CN116187371A - 白酒踩窖过程均匀性判断系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白酒踩窖过程均匀性判断系统及方法，该系统包括若干用于采集温度并对自身位置进行定位的采集装置、以及与采集装置电连接用于接收采集装置所采集数据的上位机。本发明通过建立发酵场地窖池位置坐标，可将窖池分割出多点可采集温度区域，采集人员需要在指定区域中插入采集设备并自行进行绑定。采集温度数据上传至上位机，可以随时查看实时数据和历史数据，可多点同时采集进行数据对比。多个温度采集装置同时采集温度数据，获得窖池中不同区域同一时间的温度数据，通过同一时间的温度差，可以判断踩窖的均匀性，相较于手工测温判断的方式更加的科学和精确。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于判断白酒踩窖过程是否均匀的系统。
背景技术
所谓踩窖是白酒酿造中的一道工序。发酵料醅入窖后，由于材料较疏松醅中存有空气，易造成微生物有氧呼吸，有碍酒精发酵，所以在醅子入窖时，用人工脚踩或用压脚板将醅踩压严实。
为了判断踩窖是否均匀，一般都是通过温度采集实现的，如果窖池中各点间的温差在范围内，则认为踩窖均匀。而现有技术中一般采用传统的热电偶、电子温度计测量温度，通过人工进行判断。人工测量对于温度计插入位置、温度差值判断都容易出现误差，且温度数据等都无法在线查看，无数据保存，对于后续发酵情况分析不利。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种白酒踩窖过程均匀性判断系统及方法，通过温度采集便捷精准的判断白酒踩窖过程的均匀性。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种白酒踩窖过程均匀性判断系统，包括若干用于采集温度并对自身位置进行定位的采集装置、以及与采集装置电连接用于接收采集装置所采集数据的上位机。
作为一种改进，所述采集装置包括温度采集模块和定位模块。
作为一种改进，还包括用于辅助定位的定位基站，所述定位基站为两个或者两个以上。
作为一种优选，所述定位模块为UWB定位模块。
作为一种改进，还包括用于辅助定位的定位基站，所述定位基站为两个或者两个以上。
本发明还提供一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，应用于上述白酒踩窖过程均匀性判断系统，包括：
对发酵场地进行建模，获取窖池位置分布模型；
将每个窖池划分为若干个测温区域，每个窖池及测温区域赋予唯一编号；
为每个测温区域都安装采集装置；
将采集装置与测温区域进行绑定；
对同一窖池内的所有采集装置同时下达采集命令，使得其同时进行温度数据采集，从而获得同一窖池内多个测温区域同一时间点的温度数据；
对同一窖池多个测温区域同一时间点的温度数据进行判断，以确定该窖池踩窖过程十分均匀。
作为一种进一步的改进，所述对发酵场地进行建模，获取窖池位置分布模型的方法包括：
在窖池四角放置定位标签；
通过对定位标签进行定位，获得窖池的四角的坐标位置；
将所有窖池的四角坐标分别进行连接，获得发酵场地内所有窖池的位置分布模型。
作为另一种更进一步的改进，划分测温区域的方法包括：
在窖池位置分布模型上划定测温区域；
获取测温区域边界位置的坐标。
作为一种改进，将每个窖池分为五个测温区域，其中四个位于窖池四角，另一个位于窖池中央。
作为一种改进，所述将采集装置与测温区域进行绑定的方法包括：
采集装置上报位置信息；
将采集装置的位置信息与测温区域的位置信息进行比对，将采集装置与其位置对应的测温区域进行绑定。
作为一种改进，获得同一窖池内多个测温区域同一时间点的温度数据后对每个测温区域的温度数据进行处理，所述对温度数据进行处理的方法包括：
设定滑窗宽度N以及滑动步长M；
通过滑窗遍历待处理的温度数据，对滑窗内的温度数据进行排序并取中值作为初步温度数据；
将初步温度数据设定为状态变量x，建立动态模型和观测模型；所述动态模型为x(k) = A x(k-1) + w(k)，其中A为状态转移矩阵，w(k)为状态噪声，k-1为当前时态，k为下一时态；所述观测模型为y(k) = H x(k) +v(k)，其中H为观测矩阵，v(k)为观测噪声，k为下一时态；
设定协方差估计变量P；
根据动态模型进行状态预测，计算x(k|k-1)和P(k|k-1)；
根据观测模型进行状态更新，计算x(k|k)和P(k|k)；
将状态估计变量x(k|k)作为平滑后的温度值。
作为一种改进，所述温度数据进行判断的方法包括：
设定温度差阈值范围；
将位于窖池角部位置的温度数据与位于窖池中央位置的温度数据进行比较，若差值在阈值范围内则认为踩窖均匀性达标，否则认为不达标。
本发明的有益之处在于：
本发明通过建立发酵场地窖池位置坐标，可将窖池分割出多点可采集温度区域，采集人员需要在指定区域中插入采集设备并自行进行绑定。
采集温度数据上传至上位机，可以随时查看实时数据和历史数据，可多点同时采集进行数据对比。
多个温度采集装置同时采集温度数据，获得窖池中不同区域同一时间的温度数据，通过同一时间的温度差，可以判断踩窖的均匀性，相较于手工测温判断的方式更加的科学和精确。
附图说明
图1为本发明系统布置方式的示意图。
图2为本发明的结构原理图。
图3为本发明的流程图。
图中标记：1采集装置、2定位基站、100窖池、101角部测温区域、102中央测温区域。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2所示，本发明提供一种白酒踩窖过程均匀性判断系统，包括若干用于采集温度并对自身位置进行定位的采集装置1、以及与采集装置电连接用于接收采集装置所采集数据的上位机。
本实施例中，采集装置包括所述采集装置包括温度采集模块和定位模块，可以预见的是还包括与上位机通信的传输模块，例如WIFI、4G、蓝牙、LORA等物联网通信传输模块。
定位模块可以选用GPS、Wi-Fi、蓝牙AOA、UWB等方式，本发明中采用的是定位更加精准的UWB定位模块。另外。为了辅助定位，本系统还包括两个或者两个以上的定位基站2，用于辅助定位。
上位机可以控制采集装置开关机、采集数据等。当然，也可以选用其他模式对采集装置进行控制，本发明中不做限制。
在布置系统的时候，采集装置布置在窖池100中不同的测温区域内，包括角部测温区域101和中央测温区域102。
如图3所示，本发明还提供一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，应用于上述白酒踩窖过程均匀性判断系统，具体包括以下步骤：
S1对发酵场地进行建模，获取窖池位置分布模型，具体包括：
S11在窖池四角放置定位标签。
在GPS、Wi-Fi、蓝牙AOA、UWB中选定一个合适的定位技术，本发明中以UWB定位为例进行讲解。
首先需要在窖池所在位置放置定位标签。由于窖池一般为矩形，因此只要在其内部四角放置定位标签就能勾勒出窖池的外形。
S12通过对定位标签进行定位，获得窖池的四角的坐标位置。
通过定位基站和定位标签之间的定位作用，可以获取场地中每个窖池四角的坐标位置。
S13将所有窖池的四角坐标分别进行连接，获得发酵场地内所有窖池的位置分布模型。
每个窖池涵盖的坐标点被确定，便于后期划分测温区域和绑定采集装置。
S2将每个窖池划分为若干个测温区域，每个窖池及测温区域赋予唯一编号。划分测温区域的目的是通过各个区域的温差来判断是否踩窖均匀，为了更好的体现均匀性，本发明中，测温区域的划分一般将每个窖池分为五个测温区域，其中四个位于窖池四角，另一个位于窖池中央。当然，也可以采用其他的划分方式，例如按照排或者列进行划分等等。
对每个测温区域编号是为了更加方便管理，避免混淆。
本发明中，划分测温区域的方法包括：
S21在窖池位置分布模型上划定测温区域。
本发明中，可以在前述步骤中建立的窖池位置分布模型上直接进行测温区域的划定。
S22获取测温区域边界位置的坐标。
由于窖池边界位置坐标是已知的，在其内部划定的测温区域的边界坐标也很容易计算，本发明中就不再赘述。
S3为每个测温区域都安装采集装置。
将采集装置安装在测温区域内，每个测温区域至少要保证有一个采集装置，而一个采集装置不能同时为多个测温区域测温。采集装置具体的安装方式根据采集装置的类型进行具体的实施。
S4将采集装置与测温区域进行绑定。
采集装置需要与测温区域进行绑定，使得上位机可以得知采集到的温度数据具体属于某个测温区域。本发明中，进行绑定的方法包括：
S41采集装置上报位置信息。
采集装置安装好后，上位机控制采集装置上报其位置信息。采集装置与窖池在同一个坐标系下，其反馈位置坐标也会在窖池位置分布模型上体现。
S42将采集装置的位置信息与测温区域的位置信息进行比对，将采集装置与其位置对应的测温区域进行绑定。
前述步骤在划定测温区域的时候，每个测温区域涵盖的坐标点是已知的。因此只要将采集装置的坐标点与测温区域涵盖的坐标点进行比对，就可以得知某个采集装置具体在哪个测温区域内，于是将二者进行绑定即可。
当然，也可以选用其他方式来进行采集装置和测温区域的绑定，例如使用手工绑定，扫描二维码等方式。
S5对同一窖池内的所有采集装置同时下达采集命令，使得其同时进行温度数据采集，从而获得同一窖池内多个测温区域同一时间点的温度数据。
采集装置为长时间使用，并且不便于接线。因此其电源都是使用电池。而为了提高采集装置的续航能力，在不进行采集的时候其均处于休眠状态。对于踩窖均匀性的判断是依靠各个测温区域同一时刻温度差来判断。对于窖池来讲，其温度是动态的，因此只有同一时间采集的温度进行比较才有意义，并且才客观科学。
因此本发明中，通过上位机或者其他方式向同一窖池中的所有采集装置同时下达采集命令，使其同时进行温度采集尤为重要。
实际上，传感器对温度数据的采集是毫秒级别的，并且容易受到环境因素的影响。如果每个测温区域都只取一个值来进行比较，实际上结果很难准确。
本发明中为了消除噪声，获得更为精确的结果，获得同一窖池内多个测温区域同一时间点的温度数据（实际上每个传感器会采集若干个温度数据）后，还需要对每个测温区域的温度数据进行处理，所述对温度数据进行处理的方法包括：
S51设定滑窗宽度N以及滑动步长M。
将每个传感器采集到的温度数据按照采集时间进行排序，并设置一个滑窗。该滑窗的宽度为N，即滑窗内可容纳N个温度数据。该滑窗的滑动步长为M，即滑窗每次滑动都会将M个温度数据装入滑窗内，并将滑窗内排在前面的M个温度数据删除。
S52通过滑窗遍历待处理的温度数据，对滑窗内的温度数据进行排序并取中值作为初步温度数据；
对滑窗内的温度数据进行排序并取中值，这样就能过滤掉异常数据，使得采集到的温度数据变得平滑。
但上述方法仅对异常数据比较有效，对于连续的噪声干扰并不敏感，因此还需要进行进一步处理。
S53将初步温度数据设定为状态变量x，建立动态模型和观测模型；所述动态模型为x(k) = A x(k-1) + w(k)，其中A为状态转移矩阵，w(k)为状态噪声（本发明中设定为高斯白噪声），k-1为当前时态，k为下一时态；所述观测模型为y(k) = H x(k) +v(k)，其中H为观测矩阵，v(k)为观测噪声（本发明中设定为高斯白噪声），k为下一时态；
S54设定协方差估计变量P；
S55根据动态模型进行状态预测，计算x(k|k-1)和P(k|k-1)；
S56根据观测模型进行状态更新，计算x(k|k)和P(k|k)；
S57将状态估计变量x(k|k)作为平滑后的温度值。
经过上述处理，过滤掉了温度数据中的异常数据和噪声干扰，使得最终判断的结果更加的准确。
S6对同一窖池多个测温区域同一时间点的温度数据进行判断，以确定该窖池踩窖过程十分均匀。
首先，需要设定温度差阈值范围；本发明中，位于角部位置测温区域的温度与位于中央位置测温区域的温度差值在0~2℃内则认为踩窖均匀，否则就认为不达标，需要提醒工人注意。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种白酒踩窖过程均匀性判断系统，其特征在于：包括若干用于采集温度并对自身位置进行定位的采集装置、以及与采集装置电连接用于接收采集装置所采集数据的上位机。
2.根据权利要求1所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断系统，其特征在于：所述采集装置包括温度采集模块和定位模块。
3.根据权利要求2所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断系统，其特征在于：所述定位模块为UWB定位模块。
4.根据权利要求3所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断系统，其特征在于：还包括用于辅助定位的定位基站，所述定位基站为两个或者两个以上。
5.一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，应用于权利要求1~4中任意一项所述的白酒踩窖过程均匀性判断系统，其特征在于包括：
对发酵场地进行建模，获取窖池位置分布模型；
将每个窖池划分为若干个测温区域，每个窖池及测温区域赋予唯一编号；
为每个测温区域都安装采集装置；
将采集装置与测温区域进行绑定；
对同一窖池内的所有采集装置同时下达采集命令，使得其同时进行温度数据采集，从而获得同一窖池内多个测温区域同一时间点的温度数据；
对同一窖池多个测温区域同一时间点的温度数据进行判断，以确定该窖池踩窖过程十分均匀。
6.根据权利要求5所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，其特征在于所述对发酵场地进行建模，获取窖池位置分布模型的方法包括：
在窖池四角放置定位标签；
通过对定位标签进行定位，获得窖池的四角的坐标位置；
将所有窖池的四角坐标分别进行连接，获得发酵场地内所有窖池的位置分布模型。
7.根据权利要求5所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，其特征在于划分测温区域的方法包括：
在窖池位置分布模型上划定测温区域；
获取测温区域边界位置的坐标。
8.根据权利要求5所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，其特征在于：将每个窖池分为五个测温区域，其中四个位于窖池四角，另一个位于窖池中央。
9.根据权利要求5所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，其特征在于所述将采集装置与测温区域进行绑定的方法包括：
采集装置上报位置信息；
将采集装置的位置信息与测温区域的位置信息进行比对，将采集装置与其位置对应的测温区域进行绑定。
10.根据权利要求5所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，其特征在于获得同一窖池内多个测温区域同一时间点的温度数据后对每个测温区域的温度数据进行处理，所述对温度数据进行处理的方法包括：
设定滑窗宽度N以及滑动步长M；
通过滑窗遍历待处理的温度数据，对滑窗内的温度数据进行排序并取中值作为初步温度数据；
将初步温度数据设定为状态变量x，建立动态模型和观测模型；所述动态模型为x(k) =A x(k-1) + w(k)，其中A为状态转移矩阵，w(k)为状态噪声，k-1为当前时态，k为下一时态；所述观测模型为y(k) = H x(k) + v(k)，其中H为观测矩阵，v(k)为观测噪声，k为下一时态；
设定协方差估计变量P；
根据动态模型进行状态预测，计算x(k|k-1)和P(k|k-1)；
根据观测模型进行状态更新，计算x(k|k)和P(k|k)；
将状态估计变量x(k|k)作为平滑后的温度值。
11.根据权利要求5所述的一种白酒踩窖过程均匀性判断方法，其特征在于所述温度数据进行判断的方法包括：
设定温度差阈值范围；
将位于窖池角部位置的温度数据与位于窖池中央位置的温度数据进行比较，若差值在阈值范围内则认为踩窖均匀性达标，否则认为不达标。
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| 1SUNSHINE1: "卡尔曼滤波算法---温度为例", pages 1 - 2, Retrieved from the Internet <URL:《https://blog.csdn.net/qq_40526216/article/details/90722109》> * |
| 向双全;陈菊;张志刚;: "发酵温度曲线与固态酿酒前置控制条件间的关系", 酿酒, no. 05, pages 28 - 31 * |
| 谢志: "白酒酿造用踩窖装置的设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》, no. 2014, pages 024 - 236 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116187371B (zh) | 2023-07-14 |
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