CN102505048B - 甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台 - Google Patents

Abstract

一种甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台，由包括煮糖罐体模块、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包括实时数据采集组件、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，两组成部分之间通过Modbus总线与CAN总线连接。该平台用于科学研究，对煮糖生产过程各种实际工况开展各种优化监控方法研究，为实际煮糖生产过程提供实用监控技术。也可作为测控和制糖专业学生的综合实验教学平台，开展相关综合性、设计研究性教学方法研究。

Description

甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台

一、技术领域

本发明涉及制糖技术领域，特别是提供一种用于科学研究和实验教学的甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台。

二、背景技术

在制糖工业生产中，煮糖是最关键而重要的环节，直接影响到产品的质量和提糖效率。煮糖过程通过调节温度、蒸汽压力、真空度和进料速度等参数，控制煮糖罐内糖浆的过饱和度，使过饱和糖浆析出符合要求的晶体，最后经过助晶和母液分离获取结晶砂糖。在该过程中既有传热，又有传质，是一个复杂的物理化学过程。并且煮糖过程中由于物料的纯度和浓度在不断的发生变化，加上真空度和蒸汽压力的波动，从而影响了糖浆的过饱和度，对结晶效果产生影响。

由于煮糖控制本身受干扰的因素很多，煮糖过程工艺复杂、设备庞大，又含有大量的不确定性因素，其时变性和非线性等都很强，而且过程也具有大惯性、滞后、强耦合等环节，要建立精确的煮糖过程机理模型非常困难。通过传统的测量方法，比如点测量、离线测量方法，难于获得准确的关键检测参数，而且直接在生产用的大型煮糖罐上进行实验研究耗时长，成本高昂，布点困难，所以急需一种小型的能模拟实际煮糖生产环境的综合实验平台来进行科学研究。

中国专利200410061467介绍了一种煮糖糖液浓度和过饱和度在线自动检测系统，该系统包括采样装置和称重装置构成的检测器、温度传感器、控制器和计算机，该系统测量范围广、可检测煮糖生产全过程糖液锤度值和过饱和值；测量精度高，安全可靠，操作简单，维护方便；一套系统可多点检测；检测系统只需人工设定，检测过程无须人工操作。该方法能使操作人员能够了解到煮糖罐内的糖液浓度及变化情况，根据糖液浓度的变化，操作工作能量化操作，效率高。

中国专利201010199542介绍了一种煮糖罐晶粒形态在线监测方法，该方法包括以下步骤：(1)将蔗糖晶粒数字显微摄像机组件安装在煮糖罐侧壁；(2)安装蔗糖晶粒图像处理模块，并运行蔗糖晶粒图像处理模块；(3)接通蔗糖晶粒数字显微摄像机组件光源的电源，调节蔗糖晶粒数字显微摄像机组件前面的透射光源和内装反射光源的亮度；(4)观察显示器上按采样周期不断刷新的动态实时图像，然后根据图像效果和需求调整图像处理参数；(5)通过人机界面读取已存储的参考图像，与当前的图像作比对分析；(6)获得晶粒特征图像；(7)记录或发送晶粒形态图像特征值。本发明快捷、直观，可为结晶控制提供晶粒形态分析数据。

中国专利201020224726介绍了一种煮糖罐晶粒形态在线监测装置，该装置包括蔗糖晶粒数字显微摄像机组件和监控计算机；所述监控计算机安装有蔗糖晶粒图像处理模块，并通过监控电缆与所述蔗糖晶粒数字显微摄像机组件相连。本实用新型比手工采样观察快捷、直观，同时可为结晶控制提供晶粒形态分析数据。

上述监控技术主要是针对工业生产煮糖过程中某一个参数进行测量，公开文献报道中尚未见有专门用于科学研究和实验教学的能够模拟实际煮糖生产过程，全面监控各项主要参数并进行过程监控寻优研究的综合实验平台。

三、发明内容

针对现有煮糖技术和实验设备存在的问题，本发明的目的是提供一种用于科学研究和实验教学的甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台。它的输入输出接口是开放式的，实验平台的各部分硬件是模块化、可重构的，能模拟实际煮糖生产过程并实时监控各项主要参数；软件部分是组件式、可扩展的，采用不同的算法和对比各种控制策略，通过过饱和度软测量与参数优化，实现对煮糖过程中加料、温度和压力等控制参数的自动调节。该平台为实际煮糖生产过程提供实用监控技术，也可作为测控和制糖专业学生的综合实验教学平台，开展相关综合性、设计研究性教学方法研究。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台，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，包括一个圆柱形罐体、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。强制循环搅拌机构的搅拌电机上设置有转速计与所述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，主要包括水、糖浆、种子三个物料箱，连接物料箱与罐体之间的进料管等连接管道，与列管式热交换器连接用以供给加热热量的蒸汽发生器，与罐体顶部端盖连接用与形成罐体内真空状态的水循环式真空泵。

所述传感器数据采集模块，包括分布在罐体侧面的三个综合数据采集端口，能混合采集垂直方向的糖浆密度和温度数据；分布在罐体顶面部分的一个真空度压力传感器，一个超声波液位传感器，一个电机转速计；分布在罐体底面部分的两个综合数据采集端口，一个电导率传感仪接口，以上接口周向布置，用以混合采集水平方向的糖浆密度和温度数据。以上测量仪器分别与所述实时数据采集组件连接并通过Modbus总线将信号数据上传。数据采集模块的所有硬件接口均采用标准法兰接口模块化设计，由转接法兰连接不同的仪器如温度计、密度计、锤度计、电导率传感仪等，通过同种测量仪器不同测量位置的排列能比较温度差、密度差等重要参数的分布，通过不同测量仪器的组合测量能比较同一过程不同参数的影响，实现研究所需重要参数数据的采集。

所述阀门控制模块，包括水、糖浆、种子三个开关阀控制入料种类，一个入料调节阀控制入料速度，一个真空调节阀控制罐内真空度，一个蒸汽调节阀调节入气量以控制糖浆温度，一个放糖阀用于最后卸糖。阀门开度数据通过Modbus总线将信号数据上传至实时数据采集组件。

所述甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台的控制方法，包括如下步骤：

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。由于大部分智能仪表采用Modbus串口通讯协议，而CAN总线可靠性高，灵活性好并且易于远程网络控制，所以实时数据采集组件与上述传感器通过Modbus总线连接并进行协议转换，变换为CAN总线协议后传输到实验开发平台上位机，在上位机实时地显示被控对象的状态，实现被控对象的实时在线监测。

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总线上传至所述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。

3.煮糖过程动态参数优化及控制调节：

所述煮糖过程动态参数优化及控制调节组件，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。该组件的接口是开放式的，提供了对VC++，C#，MatLab等编程环境的支持，并预留有数据传输接口方便添加其它组件。在开发环境中主要完成对算法的研究，如神经网络算法，先进控制算法、过程控制算法、遗传算法、在线预测等研究，并能使用任一种或者几种编程环境混合编程；然后把被控对象的参数通过CAN总线转换为Modbus总线协议后传输到设备层，完成对设备的控制以及算法的验证等研究。

本发明的突出有益效果在于：

1.该平台能够模拟实际煮糖生产过程并监控主要参数，实验装置体积小，用料少，实验时间短，布点灵活，适用于开展各种优化监控方法研究，为实际煮糖生产过程提供实用监控技术。该平台也可作为测控和制糖专业学生的综合实验教学平台，开展相关综合性、设计研究性教学方法研究。

2.平台硬件模块化，可扩展，软件组件式，开放性。该平台通过开放性的输入输出接口，可重构的模块化硬件、组件式软件构成积木式的柔性综合试验平台。综合数据采集端口在罐体侧面垂直布置了三个标准接口，罐体下部周向布置了两个标准接口，所有硬件接口均采用标准法兰接口模块化设计，通过转接法兰能连接不同的仪器如温度计、密度计、锤度计、电导率传感仪等，通过同种测量仪器不同测量位置的排列能比较温度差、密度差等重要参数的分布，通过不同测量仪器的组合测量能比较同一过程不同参数的影响，对于研究糖膏循环机理提供了实验数据基础。软件系统采用了基于Modbus总线的组件化设计，并提供了对VC++，C#，MatLab等编程环境的支持，对比多种控制策略，选出最适合于煮糖自动控制的算法或多种结合使用。通过不同的软硬件组合搭配，本平台能进行不同状态参数的检测控制，或者侧重点不同的实验研究。

3.系统状态可自检，减少维修费用。通过对硬件各部分的实时在线监控，发现问题系统及时自动报警，帮助工作人员定位故障位置，减少排查维修时间，保证了正常运行时间和降低了维护费用。

4.多点布控，测量全面。实验平台对煮糖罐的轴向和径向各个关键点进行多点布控，通过不同测量仪表的配套使用，能够详细描绘出糖浆流动过程中各点的温度、密度、锤度等物理状态，综合掌握煮糖过程中糖浆流动的实时状态，对生产控制和实验研究都提供了基础数据。

四、附图说明

图1为本发明所述甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台系统组成示意图。

图2为本发明所述硬件部分各模块连接关系图。

图3为本发明所述硬件部分中煮糖罐体侧面的结构示意图。

图4为本发明所述硬件部分中煮糖罐体顶面的结构示意图。

图5为本发明所述硬件部分中煮糖罐体底面的结构示意图。

图6为本发明所述甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台监测与控制总体方案示意图。

图7为本发明所述过饱和度软测量组件组成示意图。

图8为本发明所述过饱和度软测量组件在线模块的算法流程图。

图9为本发明所述煮糖过程动态参数优化及控制调节组件示意图。

五、具体实施方式

如图1所示，本发明所述甘蔗煮糖过程智能监控综合实验平台，由软件部分和硬件部分组成。硬件部分包括煮糖罐体模块、辅助工作模块、传感器数据采集模块以及阀门控制模块，软件部分包括实时数据采集组件、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，软硬件部分通过Modbus总线与CAN总线连接。多数智能仪表采用Modbus串口通讯协议，而CAN总线可靠性高，灵活性好并且易于远程网络控制，所以传感器数据采集部分的温度、密度、电导率、压力、液位、电机转速等数据，辅助工作部分的蒸汽压力、温度数据，阀门控制部分的阀门开度数据通过Modbus总线与实时数据采集组件连接，变换为CAN总线协议后将数据上传至过饱和度软测量系统和煮糖过程动态参数优化及控制调节系统。过饱和度软测量系统将过饱和度预测值也上传至煮糖过程动态参数优化及控制调节系统，然后输出反馈控制信号通过CAN总线转换为Modbus总线协议后传输到给辅助工作部分和阀门控制部分，对影响糖浆结晶过程的温度、压力、进料速度和搅拌速度进行调节，保证结晶过程的平稳。

如图2所示，本发明所述硬件部分各模块连接关系图，辅助工作模块A包括供给物料箱19，与列管式热交换器连接用以供给加热热量的蒸汽发生器20，与罐体顶部端盖连接用与形成罐体内真空状态的水循环式真空泵22。阀门控制模块B，包括水开关阀16、糖浆开关阀17、种子开关阀18用来控制入料种类，入料调节阀15控制入料速度，真空调节阀23控制罐内真空度，蒸汽调节阀21调节入气量以控制糖浆温度，放糖阀14用于最后卸糖。煮糖罐体模块C包括圆柱形罐体4、通过法兰连接在罐体上方的强制循环搅拌机构1、通过胀接方式固定在罐体内部的列管式热交换器2。传感器数据采集模块D，包括分布在罐体顶面部分的真空度压力表10、超声波液位计9和布置在强制循环搅拌机构1上面的电机转速计25，分布在罐体侧面的第一综合数据采集端口8、第二综合数据采集端口7、第三综合数据采集端口5和分布在罐体底面部分的第四综合数据采集端口11、第五综合数据采集端口13、电导率传感仪接口12，用以混合采集水平垂直方向的糖浆密度、温度、锤度，电导率等数据。传感器数据采集模块的数据通过预调理电路和多路选择开关，转换为数字信号后传入上位机进行数据处理，结果能在上位机显示和打印，处理后的信号转换为模拟信号后经过驱动模块对阀门控制模块进行调节。数据采集模块的所有硬件接口均采用标准法兰接口模块化设计，由转接法兰24能连接不同的仪器如温度计、密度计、锤度计、电导率传感仪等，通过同种测量仪器不同测量位置的排列能比较温度差、密度差等重要参数的分布，通过不同测量仪器的组合测量能比较同一过程不同参数的影响，实现研究所需重要参数数据的采集。

如图3所示，本发明所述硬件部分中煮糖罐体侧面的结构示意图，在罐体4的上部通过法兰连接有强制循环搅拌机构1，搅拌轴伸入到罐体4内部，在搅拌电机上设置有转速计25与所述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；在罐体4内部有通过胀接方式固定在罐体内部的列管式热交换器2，与蒸汽发生器通过管道6连接，并有蒸汽调节阀23调节蒸汽发生器产生的高温蒸汽入气量，从而以控制糖浆温度；从罐体4上方的封头处有管道3连接到水循环式真空泵22，用以形成罐内真空，通过真空调节阀23控制罐内真空度；分布在罐体4侧面的三个综合数据采集端口5、7和8，能混合采集垂直方向的糖浆密度和温度数据。

如图4所示，本发明所述硬件部分中煮糖罐体顶面的结构示意图，在罐体4的顶面通过法兰连接有超声波液位计9和真空度压力传感器10，能采集罐内的液面数据和真空度等数据，通过Modbus总线将信号数据上传至实时数据采集组件。

如图5所示，本发明所述硬件部分中煮糖罐体底面的结构示意图，在罐体4的底面布置有第四综合数据采集端口11和第五综合数据采集端口13，能混合采集水平方向的糖浆密度和温度数据；通过螺纹连接的电导率传感仪12能采集罐内的糖浆电导率数据；中部的放糖阀14能在糖浆煮完后放出成品；水开关阀16、糖浆开关阀17、种子开关阀18控制入料种类，入料调节阀15用于调节进料管物料的流量大小。

如图6所示，本发明所述甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台监测与控制总体方案示意图。在煮糖罐侧面和底面布置的5个综合数据采集端口接口5、7、8、11、13，混合采集糖浆循环过程中5个不同位置的温度以及密度数据。布置在煮糖罐底面的电导率传感仪12实时采集糖浆的电导率数据。布置在煮糖罐顶面的真空度压力传感器10能实时采集罐内真空度数据，超声波液位传感器9能实时采集罐内的液面高度数据。入料调节阀15、水开关阀16、糖浆开关阀17、种子开关阀18、真空调节阀23，进气调节阀21等阀门采集各自的阀门开关状态和开度数据。蒸汽发生器20采集进气压力和温度数据。布置在强制循环搅拌机构1上的转速计25采集搅拌电机的转速数据。以上测量到的模拟信号转换为数字信号后通过Modbus总线将信号数据上传至实时数据采集组件，再转换为CAN总线协议传输到实验开发平台，在上位机实时地显示被控对象的状态，实现被控对象的实时在线监测。上位机过饱和度软测量系统和煮糖过程动态参数优化及控制调节组件处理数据后，把被控对象的参数通过CAN总线转换为Modbus总线协议后传输到设备层，由真空调节阀调节罐内真空度，由入料调节阀和水箱、糖浆箱、种子箱的管道上的开关阀调节入料速度，由蒸汽发生器进气调节阀阀门调节进气压力和温度，由搅拌电机配套的变频器调节搅拌转速，完成对设备各个部分的控制。上位机的OPC接口部分通过计算机网络与远程监控计算机相连接，管理人员能方便的在网络上对现场设备进行监控，使得总体监控系统更为集中，提高工作效率。

如图7所示，本发明所述过饱和度软测量组件组成示意图。总体上分为数据主成分提取模块、离线模块、在线模块、界面管理模块、数据共享单元模块和外部接口模块。外部接口模块接收实时数据采集组件上传的数据并存储于数据共享单元模块中。数据主成分提取模块通过分析数据共享单元模块中的数据，运用核偏最小二乘法来提取过饱和度辅助变量的主成分，消除辅助变量间的多重非线性相关和噪声干扰，提高软测量的准确度。系统离线模块选取适合的核函数参数和惩罚因子参数，构建了离线软测量模型，为在线模块打下基础。糖浆过饱和度软测量模型不是固定的模型，而是一个随着在线数据的变化不断学习和更新的模型。在线模块在离线模块的基础上完成糖浆过饱和度软测量算法参数在线寻优、在线学习与建模，以及在线测量的功能。数据经过主成分提取，以离线软测量模型为初始模型和基础，完成对糖浆过饱和度的软测量。界面管理模块对其它模块的参数进行设置和界面显示进行管理。

如图8所示，本发明所述过饱和度软测量组件在线模块的算法流程图。在线测量模块的基本思想是将传感器在线获得的糖浆电导率、糖浆密度、糖浆温度、罐内真空度、蒸汽压力和煮糖罐液位进行归一化并基于核偏最小二乘法计算它们的得分数据，将得分数据作为软测量模型的输入，求取糖浆过饱和度的软测量值。在线建模的具体方式是在离线建模所得样本字典的基础上，判断归一化后温度等辅助变量向量与样本字典中向量在高维特征空间中是否存在线性相关性，如果不存在，则不需重新优化软测量算法参数，也不需要重新建模，否则将基于核偏最小二乘法和参数进行在线寻优算法，对软测量算法算法进行局部微调，使其能够自适应在线样本的情况，并能计算和更新特征变换矩阵，使下一时刻软测量时能够更加准确地提取辅助变量的有效信息。

如图9所示，为本发明所述煮糖过程动态参数优化及控制调节组件示意图。基于数据与知识的在线测量和动态优化控制方法作为一种有效的控制算法，已被大量的仿真和实际应用所证实，该方法对模型精度要求低、在线计算方便迅速、综合控制效果好，并且具有较强的鲁棒性。由过饱和度软测量系统输出的过饱和度预测值和数据采集组件上传的的其它状态参数输入煮糖过程动态参数优化及控制调节组件，经过去噪处理后输入控制系统初始模型，用非线性方程组表达出来，检测参数是否在容错可行域和物理规律的约束条件是否满足。然后经过分解变量后降维优化，通过对各种控制律的对比，筛选出鲁棒性最优的控制律，验证算法是否收敛和操作可行性评估后输出最优控制参数至控制模块，同时将最优控制率返回控制系统初始模型进行更新。该控制方式能尽可能的消除煮糖过程中大惯性、滞后、强耦合和非线性对系统的影响，使系统具备良好的适应能力。该组件的接口是开放式的，预留有数据传输接口方便添加其它组件。提供了对VC++，C#，Matlab等编程环境的支持，能使用任一种或者几种编程环境混合编程。同时该组件的控制系统模型能用多种控制策略如神经网络算法，先进控制算法、过程控制算法、遗传算法、在线预测等替换，方便对比不同的控制方式对煮糖过程的影响和效率，开展不同的监控软件研究。

Claims (3)

1.甘蔗煮糖过程开放式智能监控综合实验平台，包括煮糖罐体模块、辅助工作模块、传感器数据采集模块以及阀门控制模块和实时数据采集组件，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，

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、种子三个物料箱，连接物料箱与罐体之间的进料管连接管道，与列管式热交换器连接用以供给加热热量的蒸汽发生器，与罐体顶部端盖连接用以形成罐体内真空状态的水循环式真空泵；

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，其特征在于，还包括过饱和度软测量组件和煮糖过程动态参数优化及控制调节组件，

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；过饱和度软测量组件包括数据主成分提取模块、离线模块、在线模块、界面管理模块、数据共享单元模块和外部接口模块；外部接口模块接收实时数据采集组件上传的数据并存储于数据共享单元模块中；数据主成分提取模块通过分析数据共享单元模块中的数据，运用核偏最小二乘法来提取过饱和度辅助变量的主成分，消除辅助变量间的多重非线性相关和噪声干扰，提高软测量的准确度；系统离线模块选取适合的核函数参数和惩罚因子参数，构建了离线软测量模型，为在线模块打下基础；糖浆过饱和度软测量模型不是固定的模型,而是一个随着在线数据的变化不断学习和更新的模型；在线模块在离线模块的基础上完成糖浆过饱和度软测量算法参数在线寻优、在线学习与建模，以及在线测量的功能，在线建模的具体方式是在离线建模所得样本字典的基础上，判断归一化后辅助变量向量与样本字典中向量在高维特征空间中是否存在线性相关性，如果不存在，则不需重新优化软测量算法参数，也不需要重新建模，否则将基于核偏最小二乘法和参数进行在线寻优算法，对软测量算法算法进行局部微调，使其能够自适应在线样本的情况，并能计算和更新特征变换矩阵，使下一时刻软测量时能够更加准确地提取辅助变量的有效信息；数据经过主成分提取，以离线软测量模型为初始模型和基础，完成对糖浆过饱和度的软测量；界面管理模块对其它模块的参数进行设置和界面显示进行管理； 

所述的煮糖过程动态参数优化及控制调节组件是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；过饱和度软测量系统输出的过饱和度预测值和数据采集组件上传的其它状态参数输入煮糖过程动态参数优化及控制调节组件，经过去噪处理后输入控制系统初始模型，用非线性方程组表达出来，检测参数是否在容错可行域和物理规律的约束条件是否满足，然后经过分解变量后降维优化，通过对各种控制律的对比，筛选出鲁棒性最优的控制律，验证算法是否收敛和操作可行性评估后输出最优控制参数至控制模块，同时将最优控制律返回控制系统初始模型进行更新，

所述实时数据采集组件采集到的数据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。

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。

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