[發(fā)明專利]近紅外光譜網(wǎng)絡(luò)化采集系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711379987.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107860748A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宮會(huì)麗;楊寧;丁香乾;秦玉華;侯瑞春;石碩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/359
• 分類號(hào): G01N21/359;G01N21/3577;H04L29/08
• 代理公司: 青島聯(lián)智專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司37101
• 代理人: 邵新華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光譜采集設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是涉及一種基于近紅外光譜設(shè)備構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)化采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

面對(duì)目前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境以及消費(fèi)者對(duì)啤酒產(chǎn)品不同口味的需求，保持不同地區(qū)、不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的啤酒風(fēng)味的統(tǒng)一性和穩(wěn)定性、滿足消費(fèi)者口味喜好是企業(yè)一直關(guān)注的重點(diǎn)。啤酒成分非常復(fù)雜，啤酒風(fēng)味是依靠所含的多種化學(xué)成分發(fā)揮作用的，任何單一的成分或指標(biāo)都難以有效地表征啤酒的風(fēng)味特征。因啤酒風(fēng)味的復(fù)雜性、所含風(fēng)味物質(zhì)的低含量和多樣性，人們對(duì)啤酒風(fēng)味的整體把握，尚受到現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)與數(shù)據(jù)分析技術(shù)的約束。因此，研究快速有效的檢測(cè)手段將在認(rèn)知產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)味特征內(nèi)在規(guī)律、提高啤酒質(zhì)量穩(wěn)定性等方面產(chǎn)生重要意義。

目前啤酒及原料的化學(xué)成分指標(biāo)檢測(cè)手段主要依靠連續(xù)流動(dòng)法和光度法等傳統(tǒng)分析方法，前處理復(fù)雜、耗時(shí)、費(fèi)力、廢液多，且無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模樣品檢測(cè)。相比于這些傳統(tǒng)分析方法，近紅外光譜分析技術(shù)具有快速、環(huán)保、低成本等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，主要利用有機(jī)物中含有的C-H、N-H、O-H、C-C等化學(xué)鍵的泛頻振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以漫反射方式獲得在近紅外區(qū)的吸收光譜。樣品中含有的化學(xué)成分均具有豐富含氫基團(tuán)，可通過(guò)現(xiàn)代化計(jì)量學(xué)的手段，挖掘樣品光譜中蘊(yùn)含的關(guān)鍵特征，建立分子光譜與樣品化學(xué)成分含量之間的預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)樣品化學(xué)成分的快速檢測(cè)，解決單靠傳統(tǒng)化學(xué)分析方法難以快速完成的問(wèn)題。

但是，目前大部分用戶購(gòu)買(mǎi)的近紅外設(shè)備和配備的進(jìn)口采集光譜軟件只能單臺(tái)設(shè)備單臺(tái)建模，良好模型的建立需要較高的建模技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)和較高的樣品實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)成本。對(duì)于多臺(tái)近紅外光譜設(shè)備而言，每臺(tái)設(shè)備單獨(dú)建模更需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，甚至需要好幾年時(shí)間，一般企業(yè)尚沒(méi)有技術(shù)能力實(shí)現(xiàn)。對(duì)于啤酒企業(yè)而言，利用近紅外光譜技術(shù)進(jìn)行啤酒產(chǎn)品和大麥原料的化學(xué)成分的快速檢測(cè)主要基于單機(jī)光譜數(shù)據(jù)采集與單機(jī)模型構(gòu)建。隨著大品牌資源整合、低成本高速擴(kuò)張趨勢(shì)不斷發(fā)展，大品牌多點(diǎn)加工成為必然趨勢(shì)，如何保證企業(yè)內(nèi)多點(diǎn)檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化及批量化尤為重要。因此，依靠單臺(tái)近紅外光譜設(shè)備單獨(dú)建模、單獨(dú)采集光譜數(shù)據(jù)的現(xiàn)有檢測(cè)方法已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)大企業(yè)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種近紅外光譜網(wǎng)絡(luò)化采集系統(tǒng)，可以對(duì)不同品牌不同規(guī)格的近紅外光譜設(shè)備實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制與光譜采集，為待測(cè)樣品內(nèi)在質(zhì)量的快速檢測(cè)提供了技術(shù)支持。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種近紅外光譜網(wǎng)絡(luò)化采集系統(tǒng)，包括近紅外光譜設(shè)備、近紅外接口驅(qū)動(dòng)適配器、檢測(cè)終端和運(yùn)維平臺(tái)；所述近紅外光譜設(shè)備包括多臺(tái)，且每一臺(tái)近紅外光譜設(shè)備均具有唯一的設(shè)備ID；所述檢測(cè)終端接收檢測(cè)任務(wù)，并生成采集指令發(fā)送至近紅外接口驅(qū)動(dòng)適配器，通過(guò)近紅外接口驅(qū)動(dòng)適配器驅(qū)動(dòng)選中的近紅外光譜設(shè)備運(yùn)行，采集待測(cè)樣品的光譜數(shù)據(jù)；所述檢測(cè)終端通過(guò)近紅外接口驅(qū)動(dòng)適配器接收近紅外光譜設(shè)備采集到的光譜數(shù)據(jù)，并將每一組光譜數(shù)據(jù)與其所對(duì)應(yīng)的設(shè)備ID相關(guān)聯(lián)，生成檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述運(yùn)維平臺(tái)；在所述運(yùn)維平臺(tái)中保存有每一臺(tái)近紅外光譜設(shè)備所對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，所述運(yùn)維平臺(tái)根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)中的設(shè)備ID調(diào)用與之對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)中與該設(shè)備ID相關(guān)聯(lián)的光譜數(shù)據(jù)代入所述設(shè)備ID所對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)出待測(cè)樣品的化學(xué)成分。

為了確定通過(guò)近紅外光譜設(shè)備采集到的光譜數(shù)據(jù)是否為有效數(shù)據(jù)，本發(fā)明在所述近紅外光譜網(wǎng)絡(luò)化采集系統(tǒng)中還設(shè)置有溫濕度傳感器，用于檢測(cè)每一臺(tái)近紅外光譜設(shè)備的環(huán)境溫度和濕度；所述檢測(cè)終端在接收到近紅外光譜設(shè)備反饋的光譜數(shù)據(jù)時(shí)，將該近紅外光譜設(shè)備的光譜數(shù)據(jù)、所處的環(huán)境溫度和濕度以及設(shè)備ID相關(guān)聯(lián)，生成所述檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述運(yùn)維平臺(tái)。

優(yōu)選的，所述溫濕度傳感器的數(shù)量?jī)?yōu)選與所述近紅外光譜設(shè)備的數(shù)量相同，每一臺(tái)溫濕度傳感器用于檢測(cè)一臺(tái)近紅外光譜設(shè)備的環(huán)境溫度和濕度，且具有與該近紅外光譜設(shè)備相同的設(shè)備ID；所述檢測(cè)終端在控制某一臺(tái)近紅外光譜設(shè)備運(yùn)行并接收到該近紅外光譜設(shè)備反饋的光譜數(shù)據(jù)后，控制相同設(shè)備ID的溫濕度傳感器采集環(huán)境溫度和濕度，生成所述檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送至所述運(yùn)維平臺(tái)。

進(jìn)一步的，所述運(yùn)維平臺(tái)在接收到所述檢測(cè)數(shù)據(jù)后，首先判斷每一個(gè)設(shè)備ID所對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度和濕度是否正常，若正常，則調(diào)用該設(shè)備ID所對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行待測(cè)樣品的化學(xué)成分預(yù)測(cè)；若不正常，則直接生成故障信息，反饋至所述檢測(cè)終端，以進(jìn)行故障排查。

進(jìn)一步的，若所述檢測(cè)數(shù)據(jù)中包括多個(gè)設(shè)備ID，則所述運(yùn)維平臺(tái)僅針對(duì)環(huán)境溫度和濕度正常的設(shè)備ID調(diào)用其對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)模型，進(jìn)行待測(cè)樣品的化學(xué)成分預(yù)測(cè)，以確保預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。