuurnarbetande avfallsuppsamlingssystemet; och en programdel för att få datom att styra åtminstone delar av det vakuumarbetande avfallsuppsamlingssystemet baserat på det predikterade värdet på driftparametem eller parametrarna.

29. Datorprogramelementet enligt krav 28, kännetecknat av att det predikterade värdet på driftparametern eller parametrarna representerar en uppskattning av när avfallsniván i ett avfallsschalft förväntas överskrida en given nivå, och styrprogramdelen innefattar organ för bestämning när schaktet ska placeras i kö för tömning baserat på denna uppskattning.

30. Datorprogramelementet enligt krav 28 eller 29, kännetecknat av att perioden mellan de efter varandra följande mätningarna är mindre än 1 minut, företrädesvis mindre än 15 sekunder, och att programdelen för att få datom att utföra adaptiv prediktion innefattar en programdel för att få datom att adaptivt bestämma en tillväxttakt baserat på mätningarna och uppskatta det framtida värdet baserat på den adaptivt bestämda tillväxttakten. 514 550 Q",f*“f 37

31. Datorprogramelementet enligt krav 28, kännetecknat av att datorprogramelementet vidare innefattar en programdel för att få datom att anpassa modellen for prediktering av det framtida värdet för att optimera prediktionen fór olika karakteristiska inströmningsperioder under en dag.

32. Datorprogramelementet enligt något av kraven 28-31, kännetecknat av att datorprogramelementet bärs av ett av en dator Iäsbart medium.