[發明專利]一種生物反應器數據管理和遠程控制系統及方法

在審

• 申請號: 202110481515.8
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113138584A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 丁健;李鑫;虞嘉豪;杜俊;霍星宇
• 申請（專利權）人: 鹽城佰健星生物科技有限公司
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;G16B45/00;G16B50/00
• 代理公司: 廣州晟策知識產權代理事務所(普通合伙) 44709
• 代理人: 鄭書鑫

1.一種生物反應器數據管理和遠程控制系統，其特征在于，包括：生物反應器、主控PLC、單板控制機、本地上位機、云服務器、遠程上位機，所述生物反應器上設置有發酵數據采集單元，所述主控PLC與所述生物反應器連接用于獲取設備狀態信息并對生物反應器的運行進行控制，所述主控PLC與所述發酵數據采集單元連接用于采集生物反應器的過程參數，所述單板控制機與所述主控PLC連接用于獲取生物反應器的設備狀態信息和過程參數以及通過主控PLC對生物反應器進行控制，所述本地上位機與所述單板控制機通信連接，所述云服務器與所述單板控制機通信連接，所述遠程上位機與所述云服務器通信連接。

2.根據權利要求1所述的一種生物反應器數據管理和遠程控制系統，其特征在于，所述單板控制機設置有本地數據庫，所述單板控制機將獲得的設備狀態信息和過程參數儲存于所述本地數據庫中，所述單板控制機搭建有第一Web服務器，所述本地上位機通過局域網訪問單板控制機上的第一Web服務器，調取所述本地數據庫中存儲的數據進行數據展示和分析。

3.根據權利要求2所述的一種生物反應器數據管理和遠程控制系統，其特征在于，所述第一Web服務器設置有第一控制系統，所述第一控制系統用于直接向所述主控PLC發送控制指令，實現對所述生物反應器的本地控制。

4.根據權利要求1中所述的一種生物反應器數據管理和遠程控制系統，其特征在于，所述云服務器設置有云端數據庫，所述單板控制機搭建有物聯網終端設備客戶端，用于按照一定時間間隔向云服務器推送設備狀態信息和過程參數，所述云服務器將獲取的設備狀態信息和過程參數保存于所述云端數據庫中，所述云服務器搭建有第二Web服務器，所述遠程上位機通過互聯網訪問所述云服務器上的所述第二Web服務器，調取所述云端數據庫中存儲的數據進行遠程數據展示和分析。

5.根據權利要求4所述的一種生物反應器數據管理和遠程控制系統，其特征在于，所述第二Web服務器設置有第二控制系統，所述第二控制系統用于利用MQTT協議推送控制指令至所述單板控制機上，再通過以太網將控制指令發送至所述主控PLC，實現對所述生物反應器的遠程控制。

6.根據權利要求1所述的一種生物反應器數據管理和遠程控制系統，其特征在于，所述云服務器中設置有發酵故障早期預警模塊，所述發酵故障早期預警模塊的具體工作過程為：首先利用分類算法建立模式識別器，將過程參數中的關鍵在線參數傳入所述模式識別器，所述模式識別器將會返回一個表征發酵狀態是否正常的統計量，對于正常的、無潛在故障的發酵過程而言，這一統計量始終處于合理的范圍內，而在故障發生時，這一統計量會發生偏離。

7.根據權利要求1所述的一種生物反應器數據管理和遠程控制系統，其特征在于，所述云服務器中設置有發酵性能關鍵指標智能監測模塊，所述發酵性能關鍵指標智能監測模塊的具體工作過程為：利用云服務器上集成的擬合算法，以多個發酵批次中的對待監測的發酵性能關鍵指標具有較大影響的過程參數和待監測的發酵性能關鍵指標數據作為訓練數據，訓練發酵過程模型，擬合過程參數與待監測的發酵性能關鍵指標之間的非線性函數關系，將實時發酵批次中采集到的最新過程參數輸入所述模型中，即可對待監測的發酵性能關鍵指標進行在線預測。

8.根據權利要求1所述的一種生物反應器數據管理和遠程控制系統，其特征在于，所述單板控制機為樹莓派、Onion Omega2+、NVIDIA Jetson Nano Developer Kit、ASUS TinkerBoard S中的任意一種，所述本地上位機和遠程上位機為PC機、手機、平板電腦中的任意一種。