A matematikai leírás a következő:
(1)
ahol:
(2)
,
(3)
A második szűrőnél a küszöb az alábbi módon számolódik:
(4)
2.2Implementáció
A szűrőalgoritmusok implementációja R nyelven történt. Az elemzést valós adathalmazon végeztük. Különböző mennyiségű zajjal ellátott adathalmazokon futtatott szimulációk lehetővé teszik a metódusok részletes elemzését és összehasonlítását.
Az statikus küszöbindexel ellátott algoritmus egy memory size és threshold alapján átlagolással számolja az értékeket. Az algoritmusban a két változó manuális megadást igényel. A két változó megválasztása befolyásolja az algoritmus számitási komplexitását és hatékonyságát.
A dinamikus threshold alapú átlagoló algoritmus érdemi külömbsége az elsőhöz képest az, hogy dinamikusan számítja a threshold értékét. Mivel az a statikus threshold előre megválasztása előzetes ismereteket és méréseket igényel, és hatáassal van a metódus
52
hatékonyságára. Ezért célszerű lehet a threshold meghatározását az algoritmusra bízni, így a threshold dinamikusan kiszámítható. Ezzel szélesebb körben felhasználhatóvá válik a szűrő. 3. Teszt eredmények
A kutatás a Miskolci Egyetem Informatika Tanszék beltéri helyzet meghatározó szoftveréhez, az ILONA-hoz köthető. Az ILONA egy hibrid beltéri pozícionáló rendszer, ami többet között WiFi RSSI alapján működik. A szűrőalgoritmusok az ILONA-ra implementálva tesztelhetők, és elemezhető hatásuk. Az tesztadathalmazt az Informatika tanszéken lettek rögzítve a LinSSID program segítségével. Az adathalmaz több mérés során lett rögzítve, különböző időben, és környezeti tényezőkkel a pontos elemezés érdekében.
Az alábbi ábrákon jól látható a különbség az adathalmaz és a szűrt értékek között. Az 1. ábra a szűretlen adathalmazt mutatja, amin jól látszanak a kiugró adatok. A 2. ábrán jól látszik a statikus thresholdú szűrő hatása az adathalmazra. A 3. ábrán a dinamikusan generált thresholdú szűrő látható. Látható, hogy a szűrési módszerek a mért adatsorhoz képest stabilabb eredényt adnak.
1. ábra. Mért adatsort
2. ábra. Szűrés eredménye statikus threshold-dal
53
3. ábra. Szűrés eredménye dinamikus threshold-dal
A statikus alapú szűrő 5-ös küszöbbel, és 5-ös memory size-al lettek tesztelve. A módszer a WiFi RSSI értékét 1-16dB közé képes redukálni, míg a dinamikusban előfordulnak az erős kiugrások. Mindkét szűrő nagy mértékben redukálja a zaj mértékét, potenciálisan növelve a pozicionális pontosságát. A kapott adatsorokról kapott statisztikai adatokat az 1. Táblázat tartalmazza.
Szűretlen értékek Küszöb alapú átlagoló Dinamikus küszöb alapú Min. :-87.00 Min. :-47.0 Min. :-54.00
1st Qu.:-31.00 1st Qu.:-31.0 1st Qu.:-31.00
Median :-30.00 Median :-30.0 Median :-30.00
Mean :-30.53 Mean :-30.2 Mean :-30.07
3rd Qu.:-29.00 3rd Qu.:-29.0 3rd Qu.:-29.00
Max. :-27.00 Max. :-28.0 Max. :-27.00
1. Táblázat. Mérési eredmények összefoglalása ÖSSZEFOGLALÁS
A szűrőalgoritmusok és kiugró adatok kezelése körül folytatott vizsgálatok fontos szerepet játszanak a jelenkori kutatásokban. Ezek a kutatások több tudományágban is felhasználhatóak. Az előfeldolgozó szűrőalgoritmusok nagymértékben javítják az értékhalmazt, a zaj kiemelésével, vagy eltávolitásával az eredeti adathalmazból. A HORUS rendszerben létező algoritmus alapján a két új, időablakkal működő megoldás elemzése és szimulálása során egyértelműen kimutatható a zaj csökkenése. A két algoritmus a felhasználó által megadott paraméterek alapján működik. Ezen paraméterek megválasztása nagymértékben befolyásolja a metódusok hatékonyságát. A paramétereknek a hatékonyságra való hatásának vizsgálata nem volt része a munkának. A második algoritmus esetében csak 1 paramétert kell megadnia a felhasználónak, a másikat a metódus generálja, ami megkönnyíti a használatot. A szűrőket az ILONA Android kliensre lesz implementálva, és tesztelve valós környezetben.
54 FELHASZNÁLT IRODALOM
[1] PARAMVIR BAHL AND VENKATA N PADMANABHAN. Radar: An in-building rf-based user location and tracking system. In INFOCOM 2000. Nineteenth Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies. Proceedings.
IEEE, volume 2, pages 775–784. Ieee, 2000.
[2] ARTUR BANIUKEVIC, CHRISTIAN S JENSEN, AND HUA LU. Hybrid indoor positioning with wifi and bluetooth: Architecture and performance. In Mobile Data Management (MDM), 2013 IEEE 14th International Conference on, volume 1, pages 207–216. IEEE, 2013.
[3] RUDOLPH EMIL KALMAN. A new approach to linear filtering and prediction problems. Journal of basic Engineering, 82(1):35–45, 1960.
[4] MOUSTAFA YOUSSEF AND ASHOK AGRAWALA. The horus wlan location determination system. In Proceedings of the 3rd international conference on Mobile systems, applications, and services, pages 205–218. ACM, 2005.
55
TELEPÜLÉSI SZILÁRD HULLADÉK MARADÉK FRAKCIÓJÁNAK ÉS A SZENNYVÍZISZAP EGYÜTTES HASZNOSÍTÁSA BIOGÁZ
ELŐÁLLÍTÁSÁVAL
COMBINED UTILIZATION OF BIOFRACTION OF MUNICIPAL SOLID WASTE AND SEWAGE SLUDGE FOR BIOGAS PRODUCTION BOKÁNYI Ljudmilla1, VARGA Terézia Erzsébet2 és FEKETE-SOLTÉSZ Beáta3
1Ph.D., egyetemi docens, Bioeljárástechnikai és Reakciótechnikai Intézeti Tanszék vezetője, ejtblj@uni-miskolc.hu
1Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet
2tudományos munkatárs
2Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet
3doktorandusz, ejtsobe@uni-miskolc.hu
3Miskolci Egyetem Nyersanyagelőkészítési és Környezeti Eljárástechnikai Intézet
Kivonat: Jelen tanulmány arról a kutatásunkról számol be, amely célja a biogáz-üzem tervezésének megalapozása a Felső–Bácskai Hulladékgazdálkodási Kft. vaskúti telephelyéről származó zöld hulladék, a települési szilárd hulladék maradék frakciója, valamint a szennyvíziszap vegyes szubsztrátra volt. A szubsztrátok fizikai-kémiai tulajdonságainak meghatározását követően a minták egyenkénti biogáz termelő képességének vizsgálatára került sor a statikus laboratóriumi berendezésben termofil hőmérsékleti körülmények között. A folyamatos keverésű reaktorban termofil és mezofil hőmérsékleti tartományban a vegyes szubsztrát gázleadását vizsgáltuk. A folyamatos keverésű reaktorban végzett vizsgálatok során a képződő biogáz összetétele is meghatározásra került, metán és széndioxid vonatkozásában.
A laboratóriumi kevert reaktoros vizsgálatok eredményei alapján megterveztük egy termofil és egy mezofil száraz fermentálás technológiáját.
Kulcsszavak: biogáz, vegyes szubsztrát, biogáz-hozam.
Abstract: The paper deals with the research results on biogas production from polysubstrate (green waste, biofraction of municipal solid waste, as well as biologically treated municipal sewage sludge) in order to establish a technology for Felső-Bácska Waste Management Ltd. Physical-chemical characteristics of the monosubstrates, as well as their biogas production capacity under thermophilic conditions were determined in the laboratory. The polysubstrate gas forming capacity was tested under thermophilic and mesophilic conditions in a continuously stirred reactor. The quality of the obtained gas was also measured. Based on the results the biogas plant was designed.
Keywords: biogas, polysubstrate, biogas production.
1. BEVEZETÉS
A keletkező hulladékok energetikai hasznosításának, a megújuló energia előállításának szükségessége a biogázosítási eljárást egyre inkább előtérbe helyezi. A biogáz - a földgázhoz hasonlóan - sokrétű hasznosítási lehetőséget nyújt, többek között a mezőgazdasági üzemek és az állattartó-, kommunális hulladékhasznosító telepek és a vonzáskörzetükben lévő települések energiaellátásához jelentősen hozzájárulhat.
Az első anaerob eljárásokat csak szennyvíziszapok kezelésére használták, manapság azonban az anaerob rendszerek sikeresen alkalmazhatók ipari, mezőgazdasági és települési
56
biohulladékok, ill ezek keverékének (vegyes szubsztrát) kezelésére. Ugyanakkor, a vegyes szubsztrát optimálása még mindig nem teljesen tisztázott kérdéscsoport, amivel érdemes foglalkozni. A kutatásunk célja tehát a vegyes szubsztrát külön-külön és együttes viselkedésének a biogáz termelődése alatt; javaslat és technológia kidolgozása a biogáz üzemre.