[發明專利]甘蔗煮糖過程開放式智能監控綜合實驗平臺

有效

• 申請號: 201110340301.5
• 申請日: 2011-11-01
• 公開（公告）號: CN102505048A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 蒙艷玫;賀琦;陸冠成;王小純;龐海峰;杭方學;董振;張猛;何海平;盧永強;陳慶偉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C13B25/06
• 分類號: C13B25/06;G05B19/418
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 黃永校

1.甘蔗煮糖過程開放式智能監控綜合實驗平臺，其特征在于，該實驗平臺由煮糖罐體模塊、輔助工作模塊、傳感器數據采集模塊以及閥門控制模塊的硬件部分和實時數據采集組件、過飽和度軟測量組件、煮糖過程動態參數優化及控制調節組件的軟件部分組成，煮糖罐體模塊通過閥門控制模塊與輔助工作模塊連接，傳感器數據采集模塊分布在煮糖罐體模塊的各個測點上；

傳感器數據采集模塊的數據上傳到實時數據采集組件，通過預處理后由過飽和度軟測量組件進行過飽和度軟測量，最后由煮糖過程動態參數優化及控制調節組件處理后控制閥門控制模塊對煮糖罐體模塊的參數進行調節，實現煮糖過程的自動監控；

所述煮糖罐體模塊，由圓柱形罐體、通過法蘭連接在罐體上方的強制循環攪拌機構和通過脹接方式固定在罐體內部的列管式熱交換器組成，強制循環攪拌機構的攪拌電機上設置有轉速計與實時數據采集組件連接并通過Modbus總線將電機轉速數據上傳至實時數據采集組件，列管式熱交換器與蒸汽發生器通過管道連接并有調節閥調節高溫蒸汽入氣量以控制糖漿溫度；

所述輔助工作模塊，包括水、糖漿和種子三個物料箱，進料管、蒸汽發生器以及列管式熱交換器，物料箱通過進料管與罐體連接，蒸汽發生器與列管式熱交換器連接，水循環式真空泵與罐體頂部端蓋連接；

所述傳感器數據采集模塊，包括分布在罐體頂面部分的真空度壓力傳感器，超聲波液位傳感器和電機轉速計，分布在罐體側面的三個綜合數據采集端口，分布在罐體底面部分的兩個綜合數據采集端口和電導率傳感儀接口；

所述閥門控制模塊，包括與入料調節閥連接的水開關閥、糖漿開關閥和種子開關閥，以及真空調節閥、蒸汽調節閥和放糖閥。

2.根據權利要求1所述的甘蔗煮糖過程開放式智能監控綜合實驗平臺的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.1數據采集，所述實時數據采集組件通過Modbus總線與傳感器數據采集模塊連接，采集罐壁側面、罐底部的五個溫度、糖漿密度的混合數據，罐底部的糖漿電導率數據，罐頂部的真空度壓力數據，超聲波液位傳感器測量到的罐內糖漿液位高度數據，閥門控制部分各個閥門的開度數據，蒸汽發生器的入汽壓力、溫度數據，以及攪拌機構的電機轉速數據；

2.2過飽和度軟測量，實時數據采集組件采集到的數據轉換協議后通過CAN總線上傳至過飽和度軟測量組件，以其中的糖漿電導率、糖漿密度、糖漿溫度、罐內真空度、蒸汽壓力和煮糖罐液位數據作為輔助變量，以糖漿的過飽和度為主導變量對糖漿過飽和度進行軟測量，通過構建糖漿過飽和度軟測量模型，利用最小二乘支持向量機獲取糖漿過飽和度軟測量的預測值；

2.3煮糖過程動態參數優化及控制調節，通過綜合優化處理實時數據采集組件上傳的數據以及過飽和度軟測量組件對糖漿過飽和度軟測量的預測值，實時控制各個閥門開關動作、流量大小調節，蒸汽入量，以及攪拌電機的轉速。

3.根據權利要求1所述的甘蔗煮糖過程開放式智能監控綜合實驗平臺，其特征在于：所有硬件接口均采用同一標準法蘭接口進行模塊化設計，若通過轉接法蘭在不同測量位置連接同種類型的測量儀器，則研究溫度差、密度差、錘度差的參數分布，若通過轉接法蘭在不同測量位置連接不同類型的測量儀器則比較同一煮糖過程中不同參數對糖漿結晶的影響效果，從而進行不同狀態參數的檢測控制和側重點不同的實驗研究。