一种工业隔音复合板材的机械传动优化及评估方法与流程

本发明涉及机械传动状态监测与水污染控制及治理协同优化，具体为一种工业隔音复合板材的机械传动优化及评估方法。

背景技术：

1、工业隔音复合板材生产线通常由重型辊压机、热压机等主体设备构成，其动力由传动齿轮箱经传动轴驱动辊筒或压板完成板材的成型与热压合成，生产过程中需要涂覆以酚醛树脂等高分子材料为主要成分的胶粘剂，用于粘接板材各层结构，生产过程中产生的废水主要含有胶粘剂挥发或挤出所形成的树脂单体，例如游离酚、游离甲醛等污染物，该类废水通常先进入调节池进行水量水质均化，再进入生化处理池，通过投加专属功能微生物菌剂并配合曝气系统对污染物进行生物降解，从而实现污水处理及其再生利用，目前，机械传动系统的健康状态监测通常依靠在传动齿轮箱、轴承座等部位加装振动加速度传感器及扭矩传感器，采集运行过程中的振动信号与扭矩信号，用于设备故障诊断，例如判断轴承磨损、齿轮啮合异常等情况；

2、与本发明最为接近的现有技术方案是将机械传动系统监测与末端废水生化处理系统作为两套完全独立运行的子系统进行管理，其中，机械传动健康监测系统按固定采样频率采集振动信号与扭矩信号，经阈值比对或频谱分析判断设备是否存在故障隐患，输出结果仅用于设备维护报警，不与下游任何工艺环节产生联动关系；

3、废水生化处理系统则在生化池出水端或调节池设置在线化学需氧量、酸碱度等监测仪表，操作人员或简单的比例积分微分反馈控制器依据当前实测浓度值，按照预设规则对功能微生物菌剂投加泵、曝气机风量进行事后调节，上述两套系统之间不存在数据交互与信号传递关系，机械系统的负载波动信息完全未被利用于水污染控制及治理端的预判与干预；

4、由于现有机械传动监测系统仅以设备自身故障诊断为唯一目标，未建立传动负载特征与末端废水污染物浓度之间的映射关系，当传动系统出现负载瞬变引起胶粘剂挤出量增加时，该信息无法被识别并传递至下游废水处理环节；

5、由于该信息未被传递，废水生化处理系统只能等到污染物实际到达并被在线仪表检测到浓度超标后才能作出响应，此时污染物已经进入生化池，导致活性污泥及专属功能微生物直接暴露于突发高浓度毒性负荷环境中，产生抑制甚至不可逆失活，进而引发整个生化处理系统运行效能骤降，严重影响污水处理及其再生利用的达标稳定性，此外，现有技术将机械传动系统产生的低频振动仅视为需要抑制或消耗的能量损失，未考虑其在满足安全阈值条件下的资源化利用价值，导致该部分机械能长期被浪费，未能与末端水污染控制与治理环节形成能量耦合，造成系统整体能效偏低。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：在工业隔音复合板材生产过程中，机械传动系统的工况波动会直接引起板材上胶量的物理挤出与挥发变化，进而导致末端生产废水中树脂类污染物毒性浓度发生剧烈且不可预测的波动；

2、而现有机械传动评估方法与末端废水生化处理系统相互独立、彼此脱节，机械监测仅服务于设备自身健康诊断，废水生化处理系统只能依据末端实测浓度进行被动滞后响应，导致高浓度毒性废水在无预警的情况下直接冲击生化池，造成专属功能微生物大面积中毒失活，污水处理及其再生利用系统运行不稳定；

3、同时，隔音板材重载传动系统运行过程中产生的低频机械振动能量长期被浪费，未能与末端水污染控制与治理环节形成协同增效利用。

4、为解决上述技术问题，本发明提供一种工业隔音复合板材的机械传动优化及评估方法，其总体技术方案包括：采集重型辊压机传动齿轮箱轴承座处的振动加速度信号以及传动轴的扭矩信号，对上述信号进行时域特征与统计特征提取，组合形成机械负载特征向量；

5、采用卷积神经网络与长短期记忆网络相结合的方式，建立机械负载特征向量与经管网延时后末端废水毒性负荷指标之间的数字孪生映射预测模型，实现对未来时段废水毒性负荷的提前预测；

6、将预测值与预设的毒性负荷安全阈值进行比较，若超过阈值则输出预警信号；

7、根据预警信号，在污染物尚未到达生化处理池之前的调节池缓冲时间窗口内，对专属功能微生物菌剂投加量与曝气机曝气比例进行前馈自适应调整；

8、同时，对机械传动系统的残余振动能量进行安全阈值评估，在判定处于安全冗余范围内时，通过声学波导管将该部分振动能量定向传导至生化处理池，转化为流体机械扰动，用于强化气液固三相传质效率并促进老化生物膜更新脱落；

9、此外，将生化处理系统实际出水水质指标反馈至映射预测模型，对模型参数进行周期性修正，形成感知、预测、调控与效果验证的完整闭环。

10、与之相对应，本发明还提供一种实现上述方法的工业隔音复合板材的机械传动优化及评估系统，包括机械传动状态感知模块、数字孪生映射与预警模块、生化系统前馈调控执行模块以及振动能量跨系统引导模块，各模块之间通过数据总线及控制信号线相互连接，共同构成由感知到预测、由预测到调控、再由调控到能量利用的完整技术路径。

11、采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

12、1.本发明通过构建机械负载特征与废水毒性负荷之间的前馈映射预测模型，能够在污染物尚未到达生化池之前完成预警，避免生化系统遭受突发性毒性冲击，从而提升污水处理及其再生利用系统的运行稳定性；

13、2.本发明通过前馈自适应调整专属功能微生物投加量与曝气比例，实现生化处理资源的按需精准配置，降低药剂与能耗浪费，提升水污染控制与治理效率；

14、3.本发明通过声学波导管将安全阈值内的机械振动能量定向引导至生化池，在基本不增加额外能耗的前提下强化气液固三相传质效率、促进老化生物膜更新脱落，实现机械废能的跨系统资源化再利用。

1.一种工业隔音复合板材的机械传动优化及评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述振动加速度信号在滑动时间窗口内提取时域特征包括计算所述振动加速度信号的均方根值与峭度值；

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述预警信号，在污染物到达生化处理池之前的调节池缓冲时间窗口内，对生化处理池的专属功能微生物菌剂投加量与曝气机曝气比例进行前馈调整。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述曝气机曝气比例进行前馈调整包括：将可调频曝气机在当前时刻的输出风量设定为所述可调频曝气机的基准运行风量与调整量之和，所述调整量为预设的比例调节系数与超出量的乘积，所述超出量为所述废水毒性负荷预测值与所述毒性负荷安全阈值之间的差值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：对机械传动系统的实测振动信号进行能量评估，得到残余可利用振动能量，所述残余可利用振动能量为传动系统总振动能量与保障传动系统安全运行所需保留的振动能量阈值之差；

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：当判定为所述安全可导出状态时，通过声学波导管将所述残余可利用振动能量传导至生化处理池，转化为流体机械扰动，用于强化气液固三相传质效率并促进生物膜更新脱落。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将生化处理池的实际出水水质指标反馈至所述数字孪生映射预测模型，对所述数字孪生映射预测模型的参数进行周期性修正。

8.一种工业隔音复合板材的机械传动优化及评估系统，其特征在于，包括机械传动状态感知模块、数字孪生映射与预警模块、生化系统前馈调控执行模块以及振动能量跨系统引导模块；

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述声学波导管包括传动齿轮箱减振基座、振动拾取与耦合接口、声学波导管主体、能量调节阀以及末端扩散喷头；