[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

一、技術領域

本發明涉及制糖技術領域，特別是提供一種用于科學研究和實驗教學的甘蔗煮糖過程開放式智能監控綜合實驗平臺。

二、背景技術

在制糖工業生產中，煮糖是最關鍵而重要的環節，直接影響到產品的質量和提糖效率。煮糖過程通過調節溫度、蒸汽壓力、真空度和進料速度等參數，控制煮糖罐內糖漿的過飽和度，使過飽和糖漿析出符合要求的晶體，最后經過助晶和母液分離獲取結晶砂糖。在該過程中既有傳熱，又有傳質，是一個復雜的物理化學過程。并且煮糖過程中由于物料的純度和濃度在不斷的發生變化，加上真空度和蒸汽壓力的波動，從而影響了糖漿的過飽和度，對結晶效果產生影響。

由于煮糖控制本身受干擾的因素很多，煮糖過程工藝復雜、設備龐大，又含有大量的不確定性因素，其時變性和非線性等都很強，而且過程也具有大慣性、滯后、強耦合等環節，要建立精確的煮糖過程機理模型非常困難。通過傳統的測量方法，比如點測量、離線測量方法，難于獲得準確的關鍵檢測參數，而且直接在生產用的大型煮糖罐上進行實驗研究耗時長，成本高昂，布點困難，所以急需一種小型的能模擬實際煮糖生產環境的綜合實驗平臺來進行科學研究。

中國專利200410061467介紹了一種煮糖糖液濃度和過飽和度在線自動檢測系統，該系統包括采樣裝置和稱重裝置構成的檢測器、溫度傳感器、控制器和計算機，該系統測量范圍廣、可檢測煮糖生產全過程糖液錘度值和過飽和值；測量精度高，安全可靠，操作簡單，維護方便；一套系統可多點檢測；檢測系統只需人工設定，檢測過程無須人工操作。該方法能使操作人員能夠了解到煮糖罐內的糖液濃度及變化情況，根據糖液濃度的變化，操作工作能量化操作，效率高。

中國專利201010199542介紹了一種煮糖罐晶粒形態在線監測方法，該方法包括以下步驟：(1)將蔗糖晶粒數字顯微攝像機組件安裝在煮糖罐側壁；(2)安裝蔗糖晶粒圖像處理模塊，并運行蔗糖晶粒圖像處理模塊；(3)接通蔗糖晶粒數字顯微攝像機組件光源的電源，調節蔗糖晶粒數字顯微攝像機組件前面的透射光源和內裝反射光源的亮度；(4)觀察顯示器上按采樣周期不斷刷新的動態實時圖像，然后根據圖像效果和需求調整圖像處理參數；(5)通過人機界面讀取已存儲的參考圖像，與當前的圖像作比對分析；(6)獲得晶粒特征圖像；(7)記錄或發送晶粒形態圖像特征值。本發明快捷、直觀，可為結晶控制提供晶粒形態分析數據。

中國專利201020224726介紹了一種煮糖罐晶粒形態在線監測裝置，該裝置包括蔗糖晶粒數字顯微攝像機組件和監控計算機；所述監控計算機安裝有蔗糖晶粒圖像處理模塊，并通過監控電纜與所述蔗糖晶粒數字顯微攝像機組件相連。本實用新型比手工采樣觀察快捷、直觀，同時可為結晶控制提供晶粒形態分析數據。

上述監控技術主要是針對工業生產煮糖過程中某一個參數進行測量，公開文獻報道中尚未見有專門用于科學研究和實驗教學的能夠模擬實際煮糖生產過程，全面監控各項主要參數并進行過程監控尋優研究的綜合實驗平臺。

三、發明內容

針對現有煮糖技術和實驗設備存在的問題，本發明的目的是提供一種用于科學研究和實驗教學的甘蔗煮糖過程開放式智能監控綜合實驗平臺。它的輸入輸出接口是開放式的，實驗平臺的各部分硬件是模塊化、可重構的，能模擬實際煮糖生產過程并實時監控各項主要參數；軟件部分是組件式、可擴展的，采用不同的算法和對比各種控制策略，通過過飽和度軟測量與參數優化，實現對煮糖過程中加料、溫度和壓力等控制參數的自動調節。該平臺為實際煮糖生產過程提供實用監控技術，也可作為測控和制糖專業學生的綜合實驗教學平臺，開展相關綜合性、設計研究性教學方法研究。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：甘蔗煮糖過程開放式智能監控綜合實驗平臺，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。