一种红茶加工设备监管系统的制作方法

本发明涉及食品加工，具体为一种红茶加工设备监管系统。

背景技术：

1、红茶加工设备监管系统起源于传统茶叶加工过程中的自动化需求。随着茶叶市场的扩大和质量标准的提高，传统的手工操作方式逐渐难以满足效率和一致性要求。20世纪中后期，初步的机械化设备被引入红茶加工环节，如萎凋、揉捻和发酵。随着工业自动化和智能控制技术的发展，现代红茶加工设备监管系统逐步融合了传感器、数据采集和远程监控技术，实现了对加工过程的精准控制与质量追踪，提升了产品一致性和生产效率。

2、但在红茶加工设备监管系统应用于发酵与干燥工序时，存在以下技术缺点：

3、1、参数波动敏感性不足：发酵与干燥过程中的温度、湿度等参数对茶叶品质至关重要，然而现有的监管系统对微小的参数波动响应较慢，导致在实际操作中难以精准控制最佳发酵和干燥状态，影响茶叶口感和香气的稳定性。

4、2、传感器精度与耐久性限制：在长期高温、高湿的环境下，传感器的精度可能会下降，出现偏差或失效，从而导致系统无法获取准确的数据，影响发酵与干燥环节的质量监控，尤其在高负荷运行时问题更为明显。

5、3、系统数据整合不充分：目前的系统在发酵与干燥过程的实时数据整合和分析上仍显不足，无法快速识别异常情况并进行有效调整，且各工序间的数据共享和联动不够紧密，导致系统反应滞后，影响整体生产效率。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种红茶加工设备监管系统，解决背景技术中参数波动敏感性不足、传感器精度与耐久性限制和系统数据整合不充分的技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种红茶加工设备监管系统，包括工序划分模块、环境参数监测模块、数据处理模块、温湿度调控分析模块及智能管理模块；

3、所述工序划分模块用于预先在红茶加工流程中的发酵和干燥工序前，将红茶加工区域划分为若干组监测区域，并在每个监测区域内设置参数监测点，同时部署传感器；

4、所述环境参数监测模块用于监测与记录每个监测区域内红茶的发酵与干燥过程，并实时采集记录环境相关数据；同时实时监测每个监测区域内的传感器的状态并记录相关数据，最后对传感器的状态进行检测评估；

5、所述数据处理模块用于将来自环境参数监测模块中的环境相关数据转换为数字信号；通过将环境相关数据中的模拟信号进行转换，然后将环境相关数据中的数字信号进行处理，最后将处理后的环境相关数据进行特征提取，最后传输至温湿度调控分析模块；

6、所述温湿度调控分析模块用于构建参数波动评估模型，并基于处理后的环境相关数据通过计算获取相应监测区域内的温度波动参数tw及湿度波动参数hw；又通过提取传感器状态相关数据，并相关联温度波动参数tw与湿度波动参数hw，获取波动响应速度系数wrs并评估，若波动响应速度系数wrs低于预设响应阈值r，向外发出传感器异常预警指令；最后通过计算获取温湿度调试系数twhc；

7、所述智能管理模块用于对监测区域内的温湿度调试系数twhc进行对比评估，根据评估结果，采取相应监测区域内的环境调节手段，并对发酵与干燥过程中的质量进行调整和管理。

8、优选的，所述工序划分模块通过cad绘图软件将红茶加工区域绘制为三维图，并根据红茶加工区域对应的各工序的物理空间，划分成若干监测区域，接着进行标记，具体为jc1、jc2、...、jcn，其中，n为总的监测区域数量，jc表示监测区域；接着在每个监测区域内设置参数监测点，并在参数监测点内部署传感器；所述传感器包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器及环境传感器。

9、优选的，所述环境参数监测模块包括温湿度采集单元和传感器检测单元；

10、所述温湿度采集单元用于在每个监测区域内部署精密传感器，并实时监测和记录每个监测区域内红茶发酵与干燥过程中环境相关数据，其中，环境相关数据包括环境的温度和湿度相关数据；接着将红茶发酵与干燥过程中环境的温度和湿度相关数据储存和传输到数据处理模块。

11、优选的，所述传感器检测单元用于对监测区域内的传感器性能状况进行检测和评估，通过实时记录并采集传感器在固定周期内的耐久性cnj、偏移量cpy和响应时间cxy，使用以下公式计算获取传感器性能指数cgxn：

12、；

13、通过预设状态阈值q与传感器性能指数cgxn进行对比评估，具体评估内容如下：

14、若传感器性能指数cgxn≥状态阈值q，则表示当前监测区域内的传感器性能正常，此时继续使用当前传感器；

15、若传感器性能指数cgxn＜状态阈值q，则表示当前监测区域内的传感器性能异常，此时进一步找出异常参数并记录，同时针对异常参数决定是否进行校准、调整或更换传感器。

16、优选的，所述数据处理模块用于接收来自环境参数监测模块，以模拟信号的形式传输的环境相关数据，接着将环境相关数据的模拟信号转换为数字信号；但数据转换后的数字信号中包含噪声和异常数据，其次对环境相关数据的数字信号进行噪声过滤和异常值检测与剔除，最后进行数据标准化与归一化处理；对完成预处理后的环境相关数据进行储存，同时在环境相关数据进行下一步传输前，对预处理后的环境相关数据进行一致性验证。

17、优选的，所述温湿度调控分析模块包括波动计算单元、波动评估单元和调试系数拟合单元；

18、所述波动计算单元用于构建参数波动评估模型后，通过参数波动评估模型获取温度平均值tavg和湿度平均值havg，同时提取环境相关数据通过以下公式分别计算获取监测区域内的温度波动参数tw和湿度波动参数hw：

19、；

20、；

21、式中，tmax表示环境相关数据中固定时段内监测区域中的最高温度，tmin表示环境相关数据中固定时段内监测区域中的最低温度；

22、hmax表示环境相关数据中固定时段内监测区域中的最高湿度，hmin表示环境相关数据中固定时段内监测区域中的最低湿度；

23、通过提取传感器状态相关数据中的耐久性cnj、偏移量cpy和响应时间cxy，与温度波动参数tw和湿度波动参数hw拟合，通过以下公式计算获取波动响应速度系数wrs：

24、；

25、式中，cnji表示第i个传感器的耐久性，n表示在整个系统中安装的传感器的总数。

26、优选的，所述波动评估单元用于预设响应阈值r与波动响应速度系数wrs进行对比评估，并依据波动响应速度系数wrs的评估内容发出异常预警指令，具体内容如下：

27、当波动响应速度系数wrs≥响应阈值r时，表示系统正常响应环境波动，包括温度和湿度的变化，此时不需要发出异常预警指令，同时系统正常运行；

28、当波动响应速度系数wrs＜响应阈值r时，表示系统无法正常响应环境波动，具体异常原因包括传感器响应时间过长、偏移量较大、或耐久性不足，导致对环境变化的反应不够及时，此时发出异常预警指令，并进一步计算温湿度调试系数twhc。

29、优选的，所述调试系数拟合单元通过读取传感器获取环境变化速率hbh，接着采集系统历史数据获取历史调节波动值lbdz，并于温度波动参数tw、湿度波动参数hw和偏移量cpy拟合，通过以下公式计算获取温湿度调试系数twhc：

30、。

31、优选的，所述智能管理模块包括调试系数评估单元和环境调节单元；

32、所述调试系数评估单元通过预设第一调试阈值p1与第二调试阈值p2，对温湿度调试系数twhc进行评估，且第一调试阈值p1＞第二调试阈值p2，具体评估内容如下：

33、当温湿度调试系数twhc＞第一调试阈值p1，此时生成第一评估结果，表示温湿度波动幅度异常，当前环境条件已经超出正常的控制范围；

34、当第一调试阈值p1≥温湿度调试系数twhc≥第二调试阈值p2，此时生成第二评估结果，表示温湿度波动幅度正常，当前环境条件处于正常的控制范围内；

35、当第二调试阈值p2＞温湿度调试系数twhc，此时生成第三评估结果，表示温湿度波动幅度异常，当前环境条件低于正常的控制范围内。

36、优选的，所述环境调节单元用于依据温湿度调试系数twhc的评估结果，采取环境调节手段，并对发酵与干燥过程中的质量进行调整和管理，具体环境调节手段与调整和管理措施内容如下：

37、当第一评估结果生成时，所采取的环境调节手段包括启动温控设备与加湿设备，强制调节温度与湿度，同时启动通风设备促进空气流通；调整和管理措施包括实时监控发酵进度和调整干燥时间；

38、当第二评估结果生成时，所采取的环境调节手段包括维持温湿度稳定和设备功率稳定；调整和管理措施包括标准化发酵与干燥控制和持续监控与记录；

39、当第三评估结果生成时，所采取的环境调节手段包括采取升温措施和降低湿度措施；调整和管理措施包括在原有基础之上延长3%的发酵时间，并调整干燥曲线。

40、本发明提供了一种红茶加工设备监管系统。具备以下有益效果：

41、（1）该一种红茶加工设备监管系统，通过在发酵与干燥过程中的温度波动参数tw和湿度波动参数hw进行精确监控和分析，系统能够实时捕捉到细微的环境变化；通过温湿度调控分析模块对环境数据进行特征提取，并基于传感器状态相关数据和环境波动参数拟合波动响应速度系数wrs，若波动响应速度系数wrs低于预设响应阈值r，系统会及时发出异常预警并进行环境调节；通过智能管理模块根据温湿度调试系数twhc的评估结果，实时调整温控设备、湿度调节设备和通风系统，使系统能够快速响应微小的温湿度波动，确保茶叶在发酵和干燥过程中的温度、湿度保持在最佳范围内，从而提高红茶的口感和香气的稳定性。

42、（2）该一种红茶加工设备监管系统，系统通过传感器检测单元，实时检测并评估传感器的耐久性cnj、偏移量cpy和响应时间cxy；使用传感器性能指数cgxn来衡量传感器的状态，若传感器性能指数cgxn低于状态阈值q，系统会针对传感器异常参数发出警告，及时采取传感器校准、调整或更换措施，从而保证传感器在长期高温、高湿的环境下仍能保持良好的精度和稳定性，避免因传感器失效而导致的发酵与干燥环节的质量监控失效，确保茶叶加工过程的质量。

43、（3）该一种红茶加工设备监管系统，通过数据处理模块，将来自环境参数监测模块的模拟信号转换为数字信号，并对数据进行噪声过滤、异常值检测与剔除，同时对数据进行标准化与归一化处理，确保环境相关数据的准确性与一致性；通过温湿度调控分析模块，将处理后的数据与传感器状态数据进行拟合计算，得到波动响应速度系数wrs和温湿度调试系数twhc，并通过智能管理模块对各监测区域的调试系数进行对比评估，从而实现发酵与干燥工序间的数据共享与联动，快速识别并调整异常情况，极大提升系统在发酵与干燥过程中的响应速度与准确性，保证整体生产效率。