本發(fā)明涉及狀態(tài)監(jiān)管的，具體為一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在羊棲菜飲料生產(chǎn)線的運(yùn)行過(guò)程中，為了確保生產(chǎn)的穩(wěn)定性、效率和產(chǎn)品質(zhì)量，狀態(tài)檢測(cè)指標(biāo)尤為重要，然而：

2、現(xiàn)有的飲料生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大多基于單一特征或簡(jiǎn)單的光學(xué)數(shù)據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)飲料成分和質(zhì)量的精細(xì)化監(jiān)控，尤其是在面對(duì)不同波長(zhǎng)光源下的復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境時(shí)，現(xiàn)有系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和效率均不理想，

3、傳統(tǒng)的飲料生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)依賴固定的閾值和單層監(jiān)測(cè)，缺乏對(duì)飲料生產(chǎn)狀態(tài)連續(xù)變化的及時(shí)捕捉，導(dǎo)致生產(chǎn)異常時(shí)無(wú)法及時(shí)預(yù)警，進(jìn)而可能影響產(chǎn)品質(zhì)量；

4、傳統(tǒng)的生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常為被動(dòng)式監(jiān)測(cè)，難以根據(jù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行生產(chǎn)參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，導(dǎo)致異常問(wèn)題的積累，影響產(chǎn)品最終的合格率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括，

3、數(shù)據(jù)采集處理模塊，通過(guò)動(dòng)態(tài)選擇不同波長(zhǎng)的光源采集飲料樣本的光學(xué)數(shù)據(jù)，并構(gòu)建數(shù)據(jù)集合，基于數(shù)據(jù)集合構(gòu)建多維度特征矩陣并進(jìn)行特征提取，以將提取的特征構(gòu)建為新的特征向量；

4、以及，狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，通過(guò)構(gòu)建多層級(jí)監(jiān)測(cè)機(jī)制監(jiān)測(cè)飲料生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)狀態(tài)，具體為：

5、第一層通過(guò)特征向量中的基礎(chǔ)特征值進(jìn)行飲料在最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)；

6、第二層是接收來(lái)自第一層的吸光度梯度以及透光率均值的時(shí)序數(shù)據(jù)，并通過(guò)時(shí)序差分分析監(jiān)測(cè)，識(shí)別飲料成分在生產(chǎn)過(guò)程中的連續(xù)變化；

7、第三層是通過(guò)接收來(lái)自第二層的時(shí)空差分分析結(jié)果以及累積差分分析結(jié)果，對(duì)飲料成品的渾濁度進(jìn)行深度監(jiān)控，識(shí)別飲料成品的狀態(tài)，根據(jù)每層的輸出結(jié)果為下一層級(jí)提供數(shù)據(jù)輸入，逐層監(jiān)測(cè)飲料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的狀態(tài)；

8、還包括：

9、反饋調(diào)節(jié)模塊，用于將來(lái)自三層監(jiān)測(cè)機(jī)制對(duì)飲料生產(chǎn)狀態(tài)的判斷信息作為輸入量，將生產(chǎn)參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)結(jié)果作為輸出量，對(duì)早期生產(chǎn)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的中間環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)以及對(duì)最終成品的質(zhì)量的動(dòng)態(tài)反饋調(diào)節(jié)。

10、作為本發(fā)明所述一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過(guò)動(dòng)態(tài)選擇不同波長(zhǎng)的光源采集飲料樣本的光學(xué)數(shù)據(jù)具體如下：

11、當(dāng)飲料生產(chǎn)環(huán)節(jié)為第一生產(chǎn)階段時(shí)，選擇長(zhǎng)度為的波長(zhǎng)的光源照射飲料樣本；

12、當(dāng)飲料生產(chǎn)環(huán)節(jié)為第二生產(chǎn)階段時(shí)，選擇長(zhǎng)度為的波長(zhǎng)的光源照射飲料樣本；

13、當(dāng)飲料生產(chǎn)環(huán)節(jié)為第三生產(chǎn)階段時(shí)，選擇長(zhǎng)度為的波長(zhǎng)的光源照射飲料樣本；

14、根據(jù)不同的波長(zhǎng)，采集不同的飲料生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，包括，飲料樣本的濃度以及飲料樣本的透光率，則有，

15、飲料樣本的濃度，

16、

17、飲料樣本的透光率，

18、

19、其中，表示在波長(zhǎng)下的吸光度，表示在波長(zhǎng)下的摩爾吸光系數(shù)，表示光在飲料樣本中經(jīng)過(guò)的距離，表示在波長(zhǎng)下飲料樣本的濃度，表示在波長(zhǎng)下飲料樣本的透光率。

20、作為本發(fā)明所述一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)多維度特征矩陣進(jìn)行特征提取具體如下：

21、

22、其中，表示波長(zhǎng)下的吸光度隨時(shí)間的變化率，、分別表示第時(shí)刻以及第時(shí)刻采集的數(shù)據(jù)；

23、

24、其中，表示波長(zhǎng)下的不同時(shí)刻的平均透光率，表示波長(zhǎng)在時(shí)刻的透光率，表示采集的時(shí)間段上限；

25、將提取的特征，構(gòu)建為新的特征向量，則有，

26、

27、其中，表示構(gòu)建的特征向量，表示波長(zhǎng)下的吸光度隨時(shí)間的變化率，表示波長(zhǎng)下的不同時(shí)刻的平均透光率。

28、作為本發(fā)明所述一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述飲料在最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)具體如下：

29、根據(jù)特征向量中的吸光度梯度以及透光率均值檢測(cè)飲料最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)的變化趨勢(shì)，具體為：

30、設(shè)定飲料最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)的吸光梯度基準(zhǔn)閾值以及透光率均值閾值，

31、若特征向量中的吸光度梯度以及透光率均值與設(shè)定的閾值對(duì)比滿足公式時(shí)，表示飲料最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)狀態(tài)異常。

32、作為本發(fā)明所述一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述識(shí)別飲料成分在生產(chǎn)過(guò)程中的連續(xù)變化具體如下：

33、

34、其中，表示時(shí)刻特征向量中的特征值，表示時(shí)刻特征向量中的特征值，表示兩個(gè)連續(xù)時(shí)間點(diǎn)的特征值的差分結(jié)果；

35、基于移動(dòng)窗口進(jìn)行累積差分分析，具體為：

36、

37、其中，表示移動(dòng)窗口的大小，為兩個(gè)時(shí)間段長(zhǎng)度，由實(shí)施人員根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景自行設(shè)定，表示過(guò)去個(gè)時(shí)間點(diǎn)內(nèi)，所有特征值的累積差異，表示第個(gè)特征值在時(shí)刻的差分結(jié)果，表示特征向量中特征值的總數(shù)量，表示累積分析的時(shí)間段上限；

38、根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)閾值判斷當(dāng)前階段的飲料生產(chǎn)是否發(fā)生異常狀態(tài)變化，則有，

39、若累積差分結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)閾值對(duì)比滿足公式時(shí)，則表示當(dāng)前階段的飲料生產(chǎn)狀態(tài)未發(fā)生異常；

40、若累積差分結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)閾值對(duì)比滿足公式時(shí)，則表示當(dāng)前階段的飲料生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生異常。

41、作為本發(fā)明所述一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述識(shí)別飲料成品的狀態(tài)具體如下：

42、對(duì)于飲料生產(chǎn)狀態(tài)正常的飲料，進(jìn)行飲料成品的渾濁度的深度監(jiān)控，則有，

43、設(shè)定一個(gè)特定波長(zhǎng)的光源對(duì)標(biāo)準(zhǔn)飲料成品進(jìn)行照射，獲取標(biāo)準(zhǔn)飲料成品的吸光率以及透光度，并構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)飲料成品渾濁度與吸光率以及透光度之間的線性關(guān)系，則有，

44、

45、其中，表示標(biāo)準(zhǔn)飲料成品渾濁度，表示特定波長(zhǎng)下標(biāo)準(zhǔn)飲料成品的吸光率，表示特定波長(zhǎng)下標(biāo)準(zhǔn)飲料成品的透光度，、分別表示線性關(guān)系函數(shù)中的斜率以及截距；

46、根據(jù)構(gòu)建的線性關(guān)系函數(shù)，并設(shè)定確定的斜率以及截距，利用相同波長(zhǎng)，角度相同的光源照射飲料生產(chǎn)的成品，并記錄每個(gè)飲料成品在光源照射下的吸光率以及透光度，并將結(jié)果作為線性關(guān)系函數(shù)的輸入量，最后根據(jù)函數(shù)的輸出量對(duì)飲料成品狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，則有，

47、線性關(guān)系函數(shù)的吸光率輸入量以及透光度輸入量，輸出結(jié)果則為：

48、

49、同時(shí)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前批次的飲料成品渾濁度的均值，則有，

50、

51、其中，表示特定波長(zhǎng)下當(dāng)前飲料成品的吸光率，表示特定波長(zhǎng)下當(dāng)前飲料成品的透光度，、分別表示線性關(guān)系函數(shù)中的斜率以及截距，表示當(dāng)前批次中參與監(jiān)測(cè)的飲料產(chǎn)品總數(shù)量，表示當(dāng)前飲料成品的渾濁度，表示第個(gè)飲料成品的渾濁度，表示當(dāng)前批次飲料成品的渾濁度均值，用于判斷當(dāng)前飲料成品是否合格，具體為：

52、當(dāng)計(jì)算的當(dāng)前飲料成品的渾濁度與標(biāo)準(zhǔn)飲料成品的渾濁度對(duì)比滿足公式時(shí)，表示當(dāng)前飲料成品合格；

53、當(dāng)計(jì)算的當(dāng)前飲料成品的渾濁度與標(biāo)準(zhǔn)飲料成品的渾濁度對(duì)比滿足公式時(shí)，表示當(dāng)前飲料成品不合格。

54、作為本發(fā)明所述一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)早期生產(chǎn)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)具體如下：

55、若監(jiān)測(cè)的最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)狀態(tài)為正常生產(chǎn)時(shí)，維持當(dāng)前的生產(chǎn)條件進(jìn)行飲料生產(chǎn)；

56、若監(jiān)測(cè)的最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)狀態(tài)為異常狀態(tài)時(shí)，根據(jù)吸光度梯度以及透光率均值的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)調(diào)節(jié)，則有，

57、當(dāng)最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)異常時(shí)，通過(guò)延長(zhǎng)原料混合時(shí)間實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)調(diào)節(jié)，具體為：

58、

59、其中，表示調(diào)節(jié)前的原料混合時(shí)間，表示調(diào)整后的原料混合時(shí)間，表示基礎(chǔ)調(diào)節(jié)系數(shù)，表示吸光度梯度，表示飲料最早生產(chǎn)環(huán)節(jié)的吸光梯度基準(zhǔn)閾值。

60、作為本發(fā)明所述一種羊棲菜飲料生產(chǎn)線的狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的中間環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)具體如下：

61、若累積差分分析結(jié)果判斷當(dāng)前階段的飲料狀態(tài)為正常生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，維持當(dāng)前的生產(chǎn)條件進(jìn)行飲料生產(chǎn)；

62、若累積差分分析結(jié)果判斷當(dāng)前階段的飲料狀態(tài)為異常生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)機(jī)器功率實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，具體如下：

63、

64、其中，表示調(diào)節(jié)前的生產(chǎn)機(jī)器功率，表示調(diào)整后的生產(chǎn)機(jī)器功率，表示中間環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)系數(shù)，表示兩個(gè)連續(xù)時(shí)間點(diǎn)的特征值的差分結(jié)果。

65、本發(fā)明的有益效果：

66、通過(guò)動(dòng)態(tài)選擇不同波長(zhǎng)的光源以及多層級(jí)監(jiān)測(cè)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)飲料生產(chǎn)過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)的精確監(jiān)控，特別是對(duì)吸光度和透光率的實(shí)時(shí)分析，提高了生產(chǎn)線狀態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性；

67、構(gòu)建了時(shí)序差分和時(shí)空差分分析相結(jié)合的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)模型，能夠及時(shí)檢測(cè)出生產(chǎn)過(guò)程中潛在的異常，避免因檢測(cè)不及時(shí)造成的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題；

68、通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)結(jié)果輸入，能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，從早期生產(chǎn)的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)到中間環(huán)節(jié)的功率調(diào)整，再到成品環(huán)節(jié)的質(zhì)量?jī)?yōu)化，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制，確保了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和產(chǎn)品的一致性；

69、通過(guò)時(shí)序和波長(zhǎng)上的特征提取，以及特征向量的動(dòng)態(tài)構(gòu)建，能夠捕捉到飲料生產(chǎn)過(guò)程中細(xì)微的狀態(tài)變化，為后續(xù)的狀態(tài)判斷提供了可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。