CN117930897B - 一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测*** - Google Patents
一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，涉及碳酸氢铵工艺监测技术领域，综合计算模块综合计算压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数后生成产品赋值，对比模块获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与多级阈值进行对比，产品分级模块依据产品赋值与多级阈值的对比结果将制备完成的碳酸氢铵分为一级产品、二级产品以及三级产品。该监测***能够在碳酸氢铵制备完成后，综合分析碳酸氢铵制备工艺参数来判断碳酸氢铵是否存在潜在缺陷，并依据碳酸氢铵潜在缺陷的严重程度来对碳酸氢铵进行分级处理，使得相应等级的碳酸氢铵在对应的领域中使用，保障碳酸氢铵的使用质量。
Description
技术领域
本发明涉及碳酸氢铵工艺监测技术领域，具体涉及一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***。
背景技术
食品级碳酸氢铵，也称为小苏打或泡打粉，是一种常用的食品发酵剂和膨松剂，它在烘焙过程中释放二氧化碳气体，从而使面团或面糊膨胀，在碳酸氢铵制备工艺中，若多种监测的工艺参数呈现不利发展趋势，但均未触及相应阈值，便会使成品碳酸氢铵存在潜在缺陷。这些潜在缺陷会导致碳酸氢铵活性减弱或保质期缩短。当前的碳酸氢铵检测方法主要在制备完成后，对成品碳酸氢铵的外观、纯度、二氧化碳含量等指标进行评估，以判断其质量是否达标。然而，此类方法无法监测到碳酸氢铵的潜在缺陷，从而使得制备后的碳酸氢铵质量难以得到保障。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，以解决背景技术中不足。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，包括反应监测模块、分离监测模块、纯化监测模块、氮气监测模块、警示模块、综合计算模块、对比模块、产品分级模块、管理策略模块；
反应监测模块：用于在反应槽内反应氢氧化铵和二氧化碳时监测反应槽参数，反应槽参数包括压力浮动指数；
分离监测模块：用于在通过结晶分离技术将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来时监测分离参数，分离参数包括冷却速率偏差值；
纯化监测模块：通过洗涤纯化设备对碳酸氢铵晶体进行洗涤纯化时，监测碳酸氢铵晶体在洗涤纯化设备中的洗涤纯化时长偏差值；
氮气监测模块：在进行反应、结晶分离和洗涤纯化过程中，实时监测每个工艺步骤的氮气充入浓度，并综合计算氮气充入指数；
警示模块：若压力浮动指数大于预设的浮动阈值、冷却速率偏差值大于冷却偏差阈值或洗涤纯化时长偏差值大于时长偏差阈值，分析制备工艺异常，向管理员发出警示信号；
综合计算模块：在碳酸氢铵制备完成后，基于回归分析模型综合计算压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数后生成产品赋值；
对比模块：获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与多级阈值进行对比；
产品分级模块：依据产品赋值与多级阈值的对比结果将制备完成的碳酸氢铵分为一级产品、二级产品以及三级产品；
管理策略模块：依据碳酸氢铵的分级结果，生成将相应等级的碳酸氢铵匹配到对应的使用领域中的策略，并将策略发送至管理员。
在一个优选的实施方式中，所述综合计算模块包括模型单元、输入输出单元；
模型单元：存储回归分析模型，回归分析模型的函数表达式为： 式中，C为误差修正项，且C取值1.236，x1为压力浮动指数，x2为冷却速率偏差值，x3为洗涤纯化时长偏差值，x4为氮气充入指数，w1、w2、w3、w4分别为压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数的回归系数，且w1、w2、w3、w4均大于0；
输入输出单元：将实时获取的压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数输入回归分析模型分析后输出产品赋值。
在一个优选的实施方式中，所述对比模块包括阈值存储单元、对比判断单元；
阈值存储单元：存储有预设的多级阈值，多级阈值包括第一异常阈值以及第二异常阈值，且第一异常阈值用于判断碳酸氢铵是否存在潜在缺陷，第二异常阈值用于判断碳酸氢铵潜在缺陷的严重程度，且第一异常阈值小于第二异常阈值；
对比判断单元：获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与第一异常阈值以及第二异常阈值进行对比；
若产品赋值≤第一异常阈值，判断碳酸氢铵不存在潜在缺陷；
若产品赋值＞第一异常阈值，判断碳酸氢铵存在潜在缺陷；
若产品赋值＞第一异常阈值，且产品赋值≤第二异常阈值，判断碳酸氢铵存在轻度潜在缺陷；
若产品赋值＞第二异常阈值，判断碳酸氢铵存在重度潜在缺陷。
在一个优选的实施方式中，所述产品分级模块包括分级单元以及通信单元；
分级单元：在碳酸氢铵不存在潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为一级产品，当判断碳酸氢铵存在轻度潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为二级产品，当判断碳酸氢铵存在重度潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为三级产品，其中，一级产品的质量高于二级产品，二级产品的质量高于三级产品；
通信单元：将碳酸氢铵分级结果基于4G/5G信号发送至管理员的移动终端。
在一个优选的实施方式中，所述氮气监测模块包括浓度监测单元、综合分析单元、指数获取单元；
浓度监测单元：在进行反应、结晶分离和洗涤纯化过程中，通过氮气传感器监测工艺步骤进行时的氮气充入浓度；
综合分析单元：综合分析每个工艺步骤中的氮气浓度数据，计算氮气充入幅值，表达式为：式中，DQZ为氮气充入幅值，i＝1、2、3，Ci表示第i个工艺步骤的氮气充入浓度，ti表示第i个工艺步骤的持续时间；
指数获取单元：用于分析氮气充入幅值是否在预设的氮气充入范围[Dmin～Dmax]内，若氮气充入幅值在氮气充入范围[Dmin～Dmax]内，氮气充入指数x4＝2.413，若氮气充入幅值不在氮气充入范围[Dmin～Dmax]内，氮气充入指数x4＝1.012。
在一个优选的实施方式中，所述纯化监测模块包括计时单元、第二计算单元；
计时单元：在洗涤纯化设备对碳酸氢铵晶体进行洗涤纯化时，通过计时器实时监测洗涤纯化设备中的洗涤时长，并将监测到的洗涤时长数据记录；
第二计算单元：将实际洗涤时长与设定的标准洗涤时长进行比较，计算洗涤纯化时长偏差值，计算表达式为：x3＝|SX-BX|，式中，x3为洗涤纯化时长偏差值，SX为实际洗涤纯化时长，BX为标准洗涤纯化时长。
在一个优选的实施方式中，所述分离监测模块包括速率获取单元、计算单元；
速率获取单元：在结晶槽通过结晶分离技术将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来时，通过设置在结晶槽内部的温度传感器监测结晶槽内的温度变化，记录当前时刻的温度以及下一时刻的温度后计算获取冷却速率；
计算单元：获取冷却速率后，将冷却速率减去冷却速率阈值得到的差值绝对值作为冷却速率偏差值。
在一个优选的实施方式中，所述反应监测模块包括温度监测单元、转速监测单元、记录单元以及积分运算单元；
温度监测单元：用于监测反应槽内部的实时温度；
转速监测单元：用于监测反应槽内部的搅拌速度；
记录单元：将反应槽内部的实时温度超过预设的温度阈值的时段记录为温度预警的时段，将反应槽内部的实时搅拌速度超过转速阈值的时段记录为转速预警的时段；
积分运算单元：将温度预警的时段与转速预警的时段进行积分运算后获取压力浮动指数，计算表达式为：式中，x1为压力浮动指数，F(t)为反应槽内的实时压力变化量，[tx，ty]为温度预警的时段，[ti，tj]为转速预警的时段。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
本发明通过综合计算模块在碳酸氢铵制备完成后，基于回归分析模型综合计算压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数后生成产品赋值，对比模块获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与多级阈值进行对比，产品分级模块依据产品赋值与多级阈值的对比结果将制备完成的碳酸氢铵分为一级产品、二级产品以及三级产品，管理策略模块依据碳酸氢铵的分级结果，生成将相应等级的碳酸氢铵匹配到对应的使用领域中的策略，并将策略发送至管理员。该监测***能够在碳酸氢铵制备完成后，综合分析碳酸氢铵制备工艺参数来判断碳酸氢铵是否存在潜在缺陷，并依据碳酸氢铵潜在缺陷的严重程度来对碳酸氢铵进行分级处理，使得相应等级的碳酸氢铵在对应的领域中使用，保障碳酸氢铵的使用质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的***模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
品级碳酸氢铵的制备工艺通常包括以下步骤：
原料准备：使用高纯度的氢氧化铵(NH4OH)和二氧化碳(CO2)作为反应的原料，确保原料的质量符合食品级标准；
反应槽设置：在反应槽中配置适当的设备，以容纳原料的混合和反应，反应槽需要具备恰当的搅拌和温度控制***；
氢氧化铵与二氧化碳反应：将氢氧化铵与二氧化碳在水中反应，生成碳酸氢铵(NH4HCO3)，反应的化学方程式为：NH4OH+CO2→NH4HCO3；
反应条件控制：控制反应槽中的温度、压力和搅拌速度，确保反应条件适宜，这有助于提高反应效率和产物纯度；
溶液过滤：将反应后的溶液通过过滤装置，去除未反应的物质、杂质和固体颗粒；
结晶分离：通过结晶分离技术，将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来，这一步骤有助于提高产品的纯度；
洗涤和纯化：对得到的碳酸氢铵晶体进行洗涤和纯化，去除残留的杂质和未反应的物质；
干燥：将洗涤后的碳酸氢铵晶体送入干燥设备，去除余留的水分，确保最终产品的稳定性和保存期限；
包装：干燥后的食品级碳酸氢铵被包装成适当的包装容器，以确保其在运输和储存过程中的品质和安全性。
实施例：请参阅图1所示，本实施例所述一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，包括反应监测模块、分离监测模块、纯化监测模块、氮气监测模块、警示模块、综合计算模块、对比模块、产品分级模块、管理策略模块；
反应监测模块：用于在反应槽内反应氢氧化铵(NH4OH)和二氧化碳(CO2)时监测反应槽参数，反应槽参数包括压力浮动指数，并将压力浮动指数发送至警示模块以及综合计算模块；
分离监测模块：用于在通过结晶分离技术将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来时监测分离参数，分离参数包括冷却速率偏差值，并将冷却速率偏差值发送至警示模块以及综合计算模块；
纯化监测模块：通过洗涤纯化设备对碳酸氢铵晶体进行洗涤纯化时，监测碳酸氢铵晶体在洗涤纯化设备中的洗涤纯化时长偏差值，并将洗涤纯化时长偏差值发送至警示模块以及综合计算模块；
氮气监测模块：在进行反应、结晶分离和洗涤纯化过程中，实时监测每个工艺步骤的氮气充入浓度，并综合计算氮气充入指数，氮气充入指数发送至综合计算模块；
警示模块：若压力浮动指数大于预设的浮动阈值、冷却速率偏差值大于冷却偏差阈值或洗涤纯化时长偏差值大于时长偏差阈值，分析制备工艺异常，向管理员发出警示信号，提示需要停止当前制备工艺，管理员接收警示信号后，需要安排对制备工艺中相应的设备进行检修处理；
综合计算模块：在碳酸氢铵制备完成后，基于回归分析模型综合计算压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数后生成产品赋值，产品赋值发送至对比模块；
对比模块：获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与多级阈值进行对比，对比结果发送至产品分级模块；
产品分级模块：依据产品赋值与多级阈值的对比结果将制备完成的碳酸氢铵分为一级产品、二级产品以及三级产品，产品分级结果发送至管理策略模块以及管理员，若当前需要制备的碳酸氢铵为二级产品以上，当制备的碳酸氢铵为三级产品时，管理员需要及时停止后续碳酸氢铵的制备，避免带来损失；
管理策略模块：依据碳酸氢铵的分级结果，生成将相应等级的碳酸氢铵匹配到对应的使用领域中的策略，并将策略发送至管理员。
本申请通过综合计算模块在碳酸氢铵制备完成后，基于回归分析模型综合计算压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数后生成产品赋值，对比模块获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与多级阈值进行对比，产品分级模块依据产品赋值与多级阈值的对比结果将制备完成的碳酸氢铵分为一级产品、二级产品以及三级产品，管理策略模块依据碳酸氢铵的分级结果，生成将相应等级的碳酸氢铵匹配到对应的使用领域中的策略，并将策略发送至管理员。该监测***能够在碳酸氢铵制备完成后，综合分析碳酸氢铵制备工艺参数来判断碳酸氢铵是否存在潜在缺陷，并依据碳酸氢铵潜在缺陷的严重程度来对碳酸氢铵进行分级处理，使得相应等级的碳酸氢铵在对应的领域中使用，保障碳酸氢铵的使用质量。
反应监测模块在反应槽内反应氢氧化铵(NH4OH)和二氧化碳(CO2)时监测反应槽参数，反应槽参数包括压力浮动指数；
反应监测模块包括温度监测单元、转速监测单元、记录单元以及积分运算单元；
反应监测模块在反应槽内反应氢氧化铵(NH4OH)和二氧化碳(CO2)时，温度监测单元以及转速监测单元监测反应槽内部的实时温度以及搅拌速度，当反应槽内部的实时温度超过预设的温度阈值时，会导致反应槽内部的气体膨胀，增大反应槽内部气压，当反应槽内部的实时搅拌速度超过转速阈值时，会增加应氢氧化铵(NH4OH)和二氧化碳(CO2)的反应速率，从而增加气体的产生速率，增大反应槽内部气压；
记录单元将反应槽内部的实时温度超过预设的温度阈值的时段记录为温度预警的时段，将反应槽内部的实时搅拌速度超过转速阈值的时段记录为转速预警的时段；
积分运算单元将温度预警的时段与转速预警的时段进行积分运算后获取压力浮动指数，计算表达式为：式中，x1为压力浮动指数，F(t)为反应槽内的实时压力变化量，[tx，ty]为温度预警的时段，[ti，tj]为转速预警的时段，压力浮动指数越大，说明因为温度和搅拌速度异常导致反应槽内部气压增大，会导致碳酸氢铵存在以下潜在缺陷：
过度反应：异常的温度和搅拌速度可能导致反应过度进行，生成过多的碳酸氢铵或相关产物。这可能导致产品的超饱和，难以维持产品的稳定性和溶解度，可能在产品中形成沉淀。
气泡和空隙：高气压可能导致溶液中溶解的气体产生气泡，或在结晶过程中形成空隙。这可能导致碳酸氢铵晶体中存在气泡或空隙，影响产品的均一性和致密性。
结晶问题：异常的搅拌速度可能导致结晶的不均匀或过快，形成不规则形状的碳酸氢铵晶体。这可能导致晶体结构缺陷，影响产品的质量和稳定性。
产品性能变差：过度的气压可能导致产品中气相的排放或气体溶解度的变化。这可能使得最终产品的性能、稳定性和可操作性变差。
不可逆反应：较高气压可能引起反应的不可逆性，导致反应无法控制地进行。这可能导致产品的不稳定性和难以控制的产物形成。
产品溢出：异常的气压增大可能导致反应槽内的溶液或产物溢出，造成反应***的混乱，增加了操作风险。
分离监测模块在通过结晶分离技术将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来时监测分离参数，分离参数包括冷却速率偏差值；
分离监测模块包括速率获取单元、第一计算单元；
速率获取单元在结晶槽通过结晶分离技术将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来时，通过设置在结晶槽内部的温度传感器监测结晶槽内的温度变化，记录当前时刻的温度以及下一时刻的温度后计算获取冷却速率，计算表达式为：LS＝(W2-W1)/(T2-T1)，式中，W2为T2时刻监测的结晶槽内部温度，W1为T1时刻监测的结晶槽内部温度，T2为下一时刻，T1为当前时刻；
计算单元获取冷却速率后，将冷却速率减去冷却速率阈值得到的差值绝对值作为冷却速率偏差值，表达式为：x2＝|LS-LZ|，式中，x2为冷却速率偏差值，LS为冷却速率，LZ为冷却速率阈值；
冷却速率偏差值越大，表明在结晶槽内通过结晶分离技术将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来时，冷却速率越大或越小，容易导致碳酸氢铵带出现以下潜在缺陷：
晶体尺寸不均匀：过大或过小的冷却速率偏差值可能导致晶体尺寸不均匀。过快的冷却速率可能导致小晶体的过度形成，而过慢的冷却速率可能导致大晶体的形成。这可能影响最终产品的颗粒度分布。
溶解度问题：冷却速率偏差值越大，可能导致溶解度的变化。如果冷却速率太大，可能使得晶体在结晶槽内无法充分生长，影响产物的质量。反之，冷却速率太小可能导致产物溶解度下降，影响结晶效果。
形态不良：过大的冷却速率偏差值可能导致碳酸氢铵晶体的形态不良，例如晶体表面的瑕疵或异形。这可能影响产品的外观和质感。
结晶度降低：过大的冷却速率偏差值可能导致晶体的结晶度下降，晶体可能变得较为松散或不规则。这可能降低产品的稳定性和质量。
晶体杂质：异常的冷却速率可能导致晶体中存在杂质。如果冷却速率过大，可能会引入溶液中的杂质，而过小的冷却速率可能导致杂质不被有效排除。
产量下降：过大的冷却速率偏差值可能导致产量的不稳定性。过快的冷却速率可能导致产量下降，因为晶体形成速度过快。
晶体结构缺陷：异常的冷却速率可能导致碳酸氢铵晶体的结构缺陷，如晶体的晶格结构不完整。这可能降低产品的质量和性能。
产品颜色变化：过大的冷却速率偏差值可能导致碳酸氢铵晶体的颜色变化。晶体颜色的改变可能是质量问题的指示。
通过洗涤纯化设备对碳酸氢铵晶体进行洗涤纯化时，纯化监测模块监测碳酸氢铵晶体在洗涤纯化设备中的洗涤纯化时长偏差值；
纯化监测模块包括计时单元、第二计算单元；
计时单元在洗涤纯化设备对碳酸氢铵晶体进行洗涤纯化时，通过计时器实时监测洗涤纯化设备中的洗涤时长，并将监测到的洗涤时长数据记录；
第二计算单元将实际洗涤时长与设定的标准洗涤时长进行比较，计算洗涤纯化时长偏差值，计算表达式为：x3＝|SX-BX|，式中，x3为洗涤纯化时长偏差值，SX为实际洗涤纯化时长，BX为标准洗涤纯化时长：
洗涤纯化时长偏差值较大，表明洗涤纯化设备对碳酸氢铵晶体进行洗涤纯化的时间偏长或偏短，容易导致碳酸氢铵出现潜在缺陷，具体为：
洗涤不彻底：
偏长时：如果洗涤时长过长，可能导致洗涤剂在设备中的使用过度，但洗涤效果达到饱和，进一步延长时间可能不会带来额外的纯化效果，反而增加生产成本。
偏短时：如果洗涤时长过短，可能导致洗涤剂未能充分与晶体反应，残留物或不纯物质仍然附着在晶体表面，影响产品的纯度。
结晶槽内残留物质：
偏长时：过长的洗涤时长可能导致洗涤剂在结晶槽内残留，形成不必要的废液，增加废液处理的负担。
偏短时：洗涤时长过短可能无法充分清除结晶槽内的残留物质，导致下一轮生产中的交叉污染或晶体质量下降。
产品溶解度问题：
偏长时：洗涤时长过长可能导致碳酸氢铵晶体溶解度下降，影响产品的稳定性和可溶性。
偏短时：洗涤时长不足可能导致未被清洗的残留物质影响产品的溶解性和反应性。
晶体形态不良：
偏长时：过长的洗涤时长可能导致碳酸氢铵晶体表面的溶解和再结晶，导致晶体形态不良，如晶体表面瑕疵和异形。
偏短时：洗涤时长不足可能导致晶体表面残留未被清洗的物质，同样影响晶体形态和外观。
水分含量不一致：
偏长时：过长的洗涤时长可能使得晶体吸湿，导致水分含量不一致，影响产品质量和稳定性。
偏短时：洗涤时长不足可能未能有效去除吸附在晶体表面的水分，同样影响产品水分含量的一致性。
产品颜色变化：
偏长时：过长的洗涤时长可能导致洗涤剂中的成分与产品发生反应，引起颜色变化。
偏短时：未能充分清除残留物质可能导致产品颜色不均匀或出现不期望的颜色变化。
氮气监测模块：在进行反应、结晶分离和洗涤纯化过程中，实时监测每个工艺步骤的氮气充入浓度，并综合计算氮气充入指数；
氮气监测模块包括浓度监测单元、综合分析单元、指数获取单元；
浓度监测单元在进行反应、结晶分离和洗涤纯化过程中，通过氮气传感器监测工艺步骤进行时的氮气充入浓度，记录每个工艺步骤中实时监测到的氮气浓度数据，包括开始、进行中和结束时的浓度值；
综合分析单元综合考虑每个工艺步骤中的氮气浓度数据，计算氮气充入幅值，表达式为：式中，DQZ为氮气充入幅值，i＝1、2、3，Ci表示第i个工艺步骤的氮气充入浓度，ti表示第i个工艺步骤的持续时间；
指数获取单元分析氮气充入幅值是否在预设的氮气充入范围[Dmin～Dmax]内，Dmin为最小氮气阈值，Dmax为最大氮气阈值，若氮气充入幅值在氮气充入范围[Dmin～Dmax]内，氮气充入指数x4＝2.413，若氮气充入幅值不在氮气充入范围[Dmin～Dmax]内，氮气充入指数x4＝1.012；
较大的氮气充入指数值表明在各个工艺步骤中的氮气充入量越达标，较小的氮气充入指数值表明在各个工艺步骤中的氮气充入量越不达标，容易导致碳酸氢铵出现以下潜在缺陷：
不稳定的产品质量：不足的氮气充入可能导致反应槽内的气氛不足以维持稳定的反应条件，从而影响碳酸氢铵的质量和稳定性。
溶解度问题：不足的氮气充入可能导致碳酸氢铵晶体在结晶槽中的溶解度问题，影响晶体的生长和质量。
残留物质：氮气充入不足可能导致结晶槽中残留物质的不充分清除，进而影响产品的纯度。
结晶槽内气氛控制问题：在结晶分离过程中，氮气的充入量不足可能导致结晶槽内的气氛控制不稳定，影响晶体的形成和结晶效果。
晶体尺寸不均匀：不足的氮气充入可能导致结晶槽内晶体尺寸不均匀，影响产品的颗粒度分布。
颜色变化：氮气充入不足可能使得反应槽内发生不期望的氧化反应，导致碳酸氢铵颜色变化，影响产品的外观。
结晶度降低：缺乏足够的氮气充入可能导致晶体的结晶度降低，影响产品的质量和稳定性。
交叉污染：结晶槽内氮气充入不足可能使得不同批次之间的晶体发生交叉污染，影响产品的一致性。
产品的水分含量变化：氮气充入不足可能导致晶体吸湿，使得产品的水分含量变化，影响产品质量。
综合计算模块在碳酸氢铵制备完成后，基于回归分析模型综合计算压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数后生成产品赋值；
综合计算模块包括模型单元、输入输出单元；
模型单元：存储回归分析模型，回归分析模型的函数表达式为： 式中，C为误差修正项，且C取值1.236，误差修正项C表示当各种主要影响均不存在时，其它微小次要影响对碳酸氢铵的影响程度，x1为压力浮动指数，x2为冷却速率偏差值，x3为洗涤纯化时长偏差值，x4为氮气充入指数，w1、w2、w3、w4分别为压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数的回归系数，且w1、w2、w3、w4均大于0；
输入输出单元：将实时获取的压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数输入回归分析模型分析后输出产品赋值，产品赋值越大，表明碳酸氢铵的越容易出现潜在缺陷。
对比模块获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与多级阈值进行对比；
对比模块包括阈值存储单元、对比判断单元；
阈值存储单元内存储预设的多级阈值，多级阈值包括第一异常阈值以及第二异常阈值，且第一异常阈值用于判断碳酸氢铵是否存在潜在缺陷，第二异常阈值用于判断碳酸氢铵潜在缺陷的严重程度，且第一异常阈值小于第二异常阈值；
对比判断单元获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与第一异常阈值以及第二异常阈值进行对比；
若产品赋值≤第一异常阈值，判断碳酸氢铵不存在潜在缺陷；
若产品赋值＞第一异常阈值，判断碳酸氢铵存在潜在缺陷；
若产品赋值＞第一异常阈值，且产品赋值≤第二异常阈值，判断碳酸氢铵存在轻度潜在缺陷；
若产品赋值＞第二异常阈值，判断碳酸氢铵存在重度潜在缺陷。
产品分级模块依据产品赋值与多级阈值的对比结果将制备完成的碳酸氢铵分为一级产品、二级产品以及三级产品，产品分级结果发送至管理员，若当前需要制备的碳酸氢铵为二级产品以上，当制备的碳酸氢铵为三级产品时，管理员需要及时停止后续碳酸氢铵的制备，避免带来损失；
产品分级模块包括分级单元以及通信单元；
分级单元在碳酸氢铵不存在潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为一级产品，当判断碳酸氢铵存在轻度潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为二级产品，当判断碳酸氢铵存在重度潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为三级产品，其中，一级产品的质量高于二级产品，二级产品的质量高于三级产品；
通信单元将碳酸氢铵分级结果基于4G/5G信号发送至管理员的移动终端。
管理策略模块依据碳酸氢铵的分级结果，生成将相应等级的碳酸氢铵匹配到对应的使用领域中的策略，并将策略发送至管理员；
其中策略为：
一级产品：医药行业中用于制药和生物技术；食品行业中用于高级烘焙和制作发酵剂。
二级产品：一般工业用途，如化肥生产、金属处理等。
三级产品：低端工业应用，如清洗剂制造、废水处理等。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，其中A,B可以是单数或者复数。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系，但也可能表示的是一种“和/或”的关系，具体可参考前后文进行理解。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，其特征在于：包括反应监测模块、分离监测模块、纯化监测模块、氮气监测模块、警示模块、综合计算模块、对比模块、产品分级模块、管理策略模块；
反应监测模块：用于在反应槽内反应氢氧化铵和二氧化碳时监测反应槽参数，反应槽参数包括压力浮动指数；
分离监测模块：用于在通过结晶分离技术将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来时监测分离参数，分离参数包括冷却速率偏差值；
纯化监测模块：通过洗涤纯化设备对碳酸氢铵晶体进行洗涤纯化时，监测碳酸氢铵晶体在洗涤纯化设备中的洗涤纯化时长偏差值；
氮气监测模块：在进行反应、结晶分离和洗涤纯化过程中，实时监测每个工艺步骤的氮气充入浓度，并综合计算氮气充入指数；
警示模块：若压力浮动指数大于预设的浮动阈值、冷却速率偏差值大于冷却偏差阈值或洗涤纯化时长偏差值大于时长偏差阈值，分析制备工艺异常，向管理员发出警示信号；
综合计算模块：在碳酸氢铵制备完成后，基于回归分析模型综合计算压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数后生成产品赋值；
对比模块：获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与多级阈值进行对比；
产品分级模块：依据产品赋值与多级阈值的对比结果将制备完成的碳酸氢铵分为一级产品、二级产品以及三级产品；
管理策略模块：依据碳酸氢铵的分级结果，生成将相应等级的碳酸氢铵匹配到对应的使用领域中的策略，并将策略发送至管理员；
所述综合计算模块包括模型单元、输入输出单元；
模型单元：存储回归分析模型，回归分析模型的函数表达式为：；式中，/>为误差修正项，且/>取值1.236，/>为压力浮动指数，/>为冷却速率偏差值，/>为洗涤纯化时长偏差值，/>为氮气充入指数，/>、/>、/>、/>分别为压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数的回归系数，且/>、/>、/>、/>均大于0；
输入输出单元：将实时获取的压力浮动指数、冷却速率偏差值、洗涤纯化时长偏差值以及氮气充入指数输入回归分析模型分析后输出产品赋值。
2.根据权利要求1所述的一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，其特征在于：所述对比模块包括阈值存储单元、对比判断单元；
阈值存储单元：存储有预设的多级阈值，多级阈值包括第一异常阈值以及第二异常阈值，且第一异常阈值用于判断碳酸氢铵是否存在潜在缺陷，第二异常阈值用于判断碳酸氢铵潜在缺陷的严重程度，且第一异常阈值小于第二异常阈值；
对比判断单元：获取碳酸氢铵的产品赋值后，将产品赋值与第一异常阈值以及第二异常阈值进行对比；
若产品赋值≤第一异常阈值，判断碳酸氢铵不存在潜在缺陷；
若产品赋值＞第一异常阈值，判断碳酸氢铵存在潜在缺陷；
若产品赋值＞第一异常阈值，且产品赋值≤第二异常阈值，判断碳酸氢铵存在轻度潜在缺陷；
若产品赋值＞第二异常阈值，判断碳酸氢铵存在重度潜在缺陷。
3.根据权利要求2所述的一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，其特征在于：所述产品分级模块包括分级单元以及通信单元；
分级单元：在碳酸氢铵不存在潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为一级产品，当判断碳酸氢铵存在轻度潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为二级产品，当判断碳酸氢铵存在重度潜在缺陷时，将碳酸氢铵划为三级产品，其中，一级产品的质量高于二级产品，二级产品的质量高于三级产品；
通信单元：将碳酸氢铵分级结果基于4G/5G信号发送至管理员的移动终端。
4.根据权利要求3所述的一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，其特征在于：所述氮气监测模块包括浓度监测单元、综合分析单元、指数获取单元；
浓度监测单元：在进行反应、结晶分离和洗涤纯化过程中，通过氮气传感器监测工艺步骤进行时的氮气充入浓度；
综合分析单元：综合分析每个工艺步骤中的氮气浓度数据，计算氮气充入幅值，表达式为：，式中，/>为氮气充入幅值，/>，/>表示第i个工艺步骤的氮气充入浓度，/>表示第i个工艺步骤的持续时间；
指数获取单元：用于分析氮气充入幅值是否在预设的氮气充入范围[Dmin~Dmax]内，若氮气充入幅值在氮气充入范围[Dmin~Dmax]内，氮气充入指数=2.413，若氮气充入幅值不在氮气充入范围[Dmin~Dmax]内，氮气充入指数/>=1.012。
5.根据权利要求4所述的一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，其特征在于：所述纯化监测模块包括计时单元、第二计算单元；
计时单元：在洗涤纯化设备对碳酸氢铵晶体进行洗涤纯化时，通过计时器实时监测洗涤纯化设备中的洗涤时长，并将监测到的洗涤时长数据记录；
第二计算单元：将实际洗涤时长与设定的标准洗涤时长进行比较，计算洗涤纯化时长偏差值，计算表达式为：，式中，/>为洗涤纯化时长偏差值，/>为实际洗涤纯化时长，/>为标准洗涤纯化时长。
6.根据权利要求5所述的一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，其特征在于：所述分离监测模块包括速率获取单元、计算单元；
速率获取单元：在结晶槽通过结晶分离技术将碳酸氢铵晶体从溶液中分离出来时，通过设置在结晶槽内部的温度传感器监测结晶槽内的温度变化，记录当前时刻的温度以及下一时刻的温度后计算获取冷却速率；
计算单元：获取冷却速率后，将冷却速率减去冷却速率阈值得到的差值绝对值作为冷却速率偏差值。
7.根据权利要求6所述的一种用于食品级碳酸氢铵工艺的智能监测***，其特征在于：所述反应监测模块包括温度监测单元、转速监测单元、记录单元以及积分运算单元；
温度监测单元：用于监测反应槽内部的实时温度；
转速监测单元：用于监测反应槽内部的搅拌速度；
记录单元：将反应槽内部的实时温度超过预设的温度阈值的时段记录为温度预警的时段，将反应槽内部的实时搅拌速度超过转速阈值的时段记录为转速预警的时段；
积分运算单元：将温度预警的时段与转速预警的时段进行积分运算后获取压力浮动指数，计算表达式为：，式中，/>为压力浮动指数，/>为反应槽内的实时压力变化量，/>为温度预警的时段，/>为转速预警的时段。
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