[发明专利]一种用于固态发酵的智能翻醅控制系统以及控制方法

说明书

本发明公开了一种用于固态发酵的智能翻醅控制系统以及控制方法，采集监测装置位于发酵容器固态物料中，用于采用微电极监测不同时刻不同深度监测区域中的氧含量数据和温度数据，并构成各个监测区域数据集，并传送至上位机；数据预处理模块，用于接收各个监控区域数据集，对各个监控区域数据集进行处理，得到时间序列数据集；预测模块，用于将时间序列数据集输入神经网络模型中，利用所述神经网络模型预测各个监控区域下一时刻的氧含量数据和温度数据；数据分析模块，用于判断是否达到翻醅操作的阈值，产生翻醅指令信号和翻醅深度值。本发明实现了智能化实时检测发酵容器内的温度和氧含量，并且实现了精准翻醅，为翻醅工艺提供更为科学的指导。

技术领域

本发明涉及固态发酵监测技术领域，特别是涉及一种用于固态发酵的智能翻醅控制系统以及控制方法。

背景技术

食醋，白酒等固态发酵通常采用固态开放的发酵体系。来源复杂且多样的微生物以酿造原料为基质进行代谢和选择性增殖,形成剧烈的微生物群落结构演替,从而推动发酵的进程。比如，在醋酸发酵过程中会产生大量的生物热，消耗大量的氧气，而过高的温度会抑制微生物的生长，低氧的环境不利于微生物的繁殖产酸，对成品的品质造成影响。而传统的翻醅工艺则是工人们通过总结经验，用来解决这一问题的关键技艺。判断准确的翻醅时机，选择适当的翻醅深度，才能使发酵顺利进行。

当前，固态酿造仍以半机械化和手工为主，过程控制仍以操作工人的经验为主，在发酵装置内的温度和氧气含量变化是未知的，仅仅依靠工人简单采集的温度和工人经验进行翻醅，过程调控滞后性明显，导致发酵时间延长，还会影响成品的品质。

综上所述可以看出，如何通过智能系统实现精准的翻醅是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于固态发酵的智能翻醅控制系统以及控制方法，解决现有技术仅依靠工人经验进行翻醅，过程调控具有滞后性，影响发酵时间和成品的品质。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于固态发酵的智能翻醅控制系统，包括：

采集装置，位于发酵容器固态物料中，监测并采集不同时刻不同深度监测区域中的氧含量数据和温度数据，生成各个监测区域数据集，传送至上位机；

所述上位机，包括：数据处理模块、预测模块和数据分析模块；

所述数据处理模块，用于接收所述各个监控区域数据集，对所述各个监控区域数据集进行处理，得到时间序列数据集；

所述预测模块，用于将所述时间序列数据集输入神经网络模型中，利用所述神经网络模型预测所述各个监控区域下一时刻的氧含量数据和温度数据；

所述数据分析模块，用于判断所述各个监控区域下一时刻的氧含量数据和温度数据是否达到翻醅操作的阈值，产生翻醅指令信号和翻醅深度值；

控制器，用于根据所述翻醅指令信号和翻醅深度值，控制翻醅机启动和调节所述翻醅机翻铲的深度。优选地，还包括：

存储器，用于存储所述各个监测区域数据集，以及所述翻醅机翻醅的时间和翻醅深度值；

显示器，用于显示所述各个监测区域中的氧含量数据和温度数据，以及所述翻醅机翻醅的时间和翻醅深度值。

优选地，所述采集装置包括：溶氧微电极和温度微电极。

优选地，所述溶氧微电极和温度微电极的数量至少与所述不同深度监测区域的个数相同。

优选地，所述溶氧微电极为Clark氧电极。

优选地，所述神经网络模型包括：小波神经网络模型、BP神经网络、Elman神经网络、RBF神经网络以及GRNN神经网络中一种或多种。

优选地，一种用于固态发酵的智能翻醅控制方法，包括：