[发明专利]甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台

权利要求书

1.甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台，其特征在于，该实验平台由煮糖罐体模块、辅助工作模块、传感器数据采集模块以及阀门控制模块的硬件部分和实时数据采集组件、过饱和度软测量组件、煮糖过程动态参数优化及控制调节组件的软件部分组成，煮糖罐体模块通过阀门控制模块与辅助工作模块连接，传感器数据采集模块分布在煮糖罐体模块的各个测点上；

传感器数据采集模块的数据上传到实时数据采集组件，通过预处理后由过饱和度软测量组件进行过饱和度软测量，最后由煮糖过程动态参数优化及控制调节组件处理后控制阀门控制模块对煮糖罐体模块的参数进行调节，实现煮糖过程的自动监控；

所述煮糖罐体模块，由圆柱形罐体、通过法兰连接在罐体上方的强制循环搅拌机构和通过胀接方式固定在罐体内部的列管式热交换器组成，强制循环搅拌机构的搅拌电机上设置有转速计与实时数据采集组件连接并通过Modbus总线将电机转速数据上传至实时数据采集组件，列管式热交换器与蒸汽发生器通过管道连接并有调节阀调节高温蒸汽入气量以控制糖浆温度；

所述辅助工作模块，包括水、糖浆和种子三个物料箱，进料管、蒸汽发生器以及列管式热交换器，物料箱通过进料管与罐体连接，蒸汽发生器与列管式热交换器连接，水循环式真空泵与罐体顶部端盖连接；

所述传感器数据采集模块，包括分布在罐体顶面部分的真空度压力传感器，超声波液位传感器和电机转速计，分布在罐体侧面的三个综合数据采集端口，分布在罐体底面部分的两个综合数据采集端口和电导率传感仪接口；

所述阀门控制模块，包括与入料调节阀连接的水开关阀、糖浆开关阀和种子开关阀，以及真空调节阀、蒸汽调节阀和放糖阀。

2.根据权利要求1所述的甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.1数据采集，所述实时数据采集组件通过Modbus总线与传感器数据采集模块连接，采集罐壁侧面、罐底部的五个温度、糖浆密度的混合数据，罐底部的糖浆电导率数据，罐顶部的真空度压力数据，超声波液位传感器测量到的罐内糖浆液位高度数据，阀门控制部分各个阀门的开度数据，蒸汽发生器的入汽压力、温度数据，以及搅拌机构的电机转速数据；

2.2过饱和度软测量，实时数据采集组件采集到的数据转换协议后通过CAN总线上传至过饱和度软测量组件，以其中的糖浆电导率、糖浆密度、糖浆温度、罐内真空度、蒸汽压力和煮糖罐液位数据作为辅助变量，以糖浆的过饱和度为主导变量对糖浆过饱和度进行软测量，通过构建糖浆过饱和度软测量模型，利用最小二乘支持向量机获取糖浆过饱和度软测量的预测值；

2.3煮糖过程动态参数优化及控制调节，通过综合优化处理实时数据采集组件上传的数据以及过饱和度软测量组件对糖浆过饱和度软测量的预测值，实时控制各个阀门开关动作、流量大小调节，蒸汽入量，以及搅拌电机的转速。

3.根据权利要求1所述的甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台，其特征在于：所有硬件接口均采用同一标准法兰接口进行模块化设计，若通过转接法兰在不同测量位置连接同种类型的测量仪器，则研究温度差、密度差、锤度差的参数分布，若通过转接法兰在不同测量位置连接不同类型的测量仪器则比较同一煮糖过程中不同参数对糖浆结晶的影响效果，从而进行不同状态参数的检测控制和侧重点不同的实验研究。