一种模拟海风干燥黄鱼鲞的智能控制系统

本发明涉及黄鱼鲞干燥的，具体为一种模拟海风干燥黄鱼鲞的智能控制系统。

背景技术：

1、在智能控制系统的广泛应用中，食品加工行业逐渐成为技术创新的热点领域。食品加工行业的一个重要分支是水产品加工，尤其是干燥技术的应用。在水产品加工领域，黄鱼鲞（干黄鱼）的干燥过程尤为关键。

2、传统的黄鱼鲞干燥主要依赖于自然条件，通过海风干燥来实现。然而，受限于自然条件的不稳定性，这种传统方法往往难以保证产品质量的一致性和生产效率。其次，干燥时间长，生产周期受自然条件制约，影响生产效率。此外，传统方法对干燥过程中水分和盐分的变化缺乏实时监测和控制，难以保证最终产品的标准化。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种模拟海风干燥黄鱼鲞的智能控制系统，解决了上述背景技术中的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种模拟海风干燥黄鱼鲞的智能控制系统，包括实地采集模块、部署模块、干燥质量分析模块及环境变更测试模块；

3、所述实地采集模块用于将海边区域作为采样点位，持续性监测与记录海边的相关环境条件数据集合，并将相关环境条件数据集合上传至操作管理平台内；

4、所述部署模块用于依照实地采集模块中所采集到的相关环境条件数据集合，对干燥室内进行海风干燥模拟；

5、所述干燥质量分析模块用于在黄花鱼干燥过程中，实时监测若干组黄花鱼表面及其内部的相关水分变化数据，以生成相关干燥状态集合，依据相关干燥状态集合分别构建出表面蒸发均值及内部水分迁移速率nqz，并结合经过训练后的干燥预测模型，拟合获取干燥室内黄鱼鲞的干燥效率评估系数gpxs，若干燥效率评估系数gpxs未超过评估阈值q，则向外发出测试指令；

6、所述环境变更测试模块用于在接收到测试指令后，调试干燥室内模拟海风中的盐分浓度，以测试不同盐分浓度对黄鱼鲞干燥程度的影响，获取相应盐分浓度条件下的干燥效率评估系数gpxs，并根据不同盐分浓度条件下的干燥效率评估系数gpxs，获取出干燥结果，并依据干燥结果采取相应的调控手段。

7、优选的，所述实地采集模块包括采样单元和提取单元；

8、所述采样单元用于利用若干组传感器持续性监测采样点位处海边的相关环境条件数据集合，其中，所述相关环境条件数据集合包括各个监测时段内的风速风向、空气温度、空气湿度以及海风中盐分浓度；

9、所述提取单元用于将采样单元中收集到的相关环境条件数据集合进行数据清洗，以去除异常值和重复值，并将相关环境条件数据集合内相关数据信息按照时间先后顺序排列，以形成时间序列数据，同时提取特征出相关环境条件数据集合内的时间段，并分类成白天和夜晚时段。

10、优选的，所述部署模块包括设置单元和调试单元；

11、所述设置单元用于利用实地采集模块所提供的相关环境条件数据集合，在干燥室中创建一个模拟海风干燥的环境，具体创建内容如下：在干燥室内部署多组风机，以设定干燥室内的风速，并使用风导向装置来调整气流方向，利用加热设备及制冷设备以调节干燥室的温度变化，再使用加湿器或除湿器来调整干燥室内的湿度，同时通过盐雾发生器，模拟实地海风中的盐分浓度；

12、所述调试单元用于在操作管理平台内设置操作界面，允许人工干预和调整干燥室内各项环境参数。

13、优选的，所述干燥质量分析模块包括监测单元、模型建立单元、干燥分析单元及预警单元；

14、所述监测单元用于预先将待干燥的黄花鱼进行腌制处理，并将腌制处理后的若干条黄花鱼晾晒于干燥室内，并在黄花鱼干燥过程中，实时监测与记录若干组黄花鱼表面及内部的相关水分变化数据，以生成相关干燥状态集合，所述相关干燥状态集合包括相关表面水分变化数据和相关内部水分变化数据，其中，所述相关表面水分变化数据包括各个监测时段内的黄花鱼每一侧的表面积hbmj、水蒸气压hbp以及干燥室空气中的水蒸气压hkp，结合统计学求均值算法，获取黄花鱼第一侧的表面积均值、黄花鱼第二侧的表面积均值、黄花鱼第一侧的水蒸气压均值、黄花鱼第二侧的水蒸气压均值以及干燥室空气中的水蒸气压均值；

15、所述相关内部水分变化数据包括水分浓度梯度及黄花鱼内部水分迁移常数qcs；

16、所述模型建立单元用于使用卷积神经网络技术构建初始模型，并以相关表面水分变化数据和相关内部水分变化数据对初始模型进行训练和测试，并将训练后的初始模型作为干燥状态识别模型，分别获取干燥状态识别模型内的特征信息，并将获取的特征信息对干燥状态识别模型进行训练和测试，最终将训练后的干燥状态识别模型作为干燥预测模型，依据干燥预测模型，分别计算出表面蒸发均值和内部水分迁移速率nqz。

17、优选的，所述干燥分析单元用于依据相关表面水分变化数据，分析计算出黄花鱼一侧的表面水分蒸发速率bzz，记作一号表面水分蒸发速率bzz1，所述一号表面水分蒸发速率bzz1通过以下公式获取：

18、；

19、式中，表示为黄花鱼第一侧的表面积均值，表示为黄花鱼第一侧的水蒸气压均值，表示为干燥室空气中的水蒸气压均值，kz表示为空气阻力系数；

20、在黄花鱼经过一侧的干燥作业后，将干燥室内的黄花鱼进行翻面处理，并与前一侧干燥作业的处理时长相同，以获取二号表面水分蒸发速率bzz2，所述二号表面水分蒸发速率bzz2的计算方式与一号表面水分蒸发速率bzz1相同；

21、依据一号表面水分蒸发速率bzz1及二号表面水分蒸发速率bzz2，计算出表面蒸发均值，所述表面蒸发均值通过以下公式获取：

22、。

23、优选的，依据相关内部水分变化数据，分析计算出内部水分迁移速率nqz，所述内部水分迁移速率nqz通过以下公式获取：

24、；

25、式中，qcs表示为黄花鱼内部水分迁移常数，表示为水分浓度梯度。

26、优选的，所述预警单元用于将所述表面蒸发均值及内部水分迁移速率nqz相关联，并经过线性归一化处理后，构建黄鱼鲞的干燥效率评估系数gpxs，所述干燥效率评估系数gpxs通过以下公式获取：

27、；

28、式中，f1及f2分别表示为表面蒸发均值及内部水分迁移速率nqz的权重值，l表示为修正常数；

29、预先设置评估阈值q，并将所述评估阈值q与所述干燥效率评估系数gpxs进行比对分析，以综合评估出当前黄鱼鲞的干燥情况，具体比对内容如下：

30、若干燥效率评估系数gpxs未超过评估阈值q，表示为当前黄鱼鲞的干燥处理处于不合格状态，则向外发出测试指令；

31、干燥效率评估系数gpxs超过评估阈值q，表示为当前黄鱼鲞的干燥处理处于合格状态，则暂不向外发出额外的测试指令。

32、优选的，所述环境变更测试模块包括测试单元和智能控制单元；

33、所述测试单元用于在接收到操作管理平台所发出的测试指令之后，调试干燥室内模拟海风中的盐分浓度，并保持干燥室内其他环境条件不变监测在不同盐分浓度对黄鱼鲞干燥程度的影响，以获取相应盐分浓度条件下的干燥效率评估系数gpxs，不同盐分浓度条件下的干燥效率评估系数gpxs的计算方式与预警单元中获取的干燥效率评估系数gpxs相同。

34、优选的，所述智能控制单元用于将若干组不同盐分浓度条件下的干燥效率评估系数gpxs与预警单元中获取的干燥效率评估系数gpxs进行比对；

35、若相应盐分浓度条件下的干燥效率评估系数gpxs未超过预警单元中获取的干燥效率评估系数gpxs，此时将筛除相应的盐分浓度条件；若相应盐分浓度条件下的干燥效率评估系数gpxs超过预警单元中获取的干燥效率评估系数gpxs，此时将筛选出相应的盐分浓度条件，并做标记处理，将标记后的相应盐分浓度条件录入操作管理平台内，供干燥室的参数调控作业。

36、本发明提供了一种模拟海风干燥黄鱼鲞的智能控制系统，具备以下有益效果：

37、（1）实地采集模块在海边区域持续性监测与记录环境条件数据，并将这些数据上传至操作管理平台，并根据这些数据，在干燥室内精确模拟海风干燥环境，这样可以避免传统方法中由于自然条件不稳定导致的干燥效果波动，确保黄鱼鲞的干燥条件一致。干燥质量分析模块在干燥过程中实时监测黄鱼表面及内部的水分变化数据，生成干燥状态集合，构建表面蒸发均值及内部水分迁移速率nqz。结合经过训练的干燥预测模型，拟合获取干燥效率评估系数gpxs，并进行实时评估。若此时的干燥效率评估系数gpxs未超过评估阈值q，系统会发出测试指令以进行进一步优化。环境变更测试模块在接收到测试指令后，能够调试干燥室内的盐分浓度，测试不同盐分浓度对干燥程度的影响，通过获取相应条件下的干燥效率评估系数gpxs，系统能够分析并采取相对较好的调控手段，确保干燥效果得到优化。智能管控模块集成了整个系统的数据和控制功能，能够根据实时数据和分析结果，进行自动调节和优化干燥过程，这样不仅提高了生产效率，还能确保黄鱼鲞的品质和风味达到合格状态。总之，该系统通过多模块协同工作，实现了对黄鱼鲞干燥过程的多方位智能化控制，不仅提高了干燥效率和产品质量，进一步避免了因自然环境条件的不稳定性而影响到干燥过程，从而提升了生产的稳定性和可靠性。

38、（2）采样单元配备多组传感器，能够持续性监测海边的风速、风向、空气温度、空气湿度及海风盐分浓度等环境条件。这样的全面监测确保了数据的丰富性和代表性，并且通过数据的采集与处理为干燥效率分析和预测模型的建立奠定了坚实的基础，使得系统能够更准确地评估和预测黄鱼鲞的干燥效率，这种智能化的数据支持将有助于提高生产效率、降低成本，并最终提升产品的市场竞争力。

39、（3）通过对黄花鱼每一侧的表面水分蒸发速率的计算，能够详细了解黄花鱼在干燥过程中的水分蒸发动态，考虑了黄花鱼表面积均值、水蒸气压及空气阻力系数等因素，提供了对不同表面干燥速率的精确评估，这种详细的蒸发速率数据有助于优化干燥参数，确保黄鱼鲞干燥均匀。结合各表面的水分蒸发速率，计算出表面蒸发均值，这一评估结果能够综合反映黄花鱼在整个干燥过程中的表面蒸发效率，为干燥过程的均匀性提供量化数据，便于调整干燥室内环境参数，实现更高效的干燥控制。内部水分迁移速率nqz的计算反映了水分在黄花鱼内部的扩散速率和浓度变化，能够深入了解水分在黄花鱼内部的迁移过程，精准分析内部水分迁移速率有助于评估干燥过程中水分的整体迁移情况，提高对干燥效果的把控能力。

40、（4）通过评估系数gpxs与预设的评估阈值q的比对，能够实时判断黄鱼鲞的干燥是否达到预期标准，这种实时比对确保了干燥过程的质量控制，及时发现和纠正不合格的干燥状态，进一步避免产品质量问题的积累。