CN106200421B - 一种在线干燥状态计算系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线干燥状态计算系统及方法，包括：数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数；模拟计算模块根据相关参数模拟计算干燥物料的状态数据；数据库存储相关参数、状态数据、干燥工艺参数和经验数据；图形用户界面GUI模块通过状态数据获得干燥物料状态的图形参数，并在人机交互界面上显示出来；自动判断调控模块比较瞬时状态数据与经验数据，当差别小于或等于第一阈值时定量调整干燥工艺参数；大于第一阈值时采用PID模式调节干燥工艺参数；大于第二阈值时触发人工调整报警模式，该模式在预定时间内被解除系统进入人工调整状态。通过本发明方案能够通过模拟结果来及时调整干燥生产线的干燥参数，提高科研和生产效率。

Description

一种在线干燥状态计算系统及方法

技术领域

本发明涉及干燥和模拟计算领域，具体地涉及一种在线干燥状态计算系统及方法。

背景技术

目前国内生产和科研基本都是根据实验获得的数据计算和生产经验相结合方式，来设置干燥设备的工作参数。对于科研工作者，要获得比较好的干燥工艺参数，需要经过多次实验，然后把实验采集数据代入相关公式进行繁琐的计算分析，这使得科研工作效率降低的同时，还因大量重复的工作增大了劳动量。对于生产过程，生产工人基本按照既定的工艺参数操作，只有在生产末端的产品检验工序中发现产品不合格，然后根据情况反馈干燥机工艺参数操作员，最后摸索式的慢慢调整参数，使产品达到合格。但是这种调整基本是针对热风温度或功率、阀门开度，从宏观的个别参数来调节，而没有对干燥过程中物料干燥状态有深入的了解，根据干燥状态来调节干燥参数的情况。

因此，无论是科研还是生产，在干燥过程中都缺少一种在线干燥状态计算系统，通过模拟结果来及时自动或手动的调整整条干燥生产线的干燥参数，提高科研和生产效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种在线干燥状态计算系统及方法，能够通过模拟结果来及时调整整条干燥生产线的干燥参数，提高科研和生产效率。

为了达到上述目的，本发明提出了一种在线干燥状态计算系统，该系统包括：数据采集模块、模拟计算模块、数据库、图形用户界面GUI模块、自动判断调控模块。

数据采集模块，用于采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数。

模拟计算模块，用于根据采集的所述相关参数模拟计算干燥过程中所述干燥物料的状态数据。

数据库，用于存储相关参数、状态数据、正常干燥工艺参数和关于状态数据的经验数据。

GUI模块，用于提取数据库存储的状态数据，并对状态数据进行处理，通过状态数据获得关于干燥物料的状态的图形参数；还用于提供人机交互界面，通过人机交互界面和图像参数将干燥物料的状态以图形形式显示出来。

自动判断调控模块，用于将瞬时的状态数据与数据库存储的经验数据相比较，当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别小于或等于第一阈值时，直接定量调整正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第一阈值时，自动采用PID模式调节正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第二阈值时，触发人工调整报警模式，如果人工调整报警模式在预定时间内被解除，则使系统进入人工参数调整状态。

优选地，数据采集模块具体用于采集干燥物料以及干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

优选地，模拟计算模块包括温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块；分别用于根据温度、湿度和压力数据计算模拟干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

优选地，

模拟计算模块还用于，根据不同的干燥方式选择不同的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

优选地，GUI模块，具体用于从数据库中提取所述温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并显示在所述人机交互界面上。

优选地，第一阈值为5％；第二阈值为20％。

本发明还提出一种在线干燥状态计算方法，该方法包括：

数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数。

模拟计算模块根据采集的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的状态数据。

数据库存储相关参数、状态数据、正常干燥工艺参数和关于状态数据的经验数据。

图形用户界面GUI模块提取数据库存储的状态数据，并对状态数据进行处理，通过状态数据获得关于干燥物料的状态的图形参数；并提供人机交互界面，通过人机交互界面和图像参数将干燥物料的状态以图形形式显示出来。

自动判断调控模块将瞬时的状态数据与数据库存储的经验数据相比较，当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别小于或等于第一阈值时，直接定量调整正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第一阈值时，自动采用PID模式调节正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第二阈值时，触发人工调整报警模式，并使系统进入人工参数调整状态。

优选地，数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数是指：数据采集模块采集干燥物料以及干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

优选地，模拟计算模块根据采集的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的状态数据是指：

模拟计算模块通过温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块；根据温度、湿度和压力数据计算模拟干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

优选地，该方法还包括：

模拟计算模块根据不同的干燥方式选择不同的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

优选地，GUI模块提取数据库存储的状态数据，通过状态数据获得关于干燥物料的状态的图形参数，通过人机交互界面和图像参数将干燥物料的状态以图形形式显示出来是指：

GUI模块从数据库中提取干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，并对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并将温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线显示在人机交互界面上。

优选地，第一阈值为5％；第二阈值为20％。

与现有技术相比，本发明包括：数据采集模块、模拟计算模块、数据库、图形用户界面GUI模块、自动判断调控模块；数据采集模块用于采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数；模拟计算模块用于根据采集的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的状态数据；数据库用于存储相关参数、状态数据、正常干燥工艺参数和关于状态数据的经验数据；GUI模块用于提取数据库存储的状态数据，并对状态数据进行处理，通过状态数据获得关于干燥物料的状态的图形参数；还用于提供人机交互界面，通过人机交互界面和图像参数将干燥物料的状态以图形形式显示出来；自动判断调控模块用于将瞬时的状态数据与数据库存储的经验数据相比较，当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别小于或等于第一阈值时，直接定量调整正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第一阈值时，自动采用PID模式调节正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第二阈值时，触发人工调整报警模式，如果人工调整报警模式在预定时间内被解除，则使系统进入人工参数调整状态。通过本发明的方案，能够实现通过模拟结果来及时调整整条干燥生产线的干燥参数，提高科研和生产效率。

附图说明

下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。

图1为本发明的在线干燥状态计算系统框图；

图2为本发明的在线干燥状态计算方法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。

本发明为了改善现有科研或生产的不足，提出了一种在线干燥状态计算系统，根据实际干燥条件，模拟计算出物料的干燥状态，在线计算出物料的整体温度分布、干燥能耗、水分扩散速度、干燥速度等指标，实现提高科研工作效率、减少劳动量；为生产工艺参数调整快速的提供基础理论的指导。

具体地，本发明提出了一种在线干燥状态计算系统，如图1所示，该系统包括：数据采集模块01、模拟计算模块02、数据库03、图形用户界面GUI模块04、自动判断调控模块05。

数据采集模块01，用于采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数。

优选地，数据采集模块01具体用于采集干燥物料以及干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

模拟计算模块02，用于根据采集的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的状态数据。

优选地，模拟计算模块02包括温度分布计算子模块021、能耗计算子模块022、水分扩散计算子模块023、干燥速度计算子模块024；分别用于根据温度、湿度和压力数据计算模拟干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

优选地，

模拟计算模块02还用于，根据不同的干燥方式选择不同的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

数据库03，用于存储相关参数、状态数据、正常干燥工艺参数和关于状态数据的经验数据。

GUI模块04，用于提取数据库03存储的状态数据，并对状态数据进行处理，通过状态数据获得关于干燥物料的状态的图形参数；还用于提供人机交互界面，通过人机交互界面和图像参数将干燥物料的状态以图形形式显示出来。

优选地，GUI模块04，具体用于从数据库03中提取温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并显示在所述人机交互界面上。

自动判断调控模块05，用于将瞬时的状态数据与数据库03存储的经验数据相比较，当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别小于或等于第一阈值时，直接定量调整正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第一阈值时，自动采用PID模式调节正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第二阈值时，触发人工调整报警模式，如果人工调整报警模式在预定时间内被解除，则使系统进入人工参数调整状态。

优选地，第一阈值为5％；第二阈值为20％。

本发明还提出一种在线干燥状态计算方法，如图2所示，该方法包括：

S101、数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数。

优选地，数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数是指：数据采集模块采集干燥物料以及干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

S102、模拟计算模块根据采集的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的状态数据。

优选地，模拟计算模块根据采集的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的状态数据是指：

模拟计算模块通过温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块；根据温度、湿度和压力数据计算模拟干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

优选地，该方法还包括：

模拟计算模块根据不同的干燥方式选择不同的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

S103、数据库存储相关参数、状态数据、正常干燥工艺参数和关于状态数据的经验数据。

S104、图形用户界面GUI模块提取数据库存储的状态数据，并对状态数据进行处理，通过状态数据获得关于干燥物料的状态的图形参数；并提供人机交互界面，通过人机交互界面和图像参数将干燥物料的状态以图形形式显示出来。

优选地，GUI模块提取所述数据库存储的所述状态数据，通过状态数据获得关于干燥物料的状态的图形参数，通过人机交互界面和图像参数将干燥物料的状态以图形形式显示出来是指：

GUI模块从数据库中提取干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，并对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并将温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线显示在人机交互界面上。

S105、自动判断调控模块将瞬时的状态数据与数据库存储的经验数据相比较，当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别小于或等于第一阈值时，直接定量调整正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第一阈值时，自动采用PID模式调节正常干燥工艺参数；当判定瞬时的状态数据与经验数据的差别大于第二阈值时，触发人工调整报警模式，并使系统进入人工参数调整状态。

优选地，第一阈值为5％；第二阈值为20％。

在实际生产方面，数据采集模块和模拟计算模块与科研实验一样，不同之处在于，实际生产一般已获得了相关的实验经验值或生产经验值，因此，在实际生产中主要是数据库及GUI模块和自动判断调控模块的使用，侧重于优化生产。自动调控过程主要是通过对比模拟计算结果与经验值的差别，当差别在0～5％内，系统自动直接定量调整干燥工艺参数；当差别大于5％时，系统采用PID模式调整干燥工艺参数；当差别大于20％时，系统提示进行人工调整，以便迅速更正干燥失误，对系统参数的人工调整通过人机交互界面来完成，如果人工调整警报在2分钟内解除，系统进入参数调整状态。

本发明公布的在线干燥状态计算系统及方法的有益效果是：对于科研，可以快速直观的知道物料的干燥状态，从而判断干燥工艺是否合理，提高了干燥工艺的研究效率、减少了劳动量。对于实际生产，相对于现有的根据产品质量来调控干燥工艺，可以根据物料的干燥状态及时精确的调整干燥工艺参数，提高产品合格率、降低生产成本。

需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在线干燥状态计算系统，其特征在于，所述系统包括：数据采集模块、模拟计算模块、数据库、图形用户界面GUI模块、自动判断调控模块；

所述数据采集模块，用于采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数；

所述模拟计算模块，用于根据采集的所述相关参数模拟计算干燥过程中所述干燥物料的状态数据；

所述数据库，用于存储所述相关参数、所述状态数据、正常干燥工艺参数和关于所述状态数据的经验数据；

所述GUI模块，用于提取所述数据库存储的所述状态数据，并对所述状态数据进行处理，通过所述状态数据获得关于所述干燥物料的状态的图形参数；还用于提供人机交互界面，通过所述人机交互界面和图像参数将所述干燥物料的状态以图形形式显示出来；

所述自动判断调控模块，用于将瞬时的所述状态数据与所述数据库存储的所述经验数据相比较，当判定瞬时的所述状态数据与所述经验数据的差别小于或等于第一阈值时，直接定量调整所述正常干燥工艺参数；当判定瞬时的所述状态数据与所述经验数据的差别大于所述第一阈值时，自动采用PID模式调节所述正常干燥工艺参数；当判定瞬时的所述状态数据与所述经验数据的差别大于第二阈值时，触发人工调整报警模式，如果所述人工调整报警模式在预定时间内被解除，则使所述系统进入人工参数调整状态；

其中，所述模拟计算模块包括温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块；分别用于根据所述温度、湿度和压力数据计算模拟干燥过程中所述干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块具体用于采集所述干燥物料以及所述干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述模拟计算模块还用于，根据不同的干燥方式选择不同的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的所述计算模式进行判断，如果所述干燥情况正常并且所述计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的所述计算模式进行模拟计算，如果所述干燥情况不正常和/或所述计算结果不在所述预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的所述计算模式。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述GUI模块，具体用于从所述数据库中提取所述温度分布参数、所述能耗参数、所述水分扩散参数、所述干燥速度参数，对所述温度分布参数、所述能耗参数、所述水分扩散参数、所述干燥速度参数进行处理获得所述干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并显示在所述人机交互界面上。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一阈值为5％；所述第二阈值为20％。

6.一种在线干燥状态计算方法，其特征在于，所述方法包括：

数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数；

模拟计算模块根据采集的所述相关参数模拟计算干燥过程中所述干燥物料的状态数据；

数据库存储所述相关参数、所述状态数据、正常干燥工艺参数和关于所述状态数据的经验数据；

图形用户界面GUI模块提取所述数据库存储的所述状态数据，并对所述状态数据进行处理，通过所述状态数据获得关于所述干燥物料的状态的图形参数；并提供人机交互界面，通过所述人机交互界面和图像参数将所述干燥物料的状态以图形形式显示出来；

自动判断调控模块将瞬时的所述状态数据与所述数据库存储的所述经验数据相比较，当判定瞬时的所述状态数据与所述经验数据的差别小于或等于第一阈值时，直接定量调整所述正常干燥工艺参数；当判定瞬时的所述状态数据与所述经验数据的差别大于所述第一阈值时，自动采用PID模式调节所述正常干燥工艺参数；当判定瞬时的所述状态数据与所述经验数据的差别大于第二阈值时，触发人工调整报警模式，并使系统进入人工参数调整状态；

其中，所述模拟计算模块根据采集的所述相关参数模拟计算干燥过程中所述干燥物料的状态数据是指：

所述模拟计算模块通过温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块；根据所述温度、湿度和压力数据计算模拟干燥过程中所述干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数是指：所述数据采集模块采集所述干燥物料以及所述干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述模拟计算模块根据不同的干燥方式选择不同的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的所述计算模式进行判断，如果所述干燥情况正常并且所述计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的所述计算模式进行模拟计算，如果所述干燥情况不正常和/或所述计算结果不在所述预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的所述计算模式。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述GUI模块提取所述数据库存储的所述状态数据，通过所述状态数据获得关于所述干燥物料的状态的图形参数，通过所述人机交互界面和所述图像参数将所述干燥物料的状态以图形形式显示出来是指：

所述GUI模块从所述数据库中提取所述干燥物料的所述温度分布参数、所述能耗参数、所述水分扩散参数、所述干燥速度参数，并对所述温度分布参数、所述能耗参数、所述水分扩散参数、所述干燥速度参数进行处理获得所述干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并将所述温度分布云图、所述能耗值、所述水分扩散曲线、所述干燥速度曲线显示在所述人机交互界面上。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为5％；所述第二阈值为20％。