基于工业云平台的中药材数据管理系统的制作方法

本发明涉及中药材智能加工与仓储环境控制，具体为基于工业云平台的中药材数据管理系统。

背景技术：

1、现有中药材烘干与仓储系统常共用风机、除湿机等设备，通常采用云端结合边缘侧控制的方式，直接依据区域传感器采集数据的平均值来生成指令并进行设备的联动调节；

2、然而，上述现有技术存在以下明显的缺陷：未针对高湿、结露工况对异常传感器节点进行识别与隔离，将受结露干扰的数据直接引入平均值计算，会导致温湿度判断失真，引发错误的除湿、通风动作及控制切换震荡；单一的固定阈值或简单平均控制机制，无法同时满足烘干工艺与仓储工艺在温湿度均匀性、挥发成分保护以及设备启停频率上的差异化需求；系统控制过度依赖云端实时下发指令，在面临网络丢包、通信时延增大或局部出现高湿死区时，极易发生控制中断，导致局部积湿消除不及时与设备频繁启停，最终影响药材品质与系统寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于工业云平台的中药材数据管理系统，避免异常数据直接进入控制过程而导致温湿度判断失真，且更易控制烘干与仓储工艺下的温湿度均匀性及挥发成分保护，保障系统连续稳定运行，为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

2、基于工业云平台的中药材数据管理系统，包括：传感器簇采集层、边缘计算网关层、工业云平台调度层和执行设备层，执行设备层至少包括风机、除湿机和风阀；其中，边缘计算网关层部署有数据治理模块和控制执行模块，工业云平台调度层部署有参数计算模块；

3、数据治理模块用于接收环境感知数据和通信时序数据，根据结露风险判断规则计算各传感器节点的可靠度权重，对被判定为异常的节点数据进行替代处理，并将异常节点数据标记为隔离状态，不参与控制指令生成；

4、参数计算模块用于根据处理后的环境数据构建空间温湿度分布数据，并依据工艺阶段标识、目标温湿度区间和工艺配方编号，从预设气流场方案库中选择对应的气流场方案及运行参数配置，下发至边缘计算网关层进行版本管理和本地缓存；

5、控制执行模块用于根据网络丢包率、通信时延、目标区域温度、湿度和湿度梯度，按照预设阈值规则、控制策略库或切换条件生成设备控制指令和预警状态，驱动风机、除湿机和风阀执行动作，并将设备执行状态和目标区域环境反馈结果上传至工业云平台调度层。

6、作为优选，数据治理模块根据湿度变化率、空间偏差量和露点温差判断传感器节点的结露风险；

7、当湿度变化率高于第一湿度变化率阈值、空间偏差量高于第二空间偏差量阈值、露点温差低于第三露点温差阈值中的至少一种预定条件成立时，判定对应传感器节点存在结露风险；

8、湿度变化率表示为：

9、

10、其中，为当前采样周期的湿度测量值，为上一采样周期的湿度测量值，为采样时间间隔；空间偏差量为目标节点测量值与邻域节点加权平均值之间的偏差量，表示为：

11、

12、其中，为目标节点测量值，为第个邻域节点测量值，为第个邻域节点的权重，为邻域节点数量；

13、露点温差表示为：

14、

15、其中，为环境温度，为露点温度；

16、传感器可靠度权重按预设平滑更新规则进行更新，表示为：

17、

18、其中，为当前时刻可靠度权重，为上一时刻可靠度权重，为当前计算得到的可靠度估计值，；

19、对可靠度权重低于预设可靠度阈值的节点数据采用加权空间插值进行替代处理。

20、作为优选，控制执行模块采用比例积分微分参数实时修正与离线整定机制；

21、在同一工艺阶段下，连续预设个数个采样周期内目标区域温度或湿度超过对应设定值上限时，触发比例积分微分参数实时修正，为预设正整数；

22、实时修正时降低比例系数和积分系数并提高微分系数，并根据修正后的比例积分微分参数重新计算风机目标频率；

23、当共享风机或除湿资源同时服务于烘干工艺和仓储工艺并发生资源冲突时，优先执行挥发成分保护模式，挥发成分保护模式对应预设温湿度设定区间、风机频率上限和除湿优先级。

24、作为优选，控制执行模块包括云端参数下发规则和边缘离线控制规则；

25、在网络丢包率和通信时延分别低于对应网络质量阈值时，将运行参数配置下发至边缘计算网关层的本地缓存区；

26、在网络丢包率或通信时延大于等于对应网络质量阈值且小于等于离线切换阈值时，维持当前控制策略并输出预警状态；

27、在网络丢包率或通信时延超过离线切换阈值时，暂停接收工业云平台调度层下发的实时控制指令，并基于本地缓存区中的运行参数配置执行本地连续控制。

28、作为优选，当目标区域湿度高于预设湿度阈值，且目标区域与相邻区域之间的湿度梯度处于预设梯度区间并持续超过预设时长时，执行局部高湿死区闭环处理流程；

29、局部高湿死区闭环处理流程包括：接收目标区域对应传感器节点采集的环境温度数据和环境湿度数据并进行预处理；

30、根据湿度梯度大小、区域优先级和设备状态表生成风阀开度调整指令和除湿机启动指令；

31、基于风阀开度调整指令和除湿机启动指令触发目标区域相邻位置的风阀与局部除湿机分步执行动作；并根据湿度梯度修正风阀与除湿机的动作顺序。

32、作为优选，还包括工艺追溯闭环处理流程，工艺追溯闭环处理流程包括：接收边缘计算网关层上传的真实执行轨迹和设备状态反馈数据并进行预处理，其中，真实执行轨迹为设备启停时间序列和运行参数变化记录；

33、通过目标参数与实际参数的偏差分析规则输出加工批次的品质评价结果和参数修正数据；

34、根据品质评价结果修正气流场方案库中对应批次的目标温湿度均匀度约束参数；

35、再根据下一批次的品质检测结果或工艺达标结果修正比例积分微分参数集中的对应参数。

36、作为优选，数据治理模块采用原始记录保留机制对低可靠度节点对应的采集数据进行隔离处理，将替代值写入控制数据集，将传感器原始记录写入原始数据集，控制数据集与原始数据集分别存储。

37、作为优选，控制执行模块包含设备启停保护单元，设备启停保护单元包括同类设备最小启停间隔阈值；

38、当风机设备的连续启停间隔小于对应风机最小启停间隔阈值时，禁止向该风机设备下发启动指令；

39、当除湿机中的压缩机连续启停间隔小于对应压缩机最小启停间隔阈值时，禁止向该除湿机下发启动指令。

40、与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：

41、本发明通过将控制数据集与原始数据集分别存储，并使控制执行模块仅读取写入控制数据存储区的替代值，而将被隔离节点的原始采样值连同节点标识、采样周期编号、隔离状态标记和可靠度权重写入原始数据存储区，不仅能够防止异常原始值重新混入控制过程，还能够在事后比对原始值、替代值、设备响应和品质结果之间的对应关系，为结露识别规则、空间插值权重以及后续参数修正提供依据，从而提高系统长期运行中的可追溯性和规则修正可靠性。