一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置及控制方法

文档序号:105345 发布日期:2021-10-15 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置及控制方法 (Accurate control device and control method for preventing pea protein powder from flying ) 是由 张树成 杨进洁 臧庆佳 武世敏 于 2021-09-06 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置及控制方法,包括:第一接收模块,空气流速检测模块,粉尘粒径检测模块,粉尘浓度检测模块,第一处理模块,第二处理模块,控制模块,第二接收模块,分析模块;同时提供了一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制方法,解决了现有技术中在加工蛋白粉过程中,粉尘飞扬问题严重,对环境的污染及工作人员的健康影响严重,本发明可精确定位豌豆蛋白粉飞扬区域,并根据定位区域粉尘粒径特性配比相应浓度抑尘剂,提高抑制粉尘飞扬的效果,通过获得最适粉尘粒径进行抑尘剂的浓度配比,可对范围内不同粒径的粉尘采用最适浓度抑尘剂,使抑制效果更快速精准。(The invention discloses an accurate control device and a control method for preventing pea protein powder from flying, which comprise the following steps: the device comprises a first receiving module, an air flow rate detection module, a dust particle size detection module, a dust concentration detection module, a first processing module, a second processing module, a control module, a second receiving module and an analysis module; the invention can accurately position the flying area of the pea protein powder, and match the dust suppressant with corresponding concentration according to the particle size characteristics of the dust in the positioned area, thereby improving the effect of suppressing the flying of the dust.)

一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置及控制方法

技术领域

本申请涉及计算机控制处理领域,特别是涉及一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置及控制方法。

背景技术

随着社会生活水平的提高,健康饮食越来越受到人们的重视,豌豆蛋白粉备受人们的青睐,然而在豌豆蛋白粉加工过程中,喷雾干燥工序必不可少,形成的豌豆蛋白粉在加工运输过程中飞扬无法避免,对环境的污染及工作人员的健康影响严重,甚至有粉尘爆炸的重大安全隐患。而现有技术中,主要的除尘方法包括机械除尘、电除尘、过滤除尘和洗涤除尘等均无法达到精准抑尘的效果,精准抑尘可将蛋白粉粉尘提前进行抑制,减少粉尘飞扬,大大提高工作环境质量,较少环境污染,降低安全隐患。

发明内容

本发明提供了一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置及控制方法,解决现有豌豆蛋白粉加工过程中,蛋白粉飞扬造成环境污染以及产生爆炸等安全隐患等问题。

具体技术方案如下:

一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置,所述装置包括:

第一接收模块,空气流速检测模块,粉尘粒径检测模块,粉尘浓度检测模块,第一处理模块,第二处理模块,控制模块,第二接收模块,分析模块;

所述第一接收模块通过数据总线与空气流速检测模块、粉尘粒径检测模块、粉尘浓度检测模块连接;

所述第一接收模块还与第一处理模块进行数据连接,所述第一处理模块与第二处理模块通过数据总线连接;

所述第一处理模块及第二处理模块通过数据总线与控制模块进行连接,所述控制模块通过数据总线与分析模块相连;

所述粉尘粒径检测模块与粉尘浓度检测模块通过数据总线与第二接收模块连接,所述接收模块与分析模块通过数据总线连接;

所述分析模块还与第二处理模及控制模块通过数据总线连接,分析模块用于对抑尘结果进行分析,并将结果发送至第二处理模块。

优选的,所述防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制方法,包括以下步骤:

S1将豌豆蛋白粉工厂划分为粉尘产生区域和粉尘影响区域,并预设各类检测模块;

S2基于粉尘产生区域和粉尘影响区域的粉尘浓度,通过延时对比判断粉尘浓度变化量,定位需要抑尘的区域;

S3基于豌豆蛋白粉的最适粉尘粒径,进行抑尘剂浓度配比;

S4对抑尘结果进行评价,通过获得期望抑尘剂浓度,对抑尘剂浓度配比进行动态调整。

优选的,所述步骤S1的具体操作包括:

将豌豆蛋白粉工厂划分为Q个相同大小的区域,每个区域中心点之间的距离为D,D为抑尘装置的作用直径,将Q个区域标注为N个粉尘产生区域及M个粉尘影响区域,则有N+M=Q;

在每个区域安装一个粉尘浓度检测模块,将主要粉尘产生区域的粉尘浓度模块检测的粉尘浓度定义为,N表示粉尘产生区域数量;将受粉尘影响区域的浓度检测模块检测的粉尘浓度定义为,M表示粉尘影响区域数量;

在豌豆蛋白粉工厂随意设定一个中心位置作为坐标中心点,每一个粉尘浓度检测模块相对于坐标中心点的角度为α,其中粉尘产生区域的粉尘浓度检测模块的位置为,粉尘影响区域的粉尘浓度检测模块位置为

豌豆蛋白粉工厂配置P个粉尘粒径检测模块进行不同区域的粉尘粒径检测,通过工厂面积大小和粉尘粒径检测模块的作用半径进行比较,获得粉尘粒径检测模块的数量,即,AREA表示工厂面积,表示粒径检测模块的作用半径,为向上取整运算,将P个粉尘粒径检测模块均匀分布在工厂区域,一个粒径检测模块可用于数个分区的粒径检测;

鉴于工厂的密闭性,可认为工厂中的空气流动速度在各区域内相同,则可设置一个空气流速检测模块来检测工厂中的空气流速,记为t时刻的空气流动速度。

优选的,所述步骤S2的具体操作包括:

将第一接收模块接受的信息发送至第一处理模块,在t时刻,粉尘产生区域的豌豆蛋白粉粉尘浓度为,所在位置为;粉尘影响区域的豌豆蛋白粉浓度为,所在位置为,通过结合N个粉尘产生区域的粉尘浓度,获得第m个粉尘影响区域粉尘浓度受N个粉尘产生区域的影响度为:

其中,,D表示各区域中心点之间的距离,表示t时刻空气流动速度。

对粉尘浓度影响度进行延时,表示延时时长,可根据实际情况进行调整,并与t时刻的粉尘浓度影响度进行线性相减,合成新的数据来表示m区域粉尘浓度变化量:

则有表示m区域粉尘浓度在时间段的变化量,设置阈值ε,当粉尘浓度变化量,则可认为该区域粉尘有飞扬趋势,需要进行抑尘控制,通过结合粉尘产生区域的粉尘浓度,粉尘影响区域的粉尘浓度通过延时比较获得豌豆蛋白粉粉尘浓度变化量,可精准检测粉尘飞扬区域,并提前进行粉尘抑制。

优选的,所述步骤S3的具体操作包括:

粉尘粒径检测模块通过采集空气中的粉尘,获得粉尘粒径分布范围,通过对采集到的粉尘进行加权求和获得最适粉尘粒径,同时空气流动速度作为影响因子参与计算,则有:

其中表示第p个粉尘粒径检测模块获得的最适粉尘粒径,表示t时刻检测的粉尘粒径大小,表示大小的粉尘数量,I表示采集到不同粒径粉尘种类数,表示t时刻工厂空气流动速度,表示延时时长;

对获得最适粉尘大小进行抑尘剂浓度配比,豌豆蛋白粉粉尘粒径的不同,使用最适浓度的抑尘剂进行抑尘,通过对豌豆蛋白粉粉尘粒径进行检测确认粒径大小范围,则抑尘剂的最适浓度范围在之间,使用Sigmoid函数对抑尘剂配比浓度进行计算,为了更适用于蛋白粉粉尘粒径,对函数进行相应变化,记:

其中,表示抑尘剂浓度,μ表示抑尘剂的浓度范围,由于抑尘剂的浓度范围在之间,则在实例中,,γ为调整参数,分析模块对抑尘结果评价后对参数进行调整。

优选的,所述步骤S4的具体操作包括:

控制模块接收到抑尘区域及抑尘剂浓度信息后,对抑尘装置进行控制,开放对应区域抑尘装置,并对抑尘溶液进行浓度配比,当操作结束后,控制模块关闭抑尘装置,等待下一次信息的接收,同时第二接收模块将抑尘区域抑尘前后的粉尘浓度发送至分析模块,分析模块通过抑尘装置动作前后的区域浓度比较对抑尘结果进行评价,抑尘效果如下表示:

其中表示抑尘装置的动作时间,设置抑尘效果评价参数σ,所述抑尘效果评价参数σ由实验获得;若,则表示抑尘效果满足要求;若,则抑尘效果不满足要求,需要对抑尘剂浓度进行调整,通过抑尘装置动作前后粉尘粒径变化比较,对抑尘剂的期望值进行调整,再通过抑尘剂浓度与调整参数γ之间的关系更新调整参数,

其中,表示抑尘剂浓度期望值,表示更新的调整参数,通过以上计算方法,可获得更新后的调整参数为:

分析模块将更新的调整参数发送至第二处理模块,第二处理模块根据接收的信息对抑尘剂浓度配比中的调整参数γ进行更新,调整后间隔24小时再次进行检测。

本发明至少具有以下有益效果:

(1)对采集的检测模块信息进行分析,通过延时计算粉尘影响区域的粉尘浓度变化量,精准检测粉尘飞扬区域,并提前进行粉尘抑制。

(2)通过获得最适粉尘粒径进行抑尘剂的浓度配比,可对范围内不同粒径的粉尘采用最适浓度抑尘剂,使抑制效果更快速精准。

(3)对抑尘结果进行评价,通过获得期望抑尘剂浓度,对抑尘剂浓度配比进行动态调整,保持对蛋白粉粉尘飞扬的高效抑制能力。

附图说明

图1为本发明所述防止豌豆蛋白粉飞扬的精准控制装置框架图;

图2为本发明所述防止豌豆蛋白粉飞扬方法流程图。

具体实施方式

以下将结合本实施例中的附图来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是,只要不构成冲突,本发明中的各个实施例中的各个特征可以相互结合,所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

为了更好的说明本发明,下面将结合说明书附图和具体实施例来做详细说明。

参照图1,本发明所述的一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置,具体包括以下部分:

第一接收模块10,空气流速检测模块20,粉尘粒径检测模块30,粉尘浓度检测模块40,第一处理模块50,第二处理模块60,控制模块70,第二接收模块80,分析模块90。

所述第一接收模块10,用于接收各个检测模块发送的工厂工作环境信息,包括豌豆蛋白粉粉尘浓度、粉尘粒径和空气流速。所述第一接收模块通过数据总线与空气流速检测模块20、粉尘粒径检测模块30、粉尘浓度检测模块40连接。

所述空气流速检测模块20用于检测蛋白粉工厂空气流动速度;粉尘粒径检测模块30用于检测工厂粉尘粒径的大小;粉尘浓度检测模块40用于检测工厂粉尘浓度。

所述第一接收模块10还与第一处理模块50进行数据连接。第一处理模块50用于分析检测数据,通过分析精确定位工厂需要抑尘控制区域。所述第一处理模块50与第二处理模块60通过数据总线连接。

所述第二处理模块60用于分析粉尘粒径信息,获得抑尘装置的抑尘剂最佳浓度。所述第一处理模块50及第二处理模块60通过数据总线与控制模块70进行连接。

所述控制模块70用于对工厂的抑尘装置进行控制,包括抑尘位置及抑尘剂浓度配比。

所述第二接收模块80与粉尘粒径检测模块30、粉尘浓度检测模块40通过数据总线连接,所述第二接收模块80用于接收粉尘粒径及粉尘浓度信息。所述接收模块80与分析模块90通过数据总线连接。

所述分析模块90还与第二处理模60及控制模块70通过数据总线连接,分析模块90用于对抑尘结果进行分析,并将结果发送至第二处理模块60。

分布于豌豆蛋白粉工厂的空气流速检测模块20、粉尘粒径检测模块30、粉尘浓度检测模块40将检测信息分别发送至第一接收模块10,第一接收模块10再将接收的信息发送至第一处理模块50;第一处理模块50对检测信息进行分析,通过抓取时间段内的粉尘浓度变化趋势,对蛋白粉飞扬区域进行精准锁定;同时将检测信息发送至第二处理模块60,第二处理模块60对锁定区域的粉尘粒径进行分析,针对粉尘粒径大小使用最适抑尘剂浓度配比进行抑尘;第一处理模块50及第二处理模块60同时将锁定区域及抑尘剂浓度配比的信息发送至控制模块70,控制模块70控制工厂的抑尘装置进行精准抑尘处理;控制模块70将信息发送至分析模块90,分析模块90同时接受来自第二接收模块80的粉尘粒径及粉尘浓度检测信息,并对抑尘效果进行分析评价;分析模块将评价结果发送至第二处理模块60,第二处理模块60对分析结果进行抑尘剂浓度配比进行相应调整。至此完成豌豆蛋白粉飞扬的精准控制。

基于所述防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置,本发明还公开了一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制方法,参照图2,具体处理过程如下:

S1将豌豆蛋白粉工厂划分为粉尘产生区域和粉尘影响区域,并预设各类检测模块。

将豌豆蛋白粉工厂划分为Q个相同大小的区域,每个区域中心点之间的距离为D,D为抑尘装置的作用直径,由于粉尘主要产生区域主要为豌豆蛋白粉的生产线,在此区域进行抑尘控制会严重影响蛋白粉质量,因此抑尘装置需设置在受粉尘影响的其他区域,将Q个区域标注为N个粉尘产生区域及M个粉尘影响区域,则有N+M=Q。本发明所述车间抑尘装置指通过抑尘剂和水配比作为抑尘介质的水雾抑尘装置。

为了精确检测豌豆蛋白粉粉尘浓度,在每个区域安装一个粉尘浓度检测模块,将主要粉尘产生区域的粉尘浓度模块检测的粉尘浓度定义为,N表示粉尘产生区域数量;将受粉尘影响区域的浓度检测模块检测的粉尘浓度定义为,M表示粉尘影响区域数量。在豌豆蛋白粉工厂随意设定一个中心位置作为坐标中心点,每一个粉尘浓度检测模块相对于坐标中心点的角度为α,设立检测豌豆蛋白粉工厂同一水平位置的粉尘浓度,即所有粉尘浓度检测模块处于同一水平线上。其中粉尘产生区域的粉尘浓度检测模块的位置为,粉尘影响区域的粉尘浓度检测模块位置为

豌豆蛋白粉的粉尘粒径一般在1~150,蛋白粉粉尘由于粒径的不同在漂浮过程中,在空气会有不规则的起伏运动,导致距离较大的不同区域粉尘粒径分布不同。则需豌豆蛋白粉工厂配置P个粉尘粒径检测模块进行不同区域的粉尘粒径检测。通过工厂面积大小和粉尘粒径检测模块的作用半径进行比较,获得粉尘粒径检测模块的数量,即,AREA表示工厂面积,表示粒径检测模块的作用半径,为向上取整运算。将P个粉尘粒径检测模块均匀分布在工厂区域,一个粒径检测模块可用于数个分区的粒径检测。

鉴于工厂的密闭性,可认为工厂中的空气流动速度在各区域内相同,则可设置一个空气流速检测模块来检测工厂中的空气流速,记为t时刻的空气流动速度。

S2基于粉尘产生区域和粉尘影响区域的粉尘浓度,通过延时对比判断粉尘浓度变化量,定位需要抑尘的区域。

将第一接收模块10接受的信息发送至第一处理模块50,在t时刻,粉尘产生区域的豌豆蛋白粉粉尘浓度为,所在位置为;粉尘影响区域的豌豆蛋白粉浓度为,所在位置为。通过结合N个粉尘产生区域的粉尘浓度,获得第m个粉尘影响区域粉尘浓度受N个粉尘产生区域的影响度为:

其中,,D表示各区域中心点之间的距离,表示t时刻空气流动速度。

对粉尘浓度影响度进行延时,表示延时时长,可根据实际情况进行调整。并与t时刻的粉尘浓度影响度进行线性相减,合成新的数据来表示m区域粉尘浓度变化量:

则有表示m区域粉尘浓度在时间段的变化量,设置阈值ε,当粉尘浓度变化量,则可认为该区域粉尘有飞扬趋势,需要进行抑尘控制。

通过结合粉尘产生区域的粉尘浓度,粉尘影响区域的粉尘浓度通过延时比较获得豌豆蛋白粉粉尘浓度变化量,可精准检测粉尘飞扬区域,并提前进行粉尘抑制。

S3 基于豌豆蛋白粉的最适粉尘粒径,进行抑尘剂浓度配比。

粉尘粒径检测模块30通过采集空气中的粉尘,获得粉尘粒径分布范围,通过对采集到的粉尘进行加权求和获得最适粉尘粒径,同时空气流动速度作为影响因子参与计算,则有:

其中表示第p个粉尘粒径检测模块获得的最适粉尘粒径,表示t时刻检测的粉尘粒径大小,表示大小的粉尘数量,I表示采集到不同粒径粉尘种类数,表示t时刻工厂空气流动速度,表示延时时长,空气流动速度参与计算可有效避免延时过程中,空气流动对粉尘沉降的影响。

对获得最适粉尘大小进行抑尘剂浓度配比,豌豆蛋白粉粉尘粒径的不同,使用最适浓度的抑尘剂进行抑尘,可使抑尘效果达到最佳。通过对豌豆蛋白粉粉尘粒径进行检测确认粒径大小范围,则抑尘剂的最适浓度范围在之间,使用Sigmoid函数对抑尘剂配比浓度进行计算,为了更适用于蛋白粉粉尘粒径,对函数进行相应变化,记:

其中,表示抑尘剂浓度,μ表示抑尘剂的浓度范围,由于抑尘剂的浓度范围在之间,则在实例中,,γ为调整参数,分析模块90对抑尘结果评价后对参数进行调整。通过上述计算,可根据最适粉尘粒径来调节抑尘剂的配比浓度,对范围内不同粒径粉尘采用相应浓度抑尘剂,使抑制效果更快速精准。

S4对抑尘结果进行评价,通过获得期望抑尘剂浓度,对抑尘剂浓度配比进行动态调整。

控制模块70接收到抑尘区域及抑尘剂浓度信息后,对抑尘装置进行控制,开放对应区域抑尘装置,并对抑尘溶液进行浓度配比。当操作结束后,控制模块70关闭抑尘装置,并等待下一次信息的接收。同时第二接收模块80将抑尘区域抑尘前后的粉尘浓度发送至分析模块90,分析模块90通过抑尘装置动作前后的区域浓度比较对抑尘结果进行评价,抑尘效果如下表示:

其中表示抑尘装置的动作时间,设置抑尘效果评价参数σ,所述抑尘效果评价参数σ由实验获得。若,则表示抑尘效果满足要求;若,则抑尘效果不满足要求,需要对抑尘剂浓度进行调整。通过抑尘装置动作前后粉尘粒径变化比较,对抑尘剂的期望值进行调整,再通过抑尘剂浓度与调整参数γ之间的关系更新调整参数。

其中,表示抑尘剂浓度期望值,表示更新的调整参数,通过以上计算方法,可获得更新后的调整参数为:

分析模块90将更新的调整参数发送至第二处理模块60,第二处理模块60根据接收的信息对抑尘剂浓度配比中的调整参数γ进行更新,调整后间隔24小时再次进行检测。

通过本方法对抑尘控制进行调整,可对抑尘装置进行动态调整,保持对豌豆蛋白粉粉尘飞扬的高效抑制能力。

以上仅是本发明的较佳实施例,任何基于本发明的精神所做的改动均应包含在本发明的保护范围内。

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