CN116594367A - 一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，涉及智能控制领域，包含煮熟度探测模块、时间预设模块、动态调节模块、储存模块、显示告知模块、远程监控模块、设备自检模块和负荷调控模块，所述煮熟度探测模块的输出端与所述时间预设模块的输入端连接，所述时间预设模块的输出端与所述储存模块的输入端连接，所述煮熟度探测模块与所述动态调节模块双向连接，所述动态调节模块的输出端与所述显示告知模块的输入端连接，所述动态调节模块的输出端与所述设备自检模块的输入端连接，所述动态调节模块与所述负荷调控模块双向连接，所述设备自检模块的输出端与所述显示告知模块的输入端连接；提高系统状态的精确控制和调节能力。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制领域，且更具体地涉及一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统。
背景技术
目前，地瓜汁已经成为了人们日常生活中非常受欢迎的健康饮品之一。而地瓜汁的制作过程中，煮熟度控制是非常重要的环节，对产品的口感和品质有着至关重要的影响。传统的地瓜汁制作工艺中，煮熟度控制通常采用人工判断和调整的方式，在生产过程中需要不断地进行试验和检测，不仅人工成本高，而且误差较大，容易导致产品品质不稳定。
随着计算机和信息技术的不断发展，人们开始探索利用现代智能化技术来解决该问题。地瓜汁螺旋预煮机是专门用于生产地瓜汁的设备，它通过将地瓜切碎后送入机器内部，在预煮池中进行加热和搅拌。由于地瓜煮熟的时间和温度对于地瓜汁的味道和质量有着非常重要的影响，因此需要对预煮过程进行严格的控制。
目前，市场上存在着一些地瓜汁预煮机，其中有一些是采用定时加热的方式进行控制，有一些是通过检测预煮汁温度来控制加热时间，还有一些是通过变频器控制加热功率。然而，这些方法都存在着一定的缺陷，不能够实现更加准确地控制煮熟度，需要一种能够更加准确地控制地瓜汁煮熟度的系统，以提高地瓜汁的质量和口感。
因此，本发明公开一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，能够更加准确地测量地瓜汁中的溶质含量，从而可以实现更加准确地控制煮熟度，避免过度煮熟导致地瓜汁味道偏重或营养成分流失的情况发生。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，该系统对地瓜汁螺旋预煮机煮熟度进行控制；通过历史融合预测算法预测地瓜汁煮熟需要的时间，并进行时间设定；采用控制优化算法实时分析地瓜汁的煮熟度和最优加热温度，能够实现对系统状态的精确控制和调节；通过设备自检模块对地瓜汁螺旋预煮机自动故障检测，以保证地瓜汁螺旋预煮机运行的稳定性；采用负荷调控模块优化地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统运行过程的能耗，以减少对环境的污染和能源的浪费；自动化、智能化程度高。
本发明采用以下技术方案：
一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，所述系统包括：
煮熟度探测模块，用于定时探测地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量，所述煮熟度监测模块包括温度探测器、密度传感器、红外传感器和电容传感器，所述温度探测器、密度传感器、红外传感器和电容传感器采用多线程并行工作方式探测地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量；
时间预设模块，用于对地瓜汁螺旋预煮机烹煮时间进行预设，所述时间预设模块采用历史融合预测算法预测地瓜汁煮熟需要的时间，所述历史融合预测算法基于不同生地瓜样品形状大小和水分含量与煮熟时间的关系计算地瓜汁煮熟需要的时间；
动态调节模块，用于动态调节地瓜汁螺旋预煮机的烹煮时间和加热温度；
储存模块，用于记录生地瓜的形状和水分含量，以及地瓜汁的煮熟时间，以提高历史融合预测算法的预测精确度，所述储存模块采用关系型数据库MySQL记录生地瓜的形状和水分含量，以及地瓜汁的煮熟时间；
显示告知模块，用于显示地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态，以便用户对系统进行调整和监控，所述显示告知模块通过地瓜汁螺旋预煮机控制显示屏显示地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态，所述地瓜汁螺旋预煮机控制显示屏通过DataV可视化应用搭建工具实现地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态的图表化统计显示；
远程监控模块，用于用户对地瓜汁螺旋预煮机煮熟度和系统状态信息的远程监督和控制，所述远程监控单元通过远程通讯网络将地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态传输至网络客户端；
设备自检模块，用于地瓜汁螺旋预煮机的自动故障检测，以保证地瓜汁螺旋预煮机运行的稳定性；
负荷调控模块，用于优化地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统运行过程的能耗，以减少对环境的污染和能源的浪费；
其中，所述煮熟度探测模块的输出端与所述时间预设模块的输入端连接，所述时间预设模块的输出端与所述储存模块的输入端连接，所述煮熟度探测模块与所述动态调节模块双向连接，所述动态调节模块的输出端与所述显示告知模块的输入端连接，所述动态调节模块的输出端与所述设备自检模块的输入端连接，所述动态调节模块与所述负荷调控模块双向连接，所述设备自检模块的输出端与所述显示告知模块的输入端连接。
作为本发明进一步的技术方案，所述历史融合预测算法的工作方法为：设置不同生地瓜样品体积和水分含量与煮熟时间的历史数据集为，X为不同生地瓜样品体积历史数据集，Y为不同生地瓜样品水分含量历史数据集，Z为不同生地瓜煮熟时间历史数据集，t+1时刻生地瓜体积和水分含量与地瓜汁煮熟时间的函数关系表达式为：
（1）
在公式（1）中，y(t+1)为t+1时刻地瓜汁煮熟时间，为t+1时刻地瓜汁煮熟时间预测加权系数，ε为辅助加权参数，x(t)为t时刻生地瓜样品体积，z(t)为t时刻生地瓜样品水分含量，z(t-1)为t-1时刻生地瓜样品水分含量，max(Z)为历史生地瓜样品水分含量最大值，min(Z)为历史生地瓜样品水分含量最小值。
作为本发明进一步的技术方案，所述动态调节模块包括实时分析单元、自动控制器和调节阀门，所述实时分析单元采用控制优化算法实时分析地瓜汁的煮熟度和最优加热温度，所述自动控制器用于控制地瓜汁的预煮时间和温度，所述调节阀门根据煮熟度控制器的指令自动调整计时器的剩余时间和加热器的输出功率，所述实时分析单元的输出端与所述自动控制器的输入端连接，所述自动控制器的输出端与所述调节阀门的输入端连接。
作为本发明进一步的技术方案，所述控制优化算法包括输入层、数据层、模型层、算法层、优化层和输出层，所述实时分析单元采用控制优化算法实时分析地瓜汁的煮熟度和最优加热温度包括以下步骤：
步骤1、数据输入，将地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量进行格式转换，通过输入层输入至控制优化算法模型；
步骤2、确定计算的目标和基本参数，通过数据层从输入数据中获取计算参数和限制条件，计算参数和限制条件包括计算规模、目标函数、约束条件和变量范围，以保证求最优解过程的合理性和有效性；
步骤3、建立地瓜汁最优加热温度的数学模型，所述模型层基于地瓜汁的煮熟度建立地瓜汁最优加热温度的数学模型；
步骤4、采用算法解决问题，所述算法层采用控制优化算法进行迭代计算、参数修正以及计算结果和真实值比较，并根据目标函数和计算节点分布情况获取计算节点的邻居列表，所述控制优化算法通过维护计算节点的邻居列表优化计算速度；
步骤5、对求解过程进行精细控制和优化，通过优化层合并或拆分计量单位，提高计算的准确性，并通过自适应参数选择方式设置阈值和迭代次数，所述优化层采用并行计算方式将计算任务分配给多个处理器或计算节点，以提高计算速度；
步骤6、结果输出，通过输出层对计算结果进行输出。
作为本发明进一步的技术方案，所述远程通讯网络采用叠加超文本传输协议HTTP/HTTPS和数据压缩算法DEFLATE/GZIP实现环境数据信息远程传输加速，并基于服务器负载均衡逻辑分布式部署缓存服务器加快设备远程访问速度。
作为本发明进一步的技术方案，所述设备自检模块包括状态监测平台、异常告警单元和数据存储单元，所述状态监测平台用于监测地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的状态参数，所述状态参数包括电压、电流、响应时间和系统性能，所述状态监测平台通过通讯方式获取系统状态参数，所述异常告警单元用于对地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统故障进行分级告警，所述数据存储单元用于记录地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的故障信息，以便后续故障预测和维护管理，所述状态监测平台的输出端与所述异常告警单元的输入端连接，所述状态监测平台的输出端与所述数据存储单元的输入端连接。
作为本发明进一步的技术方案，所述状态监测平台通过驱动推理加速实现地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的状态参数分析实时加速，所述驱动推理加速工作包括以下步骤：
步骤一、模型优化，通过人工智能和云计算融合过滤神经网络模型冗余组分实现神经网络模型优化，以减少计算量和存储大小；
步骤二、模型转换，将优化后的神经网络模型转换为云计算处理格式进行分析处理；
步骤三、推理加速，采用并行计算方式进行神经网络模型推理，以加速神经网络模型推理过程。
作为本发明进一步的技术方案，所述负荷调控模块采用多特征评估优化方法评估地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据，评估方法为：设置地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数的数据集为，t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果输出函数为：
（2）
在公式（2）中，为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果，为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估加权系数，ξ为辅助加权参数，/>为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷，/>为t-1时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷最大值，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷最小值，地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果数据集为P；
地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果低阈值的输出函数公式为：
（3）
在公式（3）中，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果低阈值，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果阈值加权系数，/>为超参数，t为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态时刻，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果最大值；
地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果高阈值的输出函数公式为：
（4）
在公式（4）中，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果高阈值，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果最小值。
当地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果超出高阈值或低于低阈值，则对地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行功率进行调整。
积极有益效果：
本发明公开了一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，该系统对地瓜汁螺旋预煮机煮熟度进行控制；通过历史融合预测算法预测地瓜汁煮熟需要的时间，并进行时间设定；采用控制优化算法实时分析地瓜汁的煮熟度和最优加热温度，能够实现对系统状态的精确控制和调节，以优化整个系统的性能指标和效率；通过设备自检模块对地瓜汁螺旋预煮机自动故障检测，以保证地瓜汁螺旋预煮机运行的稳定性；采用负荷调控模块优化地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统运行过程的能耗，以减少对环境的污染和能源的浪费；自动化、智能化程度高。
附图说明
图1为本发明一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的整体架构示意图；
图2为本发明一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统中负荷调控模块的模型示意图；
图3为本发明一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统中动态调节模块的模型架构示意图；
图4为本发明一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统中负荷调控模块电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，所述系统包括：
煮熟度探测模块，用于定时探测地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量，所述煮熟度监测模块包括温度探测器、密度传感器、红外传感器和电容传感器，所述温度探测器、密度传感器、红外传感器和电容传感器采用多线程并行工作方式探测地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量；
时间预设模块，用于对地瓜汁螺旋预煮机烹煮时间进行预设，所述时间预设模块采用历史融合预测算法预测地瓜汁煮熟需要的时间，所述历史融合预测算法基于不同生地瓜样品形状大小和水分含量与煮熟时间的关系计算地瓜汁煮熟需要的时间；
动态调节模块，用于动态调节地瓜汁螺旋预煮机的烹煮时间和加热温度；
储存模块，用于记录生地瓜的形状和水分含量，以及地瓜汁的煮熟时间，以提高历史融合预测算法的预测精确度，所述储存模块采用关系型数据库MySQL记录生地瓜的形状和水分含量，以及地瓜汁的煮熟时间；
显示告知模块，用于显示地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态，以便用户对系统进行调整和监控，所述显示告知模块通过地瓜汁螺旋预煮机控制显示屏显示地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态，所述地瓜汁螺旋预煮机控制显示屏通过DataV可视化应用搭建工具实现地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态的图表化统计显示；
远程监控模块，用于用户对地瓜汁螺旋预煮机煮熟度和系统状态信息的远程监督和控制，所述远程监控单元通过远程通讯网络将地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态传输至网络客户端；
设备自检模块，用于地瓜汁螺旋预煮机的自动故障检测，以保证地瓜汁螺旋预煮机运行的稳定性；
负荷调控模块，用于优化地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统运行过程的能耗，以减少对环境的污染和能源的浪费；
其中，所述煮熟度探测模块的输出端与所述时间预设模块的输入端连接，所述时间预设模块的输出端与所述储存模块的输入端连接，所述煮熟度探测模块与所述动态调节模块双向连接，所述动态调节模块的输出端与所述显示告知模块的输入端连接，所述动态调节模块的输出端与所述设备自检模块的输入端连接，所述动态调节模块与所述负荷调控模块双向连接，所述设备自检模块的输出端与所述显示告知模块的输入端连接。
在具体实施例中，一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统是一种利用先进控制技术与传感器技术相结合的系统，用于监测地瓜汁螺旋预煮机中地瓜汁的煮熟度，实现对地瓜汁处理过程中温度、时间等参数的控制，以保证地瓜汁的口感和熟度。该系统的主要组成部分包括：
温度传感器：温度传感器用于监测地瓜汁的温度，将实时温度信息反馈给控制系统，以便控制系统能够及时调整预煮机中的温度。
时间计时控制器：时间计时控制器用于对地瓜汁的煮熟时间进行计时和控制，以保证地瓜汁的煮熟度。
控制器：控制器主要由温度控制器和时间控制器组成，能够根据温度、时间等参数信息对地瓜汁的煮熟度进行控制。
人机界面：人机界面用于向操作人员反馈地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态，以便操作人员对系统进行调整和监控。
基于以上组成部分，该系统能够根据地瓜汁的实时温度和时间信息，实现对地瓜汁的煮熟度进行实时监测和控制，从而保证地瓜汁在预煮过程中达到理想的煮熟度和口感。此外，该系统还具备可靠性高、实时性强、操作简便等优点，能够提高生产效率和产品品质。
在上述实施例中，所述历史融合预测算法的工作方法为：设置不同生地瓜样品体积和水分含量与煮熟时间的历史数据集为，X为不同生地瓜样品体积历史数据集，Y为不同生地瓜样品水分含量历史数据集，Z为不同生地瓜煮熟时间历史数据集，t+1时刻生地瓜体积和水分含量与地瓜汁煮熟时间的函数关系表达式为：
（1）
在公式（1）中，y(t+1)为t+1时刻地瓜汁煮熟时间，为t+1时刻地瓜汁煮熟时间预测加权系数，ε为辅助加权参数，x(t)为t时刻生地瓜样品体积，z(t)为t时刻生地瓜样品水分含量，z(t-1)为t-1时刻生地瓜样品水分含量，max(Z)为历史生地瓜样品水分含量最大值，min(Z)为历史生地瓜样品水分含量最小值。
在具体实施例中，时间预设模块采用历史融合预测算法进行地瓜汁煮熟时间的预测。具体地，该算法利用过去多次煮地瓜汁的历史数据，包括煮的时间、地瓜的种类、质量等信息，构建出多个预测模型。这些预测模型可以基于不同的算法、特征选择和处理方法等，得到不同的预测结果。例如，可以利用加权平均法对各个模型的结果进行加权平均，从而得到最终的预测结果。
在实际使用中，时间预设模块会根据当前使用者选择的煮熟程度、火力大小、环境温度等因素，对历史数据进行筛选和加权，以得到更加精准的预测结果。最终，时间预设模块会将预测结果反馈给用户，让用户知道煮地瓜汁需要的时间，帮助用户更好地掌握煮地瓜汁的技巧和时间，采用历史融合预测算法预测地瓜汁煮熟时间的实验结果如表1所示；
表1 对比统计表
由表1可知，预测地瓜汁煮熟时间结果与实际地瓜汁煮熟时间结果相似度高，证明该技术能够实现相应的效果。
在上述实施例中，所述动态调节模块包括实时分析单元、自动控制器和调节阀门，所述实时分析单元采用控制优化算法实时分析地瓜汁的煮熟度和最优加热温度，所述自动控制器用于控制地瓜汁的预煮时间和温度，所述调节阀门根据煮熟度控制器的指令自动调整计时器的剩余时间和加热器的输出功率，所述实时分析单元的输出端与所述自动控制器的输入端连接，所述自动控制器的输出端与所述调节阀门的输入端连接。
在具体实施例中，对于地瓜汁螺旋预煮机的烹煮时间和加热温度的动态调节，可以使用自适应控制器。自适应控制器可以通过监测地瓜汁螺旋预煮机内部温度、烹煮时间等变量，实时调节加热温度和烹煮时间。具体实现中，可以将预煮机的温度和烹煮时间设置为控制器输入，在每一次烹煮过程中监测温度和时间变化并作为反馈信号，通过控制器进行参数调节，使得烹煮时间和温度能够自适应地适应地瓜汁的性质和质量要求，从而在不同批次的烹煮过程中保证地瓜汁的品质稳定。
在上述实施例中，所述控制优化算法包括输入层、数据层、模型层、算法层、优化层和输出层，所述实时分析单元采用控制优化算法实时分析地瓜汁的煮熟度和最优加热温度包括以下步骤：
步骤1、数据输入，将地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量进行格式转换，通过输入层输入至控制优化算法模型；
步骤2、确定计算的目标和基本参数，通过数据层从输入数据中获取计算参数和限制条件，计算参数和限制条件包括计算规模、目标函数、约束条件和变量范围，以保证求最优解过程的合理性和有效性；
步骤3、建立地瓜汁最优加热温度的数学模型，所述模型层基于地瓜汁的煮熟度建立地瓜汁最优加热温度的数学模型；
步骤4、采用算法解决问题，所述算法层采用控制优化算法进行迭代计算、参数修正以及计算结果和真实值比较，并根据目标函数和计算节点分布情况获取计算节点的邻居列表，所述控制优化算法通过维护计算节点的邻居列表优化计算速度；
步骤5、对求解过程进行精细控制和优化，通过优化层合并或拆分计量单位，提高计算的准确性，并通过自适应参数选择方式设置阈值和迭代次数，所述优化层采用并行计算方式将计算任务分配给多个处理器或计算节点，以提高计算速度；
步骤6、结果输出，通过输出层对计算结果进行输出。
在具体实施例中，控制优化算法是一类通过数学模型和算法求解最优控制策略的方法。它主要应用于工业生产、流程控制、系统优化等领域，能够实现对系统状态的精确控制和调节，从而优化整个系统的性能指标和效率。
常见的控制优化算法包括：PID控制、模糊控制、神经网络控制、遗传算法、模型预测控制等。这些算法都有自己的特点和适用范围，可以根据具体的场景和应用需求进行选择和组合。
在地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统中，也可以通过选择合适的控制优化算法来实现精确的煮熟度控制。比如，可以通过PID控制算法来调节加热器和搅拌器等部件，控制地瓜汁的温度和混合程度，从而实现煮熟度的控制。另外，模糊控制算法也可以应用在煮熟度控制中，通过对煮熟度的模糊化描述和模糊推理，求解出最优的控制策略，达到精确控制的效果。
总之，控制优化算法是一种非常重要的技术手段，在地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统中有着广泛的应用前景，可以帮助生产企业实现对产品品质和生产效率的精确控制和提升。
添加控制优化算法后能够实现对系统状态的精确控制和调节，从而优化整个系统的性能指标和效率，相比统计如表2所示
表2 结果对比统计表
通过表2，添加控制优化算法后能够实现对系统状态的精确控制和调节，从而优化整个系统的性能指标和效率。
在上述实施例中，所述远程通讯网络采用叠加超文本传输协议HTTP/HTTPS和数据压缩算法DEFLATE/GZIP实现环境数据信息远程传输加速，并基于服务器负载均衡逻辑分布式部署缓存服务器加快设备远程访问速度。
在具体实施例中，来自加速区域的服务请求将被分别发送到不同的加速区域的加速IP，加速IP具体接受什么样的请求要以监听为准，一个GA全球加速实例可以创建多个监听，而一个监听又对应多个不同的服务端口，这些端口限定了一个GA提供的服务范围，通过监听接受到的服务请求将通过阿里云的内部网络传输到不同的终端组，这些终端组的位置将尽可能靠近网站和服务的源站点，为了充分保证加速的性能和可用性，因此一个终端组将对应4个终端节点，这4个终端节点将负责将收到的加速请求转发给源站，待源站处理完成后结果将顺原路返回到加速IP，加速IP将把结果发送给在加速地域的客户端。对于TCP/UDP协议的全球加速监听，监听和终端组是一一对应的关系。对于HTTP/HTTPS协议的全球加速监听，默认情况下所有的加速请求将被发送到默认终端组，另外还可以通过设置基于URL的转发策略将部分请求转发到虚拟端口组。用户可根据需要将带宽包在不同的加速区域间进行分配。
表3 速度对比统计表
如表3所示，采用远程通讯网络的远程控制速度与采用普通通讯网络的远程控制速度相比，采用远程通讯网络能大大提高远程控制速度。
在上述实施例中，所述设备自检模块包括状态监测平台、异常告警单元和数据存储单元，所述状态监测平台用于监测地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的状态参数，所述状态参数包括电压、电流、响应时间和系统性能，所述状态监测平台通过通讯方式获取系统状态参数，所述异常告警单元用于对地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统故障进行分级告警，所述数据存储单元用于记录地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的故障信息，以便后续故障预测和维护管理，所述状态监测平台的输出端与所述异常告警单元的输入端连接，所述状态监测平台的输出端与所述数据存储单元的输入端连接。
在具体实施例中，设备自检模块是指设备或系统中的一种自检机制，用于检测和诊断设备或系统的状态和故障，其目的是确保设备或系统能够正常运行，并在出现故障时及时预警或修复。设备自检模块通常包括以下功能：
硬件自检：检测设备或系统中各个硬件部件的状态和连接情况，如传感器、执行器、接线等。
软件自检：检测设备或系统中各个软件模块的状态和正确性，如控制算法、通信协议、图形界面等。
故障检测：检测设备或系统中出现的任何故障和错误，如传感器故障、电源故障、通信失效等，并向用户或维护人员发出警报或报告。
故障处理：根据检测结果，采取相应的故障处理措施，如重启设备、调整参数、更换硬件等。
记录和分析：记录设备或系统的自检信息和历史数据，以进行故障诊断、维护规划和性能分析等。
在上述实施例中，所述状态监测平台通过驱动推理加速实现地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的状态参数分析实时加速，所述驱动推理加速工作包括以下步骤：
步骤一、模型优化，通过人工智能和云计算融合过滤神经网络模型冗余组分实现神经网络模型优化，以减少计算量和存储大小；
步骤二、模型转换，将优化后的神经网络模型转换为云计算处理格式进行分析处理；
步骤三、推理加速，采用并行计算方式进行神经网络模型推理，以加速神经网络模型推理过程。
在具体实施例中，驱动推理加速将弹性计算和GPU高速的并行异构加速器组合在一起，兼具弹性计算的特点和GPU的加速能力。GPU 图形处理器。相比CPU具有众多计算单元和更多的流水线，适合用于大规模并行计算等场景。EGS 弹性GPU服务。弹性计算和GPU高速的并行异构的加速器的组合服务，兼具弹性计算的特点和GPU的加速能力。CUDA NVIDIA推出的通用并行计算架构，帮助您使用NVIDIA GPU解决复杂的计算问题。cuDNN NVIDIA推出的用于深度神经网络的GPU加速库。
在上述实施例中，所述负荷调控模块采用多特征评估优化方法评估地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据，评估方法为：设置地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数的数据集为，t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果输出函数为：
（2）
在公式（2）中，为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果，为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估加权系数，ξ为辅助加权参数，/>为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷，/>为t-1时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷最大值，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷最小值，地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果数据集为P；
地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果低阈值的输出函数公式为：
（3）
在公式（3）中，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果低阈值，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果阈值加权系数，/>为超参数，t为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态时刻，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果最大值；
地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果高阈值的输出函数公式为：
（4）
在公式（4）中，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果高阈值，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果最小值。
当地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果超出高阈值或低于低阈值，则对地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行功率进行调整。
在具体实施例中，采用多特征评估优化方法评估地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据，并根据评估结果调整负荷与传统算法结果对比如表4所示；
表4 结果对比统计表
通过表4，根据多特征评估优化方法评估结果调整负荷，可以大大降低能耗。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述系统包括：
煮熟度探测模块，用于定时探测地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量；
时间预设模块，用于对地瓜汁螺旋预煮机烹煮时间进行预设；
动态调节模块，用于动态调节地瓜汁螺旋预煮机的烹煮时间和加热温度；
储存模块，用于记录生地瓜的形状和水分含量，以及地瓜汁的煮熟时间，以提高历史融合预测算法的预测精确度，所述储存模块采用关系型数据库MySQL记录生地瓜的形状和水分含量，以及地瓜汁的煮熟时间；
显示告知模块，用于显示地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态，以便用户对系统进行调整和监控，所述显示告知模块通过地瓜汁螺旋预煮机控制显示屏显示地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态，所述地瓜汁螺旋预煮机控制显示屏通过DataV可视化应用搭建工具实现地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态的图表化统计显示；
远程监控模块，用于用户对地瓜汁螺旋预煮机煮熟度和系统状态信息的远程监督和控制，所述远程监控单元通过远程通讯网络将地瓜汁的煮熟度信息和系统运行状态传输至网络客户端；
设备自检模块，用于地瓜汁螺旋预煮机的自动故障检测，以保证地瓜汁螺旋预煮机运行的稳定性；
负荷调控模块，用于优化地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统运行过程的能耗，以减少对环境的污染和能源的浪费；
其中，所述煮熟度探测模块的输出端与所述时间预设模块的输入端连接，所述时间预设模块的输出端与所述储存模块的输入端连接，所述煮熟度探测模块与所述动态调节模块双向连接，所述动态调节模块的输出端与所述显示告知模块的输入端连接，所述动态调节模块的输出端与所述设备自检模块的输入端连接，所述动态调节模块与所述负荷调控模块双向连接，所述设备自检模块的输出端与所述显示告知模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述煮熟度监测模块包括温度探测器、密度传感器、红外传感器和电容传感器，所述温度探测器、密度传感器、红外传感器和电容传感器采用多线程并行工作方式探测地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量。
3.根据权利要求1所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述时间预设模块采用历史融合预测算法预测地瓜汁煮熟需要的时间，所述历史融合预测算法基于不同生地瓜样品形状大小和水分含量与煮熟时间的关系计算地瓜汁煮熟需要的时间。
4.根据权利要求1所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述历史融合预测算法的工作方法为：设置不同生地瓜样品体积和水分含量与煮熟时间的历史数据集为，X为不同生地瓜样品体积历史数据集，Y为不同生地瓜样品水分含量历史数据集，Z为不同生地瓜煮熟时间历史数据集，t+1时刻生地瓜体积和水分含量与地瓜汁煮熟时间的函数关系表达式为：
（1）
在公式（1）中，y(t+1)为t+1时刻地瓜汁煮熟时间，为t+1时刻地瓜汁煮熟时间预测加权系数，ε为辅助加权参数，x(t)为t时刻生地瓜样品体积，z(t)为t时刻生地瓜样品水分含量，z(t-1)为t-1时刻生地瓜样品水分含量，max(Z)为历史生地瓜样品水分含量最大值，min(Z)为历史生地瓜样品水分含量最小值。
5.根据权利要求1所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述动态调节模块包括实时分析单元、自动控制器和调节阀门，所述实时分析单元采用控制优化算法实时分析地瓜汁的煮熟度和最优加热温度，以提高控制系统的精确度，所述自动控制器用于控制地瓜汁的预煮时间和温度，所述调节阀门根据煮熟度控制器的指令自动调整计时器的剩余时间和加热器的输出功率，所述实时分析单元的输出端与所述自动控制器的输入端连接，所述自动控制器的输出端与所述调节阀门的输入端连接。
6.根据权利要求5所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述控制优化算法包括输入层、数据层、模型层、算法层、优化层和输出层，所述实时分析单元采用控制优化算法实时分析地瓜汁的煮熟度和最优加热温度包括以下步骤：
步骤1、数据输入，将地瓜汁的温度和密度，以及生地瓜的形状和水分含量进行格式转换，通过输入层输入至控制优化算法模型；
步骤2、确定计算的目标和基本参数，通过数据层从输入数据中获取计算参数和限制条件，计算参数和限制条件包括计算规模、目标函数、约束条件和变量范围，以保证求最优解过程的合理性和有效性；
步骤3、建立地瓜汁最优加热温度的数学模型，所述模型层基于地瓜汁的煮熟度建立地瓜汁最优加热温度的数学模型；
步骤4、采用算法解决问题，所述算法层采用控制优化算法进行迭代计算、参数修正以及计算结果和真实值比较，并根据目标函数和计算节点分布情况获取计算节点的邻居列表，所述控制优化算法通过维护计算节点的邻居列表优化计算速度；
步骤5、对求解过程进行精细控制和优化，通过优化层合并或拆分计量单位，提高计算的准确性，并通过自适应参数选择方式设置阈值和迭代次数，所述优化层采用并行计算方式将计算任务分配给多个处理器或计算节点，以提高计算速度；
步骤6、结果输出，通过输出层对计算结果进行输出。
7.根据权利要求1所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述远程通讯网络采用叠加超文本传输协议HTTP/HTTPS和数据压缩算法DEFLATE/GZIP实现环境数据信息远程传输加速，并基于服务器负载均衡逻辑分布式部署缓存服务器加快设备远程访问速度。
8.根据权利要求1所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述设备自检模块包括状态监测平台、异常告警单元和数据存储单元，所述状态监测平台用于监测地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的状态参数，所述状态参数包括电压、电流、响应时间和系统性能，所述状态监测平台通过通讯方式获取系统状态参数，所述异常告警单元用于对地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统故障进行分级告警，所述数据存储单元用于记录地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的故障信息，以便后续故障预测和维护管理，所述状态监测平台的输出端与所述异常告警单元的输入端连接，所述状态监测平台的输出端与所述数据存储单元的输入端连接。
9.根据权利要求8所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述状态监测平台通过驱动推理加速实现地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统的状态参数分析实时加速，所述驱动推理加速工作包括以下步骤：
步骤一、模型优化，通过人工智能和云计算融合过滤神经网络模型冗余组分实现神经网络模型优化，以减少计算量和存储大小；
步骤二、模型转换，将优化后的神经网络模型转换为云计算处理格式进行分析处理；
步骤三、推理加速，采用并行计算方式进行神经网络模型推理，以加速神经网络模型推理过程。
10.根据权利要求1所述的一种地瓜汁螺旋预煮机煮熟度控制系统，其特征在于：所述负荷调控模块采用多特征评估优化方法评估地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据，评估方法为：设置地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数的数据集为，t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果输出函数为：
（2）
在公式（2）中，为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果，为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估加权系数，ξ为辅助加权参数，/>为t时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷，/>为t-1时刻地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷最大值，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行负荷最小值，地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果数据集为P；
地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果低阈值的输出函数公式为：
（3）
在公式（3）中，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果低阈值，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果阈值加权系数，/>为超参数，t为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态时刻，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果最大值；
地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果高阈值的输出函数公式为：
（4）
在公式（4）中，为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果高阈值，/>为地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果最小值；
当地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行状态数据评估结果超出高阈值或低于低阈值，则对地瓜汁螺旋预煮机控制系统运行功率进行调整。
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| GR01 | Patent grant | ||
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