一种在线干燥状态模拟计算系统和方法与流程

本发明涉及干燥和模拟计算领域，尤其涉及一种在线干燥状态模拟计算系统和方法。

背景技术：

目前国内生产和科研基本都是根据实验获得的数据计算和生产经验相结合方式，来设置干燥设备的工作参数。对于科研工作者，要获得比较好的干燥工艺参数，需要经过多次实验，然后把实验采集数据代入相关公式进行繁琐的计算分析，这使得科研工作效率降低的同时，还因大量重复的工作增大了劳动量。对于生产过程，生产工人基本按照既定的工艺参数操作，只有在生产末端的产品检验工序中发现产品不合格，然后根据情况反馈干燥机工艺参数操作员，最后摸索式的慢慢调整参数，使产品达到合格。但是这种调整基本是针对热风温度或功率、阀门开度，从宏观的个别参数来调节，而没有对干燥过程中物料干燥状态有深入的了解，根据干燥状态来调节干燥参数的情况。

因此，无论是科研还是生产，在干燥过程中都缺少一个在线干燥状态模拟计算系统，来及时地为干燥生产线的干燥参数调整提供模拟参考结果，从而提高科研和生产效率。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出了一种在线干燥状态模拟计算系统和方法，能够及时地为干燥生产线的干燥参数调整提供模拟参考结果。

为了达到上述目的，本发明提出了一种在线干燥状态模拟计算系统，该系统包括：数据采集模块、模拟计算模块、数据库。

数据采集模块，用于采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数。

模拟计算模块，包括温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块；分别用于根据模拟计算模块预处理后的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

数据库，用于存储相关参数、温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数和模拟计算过程中所需的正常干燥工艺参数。

优选地，数据采集模块具体用于采集干燥物料以及干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

优选地，模拟计算模块还包括初始化子模块，用于在对干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数和干燥速度参数进行模拟计算之前，采用基于模拟计算软件的初始化程序对模拟计算模块进行初始化；所述模拟计算软件包括：ansys、matlbe和Flexpde软件。

优选地，

模拟计算模块还包括计算模式选择子模块，用于根据不同的干燥方式选择不同的预设的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

优选地，该系统还包括图形用户界面GUI模块，用于从数据库中提取温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并显示在GUI模块的人机交互界面上。

本发明还提出一种在线干燥状态模拟计算方法，该方法括：

数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数。

模拟计算模块中的温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计 算子模块、干燥速度计算子模块分别根据模拟计算模块预处理后的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

数据库存储相关参数、温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数和模拟计算过程中所需的正常干燥工艺参数。

优选地，数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数是指：数据采集模块采集干燥物料以及干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

优选地，该方法还包括：模拟计算模块的初始化子模块在对干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数和干燥速度参数进行模拟计算之前，采用基于模拟计算软件的初始化程序对模拟计算模块进行初始化；所述模拟计算软件包括：ansys、matlbe和Flexpde软件。

优选地，该方法还包括：

模拟计算模块的计算模式选择子模块根据不同的干燥方式选择不同的预设的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

优选地，该方法还包括：

图形用户界面GUI模块从数据库中提取温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并显示在GUI模块的所述人机交互界面上。

与现有技术相比，本发明包括：数据采集模块、模拟计算模块、数据库；数据采集模块，用于采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数；模拟计算模块包括温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块，分别用于根据模拟计算模块预处理后的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度 参数；数据库，用于存储相关参数、温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数和模拟计算过程中所需的正常干燥工艺参数。通过本发明的方案，能够及时地为干燥生产线的干燥参数调整提供模拟参考结果。

附图说明

下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。

图1为本发明的在线干燥状态模拟计算系统框图；

图2为本发明的在线干燥状态模拟计算方法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。

本发明为了改善现有科研或生产的不足，提出了一种在线干燥状态模拟计算系统，根据实际干燥条件，模拟计算出物料的干燥状态，在线计算出物料的整体温度分布、干燥能耗、水分扩散速度、干燥速度等指标，实现提高科研工作效率、减少劳动量；为生产工艺参数调整快速的提供基础理论的指导。

具体地，本发明提出一种在线干燥状态模拟计算系统，该系统包括：数据采集模块01、模拟计算模块02、数据库03。

数据采集模块01，用于采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数。

优选地，数据采集模块01具体用于采集干燥物料以及干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

模拟计算模块02，包括温度分布计算子模块021、能耗计算子模块022、水分扩散计算子模块023、干燥速度计算子模块024；分别用于根据模拟计算模块预处理后的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能 耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

优选地，模拟计算模块02还包括初始化子模块025，用于在对干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数和干燥速度参数进行模拟计算之前，采用基于模拟计算软件的初始化程序对模拟计算模块进行初始化；所述模拟计算软件包括：ansys、matlbe和Flexpde软件。在本发明中，可以采用任何可用的模拟计算软件对模拟计算模块进行初始化，不限于以上三种。

优选地，

模拟计算模块02还包括计算模式选择子模块026，用于根据不同的干燥方式选择不同的预设的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

数据库03，用于存储干燥物料及干燥设备运行的相关参数、温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数和模拟计算过程中所需的正常干燥工艺参数。

优选地，该系统还包括图形用户界面GUI模块04，用于从数据库中提取温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并显示在GUI模块的人机交互界面上。

本发明的GUI模块能够提供友好的人机互助模式，能方便提取数据库的数据。

本发明还提出一种在线干燥状态模拟计算方法，该方法包括：

S101、数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数。

优选地，数据采集模块采集干燥物料及干燥设备运行的相关参数是指：数据采集模块采集干燥物料以及干燥设备运行的温度、湿度和压力数据。

S102、模拟计算模块中的温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块分别根据模拟计算模块预处理后的相关参数模拟计算干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

优选地，该方法还包括：模拟计算模块的初始化子模块在对干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数和干燥速度参数进行模拟计算之前，采用基于模拟计算软件的初始化程序对模拟计算模块进行初始化；所述模拟计算软件包括：ansys、matlbe和Flexpde软件。在本发明中，可以采用任何可用的模拟计算软件对模拟计算模块进行初始化，不限于以上三种。

优选地，该方法还包括：

模拟计算模块的计算模式选择子模块根据不同的干燥方式选择不同的预设的计算模式；并且在模拟计算过程中根据实时的干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

S103、数据库存储干燥物料及干燥设备运行的相关参数、温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数和模拟计算过程中所需的正常干燥工艺参数。

优选地，该方法还包括：

图形用户界面GUI模块从数据库中提取温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并显示在GUI模块的人机交互界面上。

本发明公布的在线干燥状态模拟计算系统和方法的有益效果是：对于科研，可以快速直观的知道物料的干燥状态，从而判断干燥工艺是否合理，提高了干燥工艺的研究效率、减少了劳动量。对于实际生产，相对于现有的根据产品质量来调控干燥工艺，可以根据物料的干燥状态及时精确的调整干燥工艺参数，提高产品合格率、降低生产成本。

本发明所提供的在线干燥状态模拟计算系统具体通过以下步骤运行：

S201、计算模式选择子模块根据干燥方式选择模拟计算模块内相应的计算模式程序，并模拟计算模块通过初始化子模块启动初始化程序。

S202、数据采集模块通过温度、湿度、压力等传感器对干燥物料及干燥设备运行的温度、湿度、压力等参数进行采集，并保存在数据库中。

S203、模拟计算模块针对数据采集模块所采集的温度、湿度、压力等参数进行预处理；计算模式选择子模块自动加载计算模式程序的模式文件。

S204、温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块分别根据模拟计算模块预处理后的温度、湿度、压力等参数和模拟计算程序所需的基本工艺参数，模拟计算干燥过程中干燥物料的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

S205、计算模式选择子模块根据实际干燥情况和计算结果对选择的计算模式进行判断，如果干燥情况正常并且计算结果在预定的正常阈值之内，则继续使用当前的计算模式进行模拟计算，如果干燥情况不正常和/或计算结果不在预定的正常阈值之内，则调整或替换当前的计算模式。

S206、温度分布计算子模块、能耗计算子模块、水分扩散计算子模块、干燥速度计算子模块根据确定的计算模式自动模拟计算出干燥过程中干燥物料的最终的温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数。

S207、数据库存储包括温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数的模拟计算的结果。

S208、图形用户界面GUI模块从数据库中提取温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数，对温度分布参数、能耗参数、水分扩散参数、干燥速度参数进行后处理获得干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线，并显示在GUI模块的人机交互界面上。

S209、GUI模块获得的干燥物料的温度分布云图、能耗值、水分扩散曲线、干燥速度曲线也储存在数据库中。

在实际生产中，物料干燥完成后，科研人员取出物料，观看物料状态， 若产品质量不合格，可以结合模拟计算得到的结果进行分析判断。重复实验前，可以相应地人工调整相关干燥参数。

在实际生产方面，数据采集模块和模拟计算模块与科研实验一样。不同之处在于，实际生产一般已获得了相关的实验经验值或生产经验值，因此，主要是数据库及GUI模块和自动判断调控模块的使用，侧重于优化生产。自动调控过程主要是通过对比模拟计算结果与经验值的差别，当差别在0～5％内，系统自动直接定量调整干燥工艺参数；当差别大于5％时，系统采用PID模式调整干燥工艺参数；当差别大于20％时，系统提示进行人工调整，以便迅速更正干燥失误，如果人工调整警报在2分钟内解除，系统进入参数调整状态。

需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本发明的保护范围，在不脱离本发明的发明构思的前提下，本领域技术人员对本发明所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本发明的保护范围之内。