一种烤房温湿度控制系统的制作方法
【专利摘要】为了减小烤烟工艺中温湿度控制中所需的人工参与度，同时确保不同烘烤阶段下所需的温度和湿度的控制准确度，以及对于温度湿度等进行控制的同时自动地查找到故障加热单元，本发明提供了一种烤房温湿度控制系统，包括：三维几何形状信息获取模块、仿真感应模块、待分析烟叶的仿真图像生成与信息传输模块、加热单元故障确定模块、加热单元故障位置确定模块和故障告警单元。本发明能够避免通过现有技术中对于照相技术的改进造成的成本浪费、数据传输量巨大、色彩失真难以避免等问题，能够帮助远程烤烟师傅通过LED灯的明亮程度直观而且相对现有技术而言更准确地判断当前烟叶的烘烤状态。
【专利说明】
一种烤房温湿度控制系统
技术领域
[0001]本发明涉及烤烟房监控技术领域，更具体地，涉及一种烤房温湿度控制系统。
【背景技术】
[0002]现代化的烤烟工艺已经从完全人工方式逐渐向自动化方式转变。在现有技术中已经公开了一些自动化控制温度和湿度，例如申请号为CN201510498002.2的发明专利申请公开的适用于多个烤烟房的温湿度远程监控系统，但实际上，烤烟师傅的经验和观察仍然显得十分重要。
[0003]考虑到运输成本、厂房费用、环境污染造成的影响等方面的因素，烤烟房一般都设置在距离烟叶产地较近的偏远区域，现场触摸各个烘烤环节的烟叶已经不易实现，一些烤烟房已经尝试采用拍摄照片的方式将烟叶在不同烘烤阶段的照片传递给远程的烤烟师傅供其提供指导。
[0004]然而，一方面，通常的拍摄技术无法确保从烤烟房传输到远程温度和湿度监控端的照片的清晰度，以至于烤烟师傅也可能由于拍照环境的亮度和光照均匀性、照片的色差、饱和度等因素而做出错误的判断。另一方面，这种在特定环节中希望烤烟师傅通过观察烟叶在各个烘烤阶段的变化确保温度和湿度调节以及烘烤进度调节的准确性的做法，在烤烟工艺过程需要耗费烤烟师傅的大量时间和精力，当代社会生活环境下的烤烟师傅无法全天候坚守在监控端的大型电子显示屏附近查看图片，以至于不利于生产进度的调整以及突发事件的及时处理。
[0005]此外，烤烟工艺出现了使用分布式加热管等加热单元构成的烤房加热系统，对于加热的精度提出了越来越高的要求，期望的是能够自动地识别出加热单元出现故障的位置。
【发明内容】
[0006]为了减小烤烟工艺中温湿度控制中所需的人工参与度，同时确保不同烘烤阶段下所需的温度和湿度的控制准确度，以及对于温度湿度等进行控制的同时自动地查找到故障加热单元，本发明提供了一种烤房温湿度控制系统，用于为远程提供烟叶温度和湿度信息并对烤房内的分布地设置的加热单元进行故障告警，包括:
[0007]三维几何形状信息获取模块，用于获得烤房内待分析烟叶的三维几何形状信息；
[0008]仿真感应模块，其根据所述三维几何形状信息设置，并用于对各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息进行检测；
[0009]待分析烟叶的仿真图像生成与信息传输模块，用于基于所述仿真感应模块生成待分析烟叶的仿真图像，把所述待分析烟叶的仿真图像生成模块产生的仿真图像与仿真感应模块检测到的所述温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息，连同三维几何形状信息，一起传输到远程温湿度监控服务器；
[0010]加热单元故障确定模块，用于使远程温湿度监控服务器根据接收到的信息对所述待分析烟叶进行数据筛选，进而确定烤房中的加热单元是否存在故障，当存在故障时，改变烤房内的温度和湿度；
[0011 ]加热单元故障位置确定模块，用于当存在所述故障并改变了烤房内的温度和湿度后，通过所述信息传输模块再次使所述远程温湿度监控服务器获得数据，并根据该数据对所述待分析烟叶进行温湿度分析，分析出现故障的加热单元的位置；
[0012]故障告警单元，用于根据出现故障的加热单元的位置发出告警。
[0013]进一步地，所述三维几何形状信息获取模块包括:
[0014]三维几何形状信息采集子模块，用于在烤房内烘烤工艺开始前，利用三维照相设备对待分析烟叶进行三维几何形状信息的采集；
[0015]三维几何形状信息传输子模块，用于将采集到的三维几何形状信息传输到远程温湿度监控服务器；
[0016]原始三维几何模型生成子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所述三维照相设备的采集结果对所述待分析烟叶重建三维几何模型，得到原始三维几何模型；
[0017]检测点设置子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所述待分析烟叶的纹理走向和与烟叶边缘的距离，在所述原始三维几何模型上对应地设置多个检测点；
[0018]待检测三维几何模型确定子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器将设置有所述多个检测点的原始三维几何模型传输给烤房，得到待检测三维几何模型；
[0019]检测点位置标记子模块，用于使所述待分析烟叶在烤房被根据接收到的待检测三维几何模型标记所述多个检测点的位置。
[0020]进一步地，所述仿真感应模块根据所述三维几何形状信息设置，并用于对各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息进行检测包括:
[0021]在待分析烟叶表面和内部的所述各检测点的位置分别设置多个温度仿真感应模块、多个湿度仿真感应模块和多个应力仿真感应模块，且在每个检测点的位置处均设置有一个所述温度仿真感应模块、一个湿度仿真感应模块和一个应力仿真感应模块，且每个检测点的位置处设置的所述温度仿真感应模块、湿度仿真感应模块和应力仿真感应模块彼此不同。
[0022]进一步地，所述待分析烟叶的仿真图像生成与信息传输模块包括:
[0023]有线数据传输线缆设置子模块，用于在所述仿真感应模块内集成有线数据传输线缆，以输出该仿真感应模块检测到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
[0024]数据采集单元，被设置在烤房外且其输入接口与所述各个仿真感应模块通过所述有线数据传输线缆连接；
[0025]位置编号设置子模块，用于在所述数据采集单元与各有线数据传输线缆之间，并联多个位置编码单元，所述位置编码单元存储有多个表示所述待检测三维几何模型的待检测点的位置的位置编号，且各位置编号与各待检测点一一对应；
[0026]待分析烟叶信息获取子模块，用于分别采集所述温度仿真感应模块、湿度仿真感应模块和应力仿真感应模块的输出信号，获得所述待分析烟叶在不同时刻的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
[0027]信息存储子模块，用于将检测到的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息连同检测这些信息时的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同存储到存储器中；
[0028]仿真图像获取子模块，用于使所述三维照相设备对所述待分析烟叶进行拍照，获得仿真图像；
[0029]信息发送子模块，用于将所述仿真图像、所述存储器中存储的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息以及与这些信息的检测时间对应的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同传输到远程温湿度监控服务器。
[0030]进一步地，所述加热单元故障确定模块包括:
[0031]第一参考因子集合产生子模块，用于以自烤房传输的信息中获得的检测点的位置编号为第一索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息共同形成第一参考因子集合；
[0032]第二参考因子集合产生子模块，用于在具有相同第一索引的第一参考因子集合中，以检测各所述待检测点时的时刻信息为第二索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息共同行程第二参考因子集合；
[0033]拟合子模块，用于将具有相同的第一索引中的位置Pi的、在t个连续的时刻信息检测得到的第二参考因子集合中的温度状态信息Tt曲线、湿度状态信息Wt曲线、表面张力信息SurForcet曲线和内部应力信息InternalForcet曲线分别进行拟合，获得第t+Ι个时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForcet+i和内部应力值InternalForcet+i，所述t个连续的时刻信息为间隔不等的时间点；
[0034]基于空间距离的集合确定子模块，用于根据待检测三维几何模型，对与所述Pi表示的检测点位置检索空间距离小于第一预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第一索引为集合Pn1，以及检索与所述Pi表示的检测点位置之间的空间距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第二索引为集合PN2;
[0035]均方差确定子模块，用于根据待检测三维几何模型，对所述集合PN1表示的检测点位置根据t个连续的时刻信息检测到温度、湿度、表面张力和内部应力计算得到第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值，并确定所述Pi表示的检测点位置对应的t+Ι时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForCet+1和内部应力值InternalForcet+i分别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E温、湿度均方差E湿、表面张力均方差E3ss*力、内部应力均方差E应加同理，根据所述集合Pn2表示的检测点位置计算得到的第二温度平均值、第二湿度平均值、第二表面张力平均值和第二内部应力平均值，确定这四个平均值分别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E ’温、湿度均方差E ’湿、表面张力均方差E 内部应力均方差E，勘.’
[0036]加热单元故障判定子模块，用于当E’麵胀^大于预设表面张力值且E’fi*大于预设内部应力值时，确定所述集合Pn2表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤房的信息中去掉关于所述Pn2表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当_8助大于预设表面张力值且段功大于预设内部应力值时，确定所述集合Pn1表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤房的信息中去掉关于所述?附表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当E温与E ’温之间的差值K1以及Es与E ’湿之间的差值K2均超过预设阈值时，确定在所述Pi表示的检测点位置检测到的温度与湿度值与其周围检测点的温度和湿度的差异变化趋势不同，在所述Pi表示的检测点周围存在加热不均匀情形，即所述Pi表示的检测点位置自身及其周围的检测点位置对应的加热单元出现故障。
[0037]进一步地，所述加热单元故障位置确定模块包括:
[0038]温度改变子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器向所述烤房的加热单元发出升高加热温度的指令，使烤房内的温度升高；
[0039]温度和湿度值再次获得子模块，用于使得远程温湿度监控服务器再次获得位置Pni表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合Pn2表示的检测点的温度和湿度值；
[0040]加热单元故障位置确定子模块，用于对于所述温度和湿度值再次获得子模块获得各个检测点，确定各个检测点对应的温度值随时间的变化的速率与其湿度值随时间的变化速率的标准差之间的差值是否超过预设阈值，并确定对于其中超过预设阈值的检测点对应的加热单元为发生故障的加热单元。
[0041]进一步地，所述仿真感应模块包括:第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第一电容、第二电容、第一 LED灯、第二 LED灯、温度传感器、湿度传感器、第一时钟、第二时钟和第三时钟，所述温度传感器的数据输出端通过第一电容连接到第一晶体管的源极，第一晶体管的漏极连接第六晶体管的源极，第一晶体管的基极连接第二晶体管的漏极，第二晶体管的源极连接第三晶体管的漏极，第三晶体管的源极连接第十一晶体管的基极，第一晶体管的基极还连接第二晶体管的基极，第二晶体管的基极连接第一时钟、第十二晶体管的基极以及第十一晶体管的源极，第十二晶体管的源极连接湿度传感器的输出，第十二晶体管的漏极连接第一 LED灯，第十一晶体管的漏极分别连接晶体管的源极和第十晶体管的源极，第十晶体管的基极连接第五晶体管的漏极，第十晶体管的漏极连接第九晶体管的源极，第九晶体管的基极连接第七晶体管的基极和第六晶体管的漏极，第八晶体管的漏极连接第二 LED灯和第四晶体管的漏极，第四晶体管的源极通过第二电容连接第三时钟和第四晶体管的基极，第四晶体管的基极还连接第五晶体管的源极，第四晶体管的源极还连接第三晶体管的基极以及第八晶体管的基极，第九晶体管的漏极连接第七晶体管的源极，第七晶体管的漏极连接第六晶体管的基极。
[0042]本发明的有益效果是:
[0043](I)本发明能够避免通过现有技术中对于照相技术的改进造成的成本浪费、数据传输量巨大、色彩失真难以避免等问题，能够帮助远程烤烟师傅通过LED灯的明亮程度直观而且相对现有技术而言更准确地判断当前烟叶的烘烤状态。
[0044](2)能够基于烟叶烘烤过程中发生的断裂造成的表面张力、内部应力的变化情况以及温度和湿度随时间的变化情况，自动化地判断出现故障的加热单元，无论烤房中的加热单元采用阵列式还是其他样式构成分布式加热单元。
[0045](3)设计了能够被制作得体积小巧、功能丰富而强大的、产生仿真图像的感应模块，进而避免了直接拍照产生的难题，能够通过三维照相使得烤烟师傅清楚、直观地了解到当前待分析烟叶的温度和湿度分布情况。
[0046](4)不涉及对图像处理等复杂操作，占用远程温湿度监控服务器(例如采用服务器计算机)的资源问题得以彻底改善，数据处理过程简单，数据处理快速。
【附图说明】
[0047]图1示出了根据本发明的烤房温湿度控制系统的组成框图的工作原理流程图。
[0048]图2示出了根据本发明的烤房温湿度控制系统的组成框图。
[0049]图3示出了仿真感应模块的电路图。
【具体实施方式】
[0050]如图1所示，根据本发明的一方面，本发明提供了一种烤房温湿度控制系统的组成框图的工作原理，用于为远程提供烟叶温度和湿度信息并对烤房内的分布地设置的加热单元进行故障告警，包括:
[0051 ] (I)获得烤房内待分析烟叶的三维几何形状信息；
[0052](2)根据所述三维几何形状信息，设置多个温湿度、表面张力和内部应力的仿真感应丰吴块；
[0053](3)所述仿真感应模块对各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息进行检测，且基于所述仿真感应模块生成待分析烟叶的仿真图像，所述仿真图像与所述温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息被传输到远程温湿度监控服务器；
[0054](4)所述远程根据接收到的信息对所述待分析烟叶进行数据筛选，进而确定烤房中的加热单元是否存在故障；
[0055](5)当存在故障时，改变烤房内的温度和湿度;重复步骤(3)，并根据所述远程温湿度监控服务器接收到的数据对所述待分析烟叶进行温湿度分析，分析出现故障的加热单元的位置；
[0056](6)用于根据出现故障的加热单元的位置发出告警。
[0057]优选地，所述步骤(I)包括:
[0058](11)在烤房内烘烤工艺开始前，利用三维照相设备对待分析烟叶进行三维几何形状?目息的米集；
[0059](12)将采集到的三维几何形状信息传输到远程温湿度监控服务器；
[0060](13)所述远程温湿度监控服务器根据所述三维照相设备的采集结果对所述待分析烟叶重建三维几何模型，得到原始三维几何模型；
[0061](14)所述远程温湿度监控服务器根据所述待分析烟叶的纹理走向和与烟叶边缘的距离，在所述原始三维几何模型上对应地设置多个检测点；
[0062](15)所述远程温湿度监控服务器将设置有所述多个检测点的原始三维几何模型传输给烤房，得到待检测三维几何模型；
[0063](16)所述待分析烟叶在烤房被根据接收到的待检测三维几何模型标记所述多个检测点的位置。
[0064]优选地，所述步骤(2)包括:
[0065]在待分析烟叶表面和内部的所述各检测点的位置分别设置多个温度仿真感应模块、多个湿度仿真感应模块和多个应力仿真感应模块，且在每个检测点的位置处均设置有一个所述温度仿真感应模块、一个湿度仿真感应模块和一个应力仿真感应模块，且每个检测点的位置处设置的所述温度仿真感应模块、湿度仿真感应模块和应力仿真感应模块彼此不同。
[0066]优选地，所述步骤(3)包括:
[0067](31)在所述仿真感应模块内集成有线数据传输线缆，用于输出该仿真感应模块检测到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
[0068](32)在烤房外设置数据采集单元，所述数据采集单元的输入接口与所述各个仿真感应模块通过所述有线数据传输线缆连接；
[0069](33)在所述数据采集单元与各有线数据传输线缆之间，并联多个位置编码单元，所述位置编码单元存储有多个表示所述待检测三维几何模型的待检测点的位置的位置编号，且各位置编号与各待检测点对应；
[0070](34)分别采集所述温度仿真感应模块、湿度仿真感应模块和应力仿真感应模块的输出信号，获得所述待分析烟叶在不同时刻的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
[0071](35)将检测到的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息连同检测这些信息时的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同存储到存储器中；
[0072](36)所述三维照相设备对所述待分析烟叶进行拍照，获得仿真图像；
[0073](37)将所述仿真图像、所述存储器中存储的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息以及与这些信息的检测时间对应的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同传输到远程温湿度监控服务器。
[0074]优选地，所述步骤(4)包括:
[0075](41)以自烤房传输的信息中获得的检测点的位置编号为第一索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息共同形成第一参考因子集合；
[0076](42)在具有相同第一索引的第一参考因子集合中，以检测各所述待检测点时的时刻信息为第二索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息共同行程第二参考因子集合；
[0077](43)将具有相同的第一索引中的位置Pi的、在t个连续的时刻信息检测得到的第二参考因子集合中的温度状态信息Tt曲线、湿度状态信息Wt曲线、表面张力信息SurForcet曲线和内部应力信息InternalForcet曲线分别进行拟合，获得第t+Ι个时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForcet+i和内部应力值InternalForcet+i，所述t个连续的时刻信息为间隔不等的时间点；
[0078](44)根据待检测三维几何模型，对与所述Pi表示的检测点位置检索空间距离小于第一预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第一索引为集合Pn1，以及检索与所述Pi表示的检测点位置之间的空间距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第二索引为集合Pn2 ;
[0079](45)根据待检测三维几何模型，对所述集合?附表示的检测点位置根据t个连续的时刻信息检测到温度、湿度、表面张力和内部应力计算得到第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值，并确定所述Pi表示的检测点位置对应的t+ 1时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForcet+1和内部应力值InternalForcet+^别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E温、湿度均方差Es、表面张力均方差E3ss助、内部应力均方差E应加同理，根据所述集合Pn2表示的检测点位置计算得到的第二温度平均值、第二湿度平均值、第二表面张力平均值和第二内部应力平均值，确定这四个平均值分别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E’温、湿度均方差E ’湿、表面张力均方差E、内部应力均方差
[0080](46)当E ’麵励大于预设表面张力值且E ’励大于预设内部应力值时，确定所述集合Pn2表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤房的信息中去掉关于所述Pn2表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当Ε??肋大于预设表面张力值且取功大于预设内部应力值时，确定所述集合Pni表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤房的信息中去掉关于所述Pn1表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当E温与E ’温之间的差值K1以及Es与Ε’湿之间的差值K2均超过预设阈值时，确定在所述Pi表示的检测点位置检测到的温度与湿度值与其周围检测点的温度和湿度的差异变化趋势不同，在所述Pi表示的检测点周围存在加热不均匀情形，即所述Pi表示的检测点位置自身及其周围的检测点位置对应的加热单元出现故障。
[0081]优选地，所述步骤(5)包括:
[0082](51)所述远程温湿度监控服务器向所述烤房的加热单元发出升高加热温度的指令，使烤房内的温度升高；
[0083](52)重复步骤(3)，使得远程温湿度监控服务器再次获得位置?附表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合Pn2表示的检测点的温度和湿度值；
[0084](53)对于步骤(52)获得各个检测点，确定各个检测点对应的温度值随时间的变化的速率与其湿度值随时间的变化速率的标准差之间的差值是否超过预设阈值，并确定对于其中超过预设阈值的检测点对应的加热单元为发生故障的加热单元。
[0085]如图3所示，本发明中的仿真感应模块包括:第一晶体管Trl、第二晶体管Tr2、第三晶体管Tr3、第四晶体管Tr4、第五晶体管Tr5、第六晶体管Tr6、第七晶体管Tr7、第八晶体管!>8、第九晶体管1>9、第十晶体管1>10、第^^一晶体管Trll、第一电容Cl、第二电容C2、第一LED灯L1、第二 LED灯L2、温度传感器T、湿度传感器W、第一时钟CLKl、第二时钟CLK2和第三时钟CLK3，所述温度传感器T的数据输出端通过第一电容CI连接到第一晶体管Tr I的源极，第一晶体管Trl的漏极连接第六晶体管Tr6的源极，第一晶体管Trl的基极连接第二晶体管Tr2的漏极，第二晶体管Tr2的源极连接第三晶体管Tr3的漏极，第三晶体管Tr3的源极连接第十一晶体管Tr 11的基极，第一晶体管Trl的基极还连接第二晶体管Tr2的基极，第二晶体管Tr2的基极连接第一时钟CLKl、第十二晶体管Trl2的基极以及第^^一晶体管Trll的源极，第十二晶体管Tr 12的源极连接湿度传感器W的输出，第十二晶体管Tr 12的漏极连接第一LED灯LI，第十一晶体管Trll的漏极分别连接晶体管TrS的源极和第十晶体管TrlO的源极，第十晶体管TrlO的基极连接第五晶体管Tr5的漏极，第十晶体管TrlO的漏极连接第九晶体管Tr9的源极，第九晶体管Tr9的基极连接第七晶体管Tr7的基极和第六晶体管Tr6的漏极，第八晶体管Tr8的漏极连接第二 LED灯L2和第四晶体管Tr4的漏极，第四晶体管Tr4的源极通过第二电容C2连接第三时钟CLK3和第四晶体管Tr4的基极，第四晶体管Tr4的基极还连接第五晶体管Tr5的源极，第四晶体管Tr4的源极还连接第三晶体管Tr3的基极以及第八晶体管Tr8的基极，第九晶体管Tr9的漏极连接第七晶体管Tr7的源极，第七晶体管Tr7的漏极连接第六晶体管Tr6的基极。
[0086]与上述方面相对应地，根据本发明的另一方面，如图2所示，提供了一种烤房温湿度控制系统，用于为远程提供烟叶温度和湿度信息并对烤房内的分布地设置的加热单元进行故障告警，包括:
[0087]三维几何形状信息获取模块，用于获得烤房内待分析烟叶的三维几何形状信息；
[0088]仿真感应模块，其根据所述三维几何形状信息设置，并用于对各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息进行检测；
[0089]待分析烟叶的仿真图像生成与信息传输模块，用于基于所述仿真感应模块生成待分析烟叶的仿真图像，把所述待分析烟叶的仿真图像生成模块产生的仿真图像与仿真感应模块检测到的所述温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息，连同三维几何形状信息，一起传输到远程温湿度监控服务器；
[0090]加热单元故障确定模块，用于使远程温湿度监控服务器根据接收到的信息对所述待分析烟叶进行数据筛选，进而确定烤房中的加热单元是否存在故障，当存在故障时，改变烤房内的温度和湿度；
[0091]加热单元故障位置确定模块，用于当存在所述故障并改变了烤房内的温度和湿度后，通过所述信息传输模块再次使所述远程温湿度监控服务器获得数据，并根据该数据对所述待分析烟叶进行温湿度分析，分析出现故障的加热单元的位置；
[0092]故障告警单元，用于根据出现故障的加热单元的位置发出告警。
[0093]优选地，所述三维几何形状信息获取模块包括:
[0094]三维几何形状信息采集子模块，用于在烤房内烘烤工艺开始前，利用三维照相设备对待分析烟叶进行三维几何形状信息的采集；
[0095]三维几何形状信息传输子模块，用于将采集到的三维几何形状信息传输到远程温湿度监控服务器；
[0096]原始三维几何模型生成子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所述三维照相设备的采集结果对所述待分析烟叶重建三维几何模型，得到原始三维几何模型；
[0097]检测点设置子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所述待分析烟叶的纹理走向和与烟叶边缘的距离，在所述原始三维几何模型上对应地设置多个检测点；
[0098]待检测三维几何模型确定子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器将设置有所述多个检测点的原始三维几何模型传输给烤房，得到待检测三维几何模型；
[0099]检测点位置标记子模块，用于使所述待分析烟叶在烤房被根据接收到的待检测三维几何模型标记所述多个检测点的位置。
[0100]优选地，所述仿真感应模块根据所述三维几何形状信息设置，并用于对各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息进行检测包括:
[0101]在待分析烟叶表面和内部的所述各检测点的位置分别设置多个温度仿真感应模块、多个湿度仿真感应模块和多个应力仿真感应模块，且在每个检测点的位置处均设置有一个所述温度仿真感应模块、一个湿度仿真感应模块和一个应力仿真感应模块，且每个检测点的位置处设置的所述温度仿真感应模块、湿度仿真感应模块和应力仿真感应模块彼此不同。
[0102]优选地，所述待分析烟叶的仿真图像生成与信息传输模块包括:
[0103]有线数据传输线缆设置子模块，用于在所述仿真感应模块内集成有线数据传输线缆，以输出该仿真感应模块检测到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
[0104]数据采集单元，被设置在烤房外且其输入接口与所述各个仿真感应模块通过所述有线数据传输线缆连接；
[0105]位置编号设置子模块，用于在所述数据采集单元与各有线数据传输线缆之间，并联多个位置编码单元，所述位置编码单元存储有多个表示所述待检测三维几何模型的待检测点的位置的位置编号，且各位置编号与各待检测点一一对应；
[0106]待分析烟叶信息获取子模块，用于分别采集所述温度仿真感应模块、湿度仿真感应模块和应力仿真感应模块的输出信号，获得所述待分析烟叶在不同时刻的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息；
[0107]信息存储子模块，用于将检测到的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息连同检测这些信息时的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同存储到存储器中；
[0108]仿真图像获取子模块，用于使所述三维照相设备对所述待分析烟叶进行拍照，获得仿真图像；
[0109]信息发送子模块，用于将所述仿真图像、所述存储器中存储的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息以及与这些信息的检测时间对应的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同传输到远程温湿度监控服务器。
[0110]优选地，所述加热单元故障确定模块包括:
[0111]第一参考因子集合产生子模块，用于以自烤房传输的信息中获得的检测点的位置编号为第一索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息共同形成第一参考因子集合；
[0112]第二参考因子集合产生子模块，用于在具有相同第一索引的第一参考因子集合中，以检测各所述待检测点时的时刻信息为第二索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息共同行程第二参考因子集合；
[0113]拟合子模块，用于将具有相同的第一索引中的位置Pi的、在t个连续的时刻信息检测得到的第二参考因子集合中的温度状态信息Tt曲线、湿度状态信息Wt曲线、表面张力信息SurForcet曲线和内部应力信息InternalForcet曲线分别进行拟合，获得第t+Ι个时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForcet+i和内部应力值InternalForcet+i，所述t个连续的时刻信息为间隔不等的时间点；
[0114]基于空间距离的集合确定子模块，用于根据待检测三维几何模型，对与所述Pi表示的检测点位置检索空间距离小于第一预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第一索引为集合Pn1，以及检索与所述Pi表示的检测点位置之间的空间距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第二索引为集合PN2;
[0115]均方差确定子模块，用于根据待检测三维几何模型，对所述集合Pn1表示的检测点位置根据t个连续的时刻信息检测到温度、湿度、表面张力和内部应力计算得到第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值，并确定所述Pi表示的检测点位置对应的t+Ι时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForCet+1和内部应力值InternalForcet+i分别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E温、湿度均方差E湿、表面张力均方差E3ss*力、内部应力均方差E应加同理，根据所述集合Pn2表示的检测点位置计算得到的第二温度平均值、第二湿度平均值、第二表面张力平均值和第二内部应力平均值，确定这四个平均值分别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E ’温、湿度均方差E ’湿、表面张力均方差E 内部应力均方差E，勘.’
[0116]加热单元故障判定子模块，用于当E’義胀^大于预设表面张力值且E 大于预设内部应力值时，确定所述集合Pn2表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤房的信息中去掉关于所述Pn2表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当_8助大于预设表面张力值且段功大于预设内部应力值时，确定所述集合Pn1表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤房的信息中去掉关于所述?附表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当E温与E ’温之间的差值K1以及Es与E ’湿之间的差值K2均超过预设阈值时，确定在所述Pi表示的检测点位置检测到的温度与湿度值与其周围检测点的温度和湿度的差异变化趋势不同，在所述Pi表示的检测点周围存在加热不均匀情形，即所述Pi表示的检测点位置自身及其周围的检测点位置对应的加热单元出现故障。
[0117]优选地，所述加热单元故障位置确定模块包括:
[0118]温度改变子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器向所述烤房的加热单元发出升高加热温度的指令，使烤房内的温度升高；
[0119]温度和湿度值再次获得子模块，用于使得远程温湿度监控服务器再次获得位置Pn1表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合Pn2表示的检测点的温度和湿度值；
[0120]加热单元故障位置确定子模块，用于对于所述温度和湿度值再次获得子模块获得各个检测点，确定各个检测点对应的温度值随时间的变化的速率与其湿度值随时间的变化速率的标准差之间的差值是否超过预设阈值，并确定对于其中超过预设阈值的检测点对应的加热单元为发生故障的加热单元。
[0121]如图3所示，所述仿真感应模块包括:第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第一电容、第二电容、第一 LED灯、第二 LED灯、温度传感器、湿度传感器、第一时钟、第二时钟和第三时钟，所述温度传感器的数据输出端通过第一电容连接到第一晶体管的源极，第一晶体管的漏极连接第六晶体管的源极，第一晶体管的基极连接第二晶体管的漏极，第二晶体管的源极连接第三晶体管的漏极，第三晶体管的源极连接第i^一晶体管的基极，第一晶体管的基极还连接第二晶体管的基极，第二晶体管的基极连接第一时钟、第十二晶体管的基极以及第十一晶体管的源极，第十二晶体管的源极连接湿度传感器的输出，第十二晶体管的漏极连接第一 LED灯，第^^一晶体管的漏极分别连接晶体管的源极和第十晶体管的源极，第十晶体管的基极连接第五晶体管的漏极，第十晶体管的漏极连接第九晶体管的源极，第九晶体管的基极连接第七晶体管的基极和第六晶体管的漏极，第八晶体管的漏极连接第二 LED灯和第四晶体管的漏极，第四晶体管的源极通过第二电容连接第三时钟和第四晶体管的基极，第四晶体管的基极还连接第五晶体管的源极，第四晶体管的源极还连接第三晶体管的基极以及第八晶体管的基极，第九晶体管的漏极连接第七晶体管的源极，第七晶体管的漏极连接第六晶体管的基极。
[0122]以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述是为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是为解说本发明的原理以及让所属领域的技术人员以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的技术思想企图由权利要求及其均等来决定。
【主权项】
1.一种烤房温湿度控制系统，用于为远程提供烟叶温度和湿度信息并对烤房内的分布地设置的加热单元进行故障告警，其特征在于，包括: 三维几何形状信息获取模块，用于获得烤房内待分析烟叶的三维几何形状信息； 仿真感应模块，其根据所述三维几何形状信息设置，并用于对各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息进行检测； 待分析烟叶的仿真图像生成与信息传输模块，用于基于所述仿真感应模块生成待分析烟叶的仿真图像，把所述待分析烟叶的仿真图像生成模块产生的仿真图像与仿真感应模块检测到的所述温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息，连同三维几何形状信息，一起传输到远程温湿度监控服务器； 加热单元故障确定模块，用于使远程温湿度监控服务器根据接收到的信息对所述待分析烟叶进行数据筛选，进而确定烤房中的加热单元是否存在故障，当存在故障时，改变烤房内的温度和湿度； 加热单元故障位置确定模块，用于当存在所述故障并改变了烤房内的温度和湿度后，通过所述信息传输模块再次使所述远程温湿度监控服务器获得数据，并根据该数据对所述待分析烟叶进行温湿度分析，分析出现故障的加热单元的位置； 故障告警单元，用于根据出现故障的加热单元的位置发出告警。2.根据权利要求1所述的烤房温湿度控制系统，其特征在于，所述三维几何形状信息获取模块包括: 三维几何形状信息采集子模块，用于在烤房内烘烤工艺开始前，利用三维照相设备对待分析烟叶进行三维几何形状信息的采集； 三维几何形状信息传输子模块，用于将采集到的三维几何形状信息传输到远程温湿度监控服务器； 原始三维几何模型生成子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所述三维照相设备的采集结果对所述待分析烟叶重建三维几何模型，得到原始三维几何模型； 检测点设置子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器根据所述待分析烟叶的纹理走向和与烟叶边缘的距离，在所述原始三维几何模型上对应地设置多个检测点； 待检测三维几何模型确定子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器将设置有所述多个检测点的原始三维几何模型传输给烤房，得到待检测三维几何模型； 检测点位置标记子模块，用于使所述待分析烟叶在烤房被根据接收到的待检测三维几何模型标记所述多个检测点的位置。3.根据权利要求2所述的烤房温湿度控制系统，其特征在于，所述仿真感应模块根据所述三维几何形状信息设置，并用于对各待检测点的温湿度状态信息、表面张力信息、内部应力信息和三维几何形状信息进行检测包括: 在待分析烟叶表面和内部的所述各检测点的位置分别设置多个温度仿真感应模块、多个湿度仿真感应模块和多个应力仿真感应模块，且在每个检测点的位置处均设置有一个所述温度仿真感应模块、一个湿度仿真感应模块和一个应力仿真感应模块，且每个检测点的位置处设置的所述温度仿真感应模块、湿度仿真感应模块和应力仿真感应模块彼此不同。4.根据权利要求3所述的烤房温湿度控制系统，其特征在于，所述待分析烟叶的仿真图像生成与信息传输模块包括: 有线数据传输线缆设置子模块，用于在所述仿真感应模块内集成有线数据传输线缆，以输出该仿真感应模块检测到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息； 数据采集单元，被设置在烤房外且其输入接口与所述各个仿真感应模块通过所述有线数据传输线缆连接； 位置编号设置子模块，用于在所述数据采集单元与各有线数据传输线缆之间，并联多个位置编码单元，所述位置编码单元存储有多个表示所述待检测三维几何模型的待检测点的位置的位置编号，且各位置编号与各待检测点一一对应； 待分析烟叶信息获取子模块，用于分别采集所述温度仿真感应模块、湿度仿真感应模块和应力仿真感应模块的输出信号，获得所述待分析烟叶在不同时刻的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息； 信息存储子模块，用于将检测到的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息连同检测这些信息时的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同存储到存储器中； 仿真图像获取子模块，用于使所述三维照相设备对所述待分析烟叶进行拍照，获得仿真图像； 信息发送子模块，用于将所述仿真图像、所述存储器中存储的所述温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息以及与这些信息的检测时间对应的时刻信息和这些信息所来自的检测点的位置编号共同传输到远程温湿度监控服务器。5.根据权利要求4所述的烤房温湿度控制系统，其特征在于，所述加热单元故障确定模块包括: 第一参考因子集合产生子模块，用于以自烤房传输的信息中获得的检测点的位置编号为第一索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息共同形成第一参考因子集合； 第二参考因子集合产生子模块，用于在具有相同第一索引的第一参考因子集合中，以检测各所述待检测点时的时刻信息为第二索引，将在各所述待检测点检测得到的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息共同行程第二参考因子集合； 拟合子模块，用于将具有相同的第一索引中的位置Pi的、在t个连续的时刻信息检测得到的第二参考因子集合中的温度状态信息Tt曲线、湿度状态信息Wt曲线、表面张力信息SurForcet曲线和内部应力信息InternalForcet曲线分别进行拟合，获得第t+Ι个时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForcet+i和内部应力值InternalForcet+i，所述t个连续的时刻信息为间隔不等的时间点； 基于空间距离的集合确定子模块，用于根据待检测三维几何模型，对与所述Pi表示的检测点位置检索空间距离小于第一预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第一索引为集合Pn1，以及检索与所述Pi表示的检测点位置之间的空间距离大于第一预设阈值且小于第二预设阈值的其他检测点位置集合，并设该集合对应的第二索引为集合PN2; 均方差确定子模块，用于根据待检测三维几何模型，对所述集合Pn1表示的检测点位置根据t个连续的时刻信息检测到温度、湿度、表面张力和内部应力计算得到第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值，并确定所述Pi表示的检测点位置对应的t+1时刻的温度值Tt+1、湿度值Wt+1、表面张力值SurForCet+1和内部应力值InternalF0rcet+1分别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E温、湿度均方差E湿、表面张力均方差E3ss*力、内部应力均方差E应加同理，根据所述集合Pn2表示的检测点位置计算得到的第二温度平均值、第二湿度平均值、第二表面张力平均值和第二内部应力平均值，确定这四个平均值分别与所述第一温度平均值、第一湿度平均值、第一表面张力平均值和第一内部应力平均值之间的温度均方差E ’温、湿度均方差E ’湿、表面张力均方差E 内部应力均方差E，勘.’ 加热单元故障判定子模块，用于当E 大于预设表面张力值且E 大于预设内部应力值时，确定所述集合Pn2表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤房的信息中去掉关于所述Pn2表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当Ε?大于预设表面张力值且段功大于预设内部应力值时，确定所述集合Pn1表示的检测点位置对应的检测点处出现待分析烟叶断裂的情形，此时从远程温湿度监控服务器接收到的来自烤房的信息中去掉关于所述Pn1表示的检测点对应的温度状态信息、湿度状态信息、表面张力信息和内部应力信息和检测这些信息所对应的时刻信息；否则，当E温与E ’温之间的差值K1以及Es与E ’湿之间的差值K2均超过预设阈值时，确定在所述Pi表示的检测点位置检测到的温度与湿度值与其周围检测点的温度和湿度的差异变化趋势不同，在所述Pi表示的检测点周围存在加热不均匀情形，即所述Pi表示的检测点位置自身及其周围的检测点位置对应的加热单元出现故障。6.根据权利要求5所述的烤房温湿度控制系统，其特征在于，所述加热单元故障位置确定丰吴块包括: 温度改变子模块，用于使所述远程温湿度监控服务器向所述烤房的加热单元发出升高加热温度的指令，使烤房内的温度升高； 温度和湿度值再次获得子模块，用于使得远程温湿度监控服务器再次获得位置Pn1表示的检测点的温度和湿度值及其周围的集合Pn2表示的检测点的温度和湿度值； 加热单元故障位置确定子模块，用于对于所述温度和湿度值再次获得子模块获得各个检测点，确定各个检测点对应的温度值随时间的变化的速率与其湿度值随时间的变化速率的标准差之间的差值是否超过预设阈值，并确定对于其中超过预设阈值的检测点对应的加热单元为发生故障的加热单元。7.根据权利要求6所述的烤房温湿度控制系统，其特征在于，所述仿真感应模块包括:第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管、第十晶体管、第十一晶体管、第一电容、第二电容、第一 LED灯、第二 LED灯、温度传感器、湿度传感器、第一时钟、第二时钟和第三时钟，所述温度传感器的数据输出端通过第一电容连接到第一晶体管的源极，第一晶体管的漏极连接第六晶体管的源极，第一晶体管的基极连接第二晶体管的漏极，第二晶体管的源极连接第三晶体管的漏极，第三晶体管的源极连接第十一晶体管的基极，第一晶体管的基极还连接第二晶体管的基极，第二晶体管的基极连接第一时钟、第十二晶体管的基极以及第十一晶体管的源极，第十二晶体管的源极连接湿度传感器的输出，第十二晶体管的漏极连接第一LED灯，第十一晶体管的漏极分别连接晶体管的源极和第十晶体管的源极，第十晶体管的基极连接第五晶体管的漏极，第十晶体管的漏极连接第九晶体管的源极，第九晶体管的基极连接第七晶体管的基极和第六晶体管的漏极，第八晶体管的漏极连接第二 LED灯和第四晶体管的漏极，第四晶体管的源极通过第二电容连接第三时钟和第四晶体管的基极，第四晶体管的基极还连接第五晶体管的源极，第四晶体管的源极还连接第三晶体管的基极以及第八晶体管的基极，第九晶体管的漏极连接第七晶体管的源极，第七晶体管的漏极连接第六晶体管的基极。
【文档编号】G01D21/02GK105955376SQ201610573455
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月20日
【发明人】谢思汉, 詹国胜, 刑兆宇, 汪磊
【申请人】成都同创恒合节能科技有限公司