[发明专利]一种智能食用菌培养基灭菌控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种智能食用菌培养基灭菌控制系统，其特征在于，所述智能食用菌培养基灭菌控制系统包括：蓄能器，硅电池板和灭菌炉；

所述蓄能器通过导线连接硅电池板；所述灭菌炉内设置有承载盘；所述灭菌炉底部通过螺丝固定有机箱；所述机箱左端嵌装有主控模块；所述机箱上端通过螺丝固定报警模块；所述机箱右端通过螺丝固定无线发射模块；所述蓄能器通过导线连接主控模块；所述主控模块通过导线分别连接无线发射模块和报警模块；

所述报警模块通过压力传感器和温度传感器进行实时监控，防止压力过高或温度过高导致灭菌炉故障；

所述主控模块通过单片机集成电路元件对灭菌炉进行控制，并将控制信息通过无线发射模块发送出去；

所述无线发射模块通过无线将控制信息发送给移动终端；

所述压力传感器设置用多个；所述压力传感器对于压力信号，按照下述公式对所述压力信号中的每一帧压力信号进行噪声跟踪，获取每一帧压力信号的噪声谱N(w,n)：

N(w,n)=(1-αu)|X(w,n)|+αuN(w,n-1),|X(w,n)|≥N(w,n-1)(1-αd)|X(w,n)|+αdN(w,n-1),|X(w,n)|<N(w,n-1);]]>

其中，X(w,n)表示所述压力信号的短时傅里叶变换；αu、αd为预设系数且0<αd<αu<1；w表示频域上的频点序号；n表示时域上的帧序号；

按照下述公式对每一帧压力信号的短时傅里叶变换进行二值化处理得到二值谱Xb(w,n)：

Xb(w,n)=1,|X(w,n)|-N(w,n)>Tb0,|X(w,n)|-N(w,n)≤Tb]]>

Tb为预设第一阈值；

将其中一路压力信号对应的Ka个二值谱与另一路压力信号对应的Kb个二值谱进行两两间的相干性匹配得到所述第一匹配结果，所述第一匹配结果包括匹配度最高的一组二值谱对应的匹配位置和匹配度，Ka、Kb均为正整数；

对于每一路压力信号，按照下述公式计算所述压力信号中的每一帧压力信号的功率谱P(w,n)：

P(w，n)＝α_pP(w，n-1)+(1-α_p)|X(w，n)|²

其中，X(w,n)表示所述压力信号的短时傅里叶变换；

αp为预设系数且0＜αp＜1；w表示频域上的频点序号；n表示时域上的帧序号；

按照下述公式计算每一帧压力信号的功率谱的谱间相关性DP(w,n)：

DP(w,n)＝|P(w+1,n)-P(w,n)|

按照下述公式对所述谱间相关性DP(w,n)进行去噪跟踪，获取每一帧压力信号的含噪功率谱的谱间相关性NDP(w,n)：

NDP(w,n)=(1-βu)DP(w,n)+βuNDP(w,n-1),DP(w,n)≥NDP(w,n-1)(1-βd)DP(w,n)+βdNDP(w,n-1),DP(w,n)<NDP(w,n-1)]]>

其中，βu、βd为预设系数且0＜βd＜βu＜1；

所述温度传感器的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：

χ(τ,f)=∫-∞∞[x(t+τ/2)]<a>[x*(t-τ/2)]<b>e-j2πftdt;]]>

其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a,b＜α/2，x^*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)^<p>＝|x(t)|^＜p＞sgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]^＜p＞＝|x(t)|^p-1x^*(t)；

所述主控模块通过内置的评估模块对灭菌炉安全运行参数进行评估，具体包括：

首先，建立灭菌炉与运行参数的综合信息评价体系，评价体系是由n个分析对象m个指标构成的系统，从而得到初始信息评价矩阵：

其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；

对A'中各指标归一化处理：

归一化的指标：

aij=0.8×(aij′-mini{aij′}maxi{aij′}-mini{aij′})+0.1]]>

其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；

—矩阵A'中第j列的最小值；

—矩阵A'中第j列的最大值；

a_ij—规范性信息矩阵中对应于第i行j列的元素，规范性信息矩阵A可表示为：

其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；

然后，根据规范性信息矩阵，确定第i个分析对象下第j项指标的指标值的比重：

pij=aijΣj=1maij;]]>

其中，i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；

最后，由熵权法计算第i个分析对象的熵值

Ti=-Σj=1mpijlog2pijlog2m;]]>

其中，T_i—定义为第i个分析对象的参数子信息熵；

p_ij—第i个分析对象下第j项指标的比重；

i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；

同理，可求得压力子信息熵和温度子信息熵，即：

Si=-Σj=1mqijlog2qijlog2m,]]>

Ri=-Σj=1mmijlog2mijlog2m,]]>

其中S_i—定义为第i个分析对象的压力子信息熵；

R_i—定义为第i个分析对象的温度水子信息熵；

q_ij—第i个分析对象下第j项指标的比重；

m_ij—第i个分析对象下第j项指标的比重；

i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,m；

所述对A'中各指标归一化处理中，归一化公式：

Hc=H(X)-min(H(X))max(H(X))-min(H(X))]]>

根据求得压力子信息熵和温度子信息熵，灭菌炉与运行参数的综合信息评价体系的危险度等级标准分为：

0.8≤H_c≤1，极低危险；

0.6≤H_c＜0.8，低度危险；

0.4≤H_c＜0.6，中度危险；

0.2≤H_c＜0.4，高度危险；

0≤H_c＜0.2，极高危险。