一种制丝水分智能监控与预警方法、系统、介质及产品与流程

本技术涉及数据处理，具体涉及一种制丝水分智能监控与预警方法、系统、介质及产品。

背景技术：

1、在烟草制丝生产过程中，水分含量是影响烟丝质量和加工性能的关键工艺指标之一。制丝工艺通常包括配方加料、切丝、烘丝、加香、梗丝处理等多道连续工序，物料需要经历多次加水、升温、干燥等处理过程。适宜的水分含量不仅能够保证烟丝的柔韧性、填充性和吸湿性等物理特性，还直接影响后续卷烟加工的顺畅性和成品烟的感官品质。这些特性的稳定控制对于实现烟丝产品的质量一致性和生产效率提升具有重要意义。

2、目前，制丝生产线的水分监控主要依靠在线水分检测系统，通过在关键工序节点布置红外水分仪、微波水分仪等检测装置，在物料流动过程中连续采集水分含量数据，获取各工序的实时水分状态信息。这种基于在线检测的监控方法能够获取各节点的基本水分特征，在制丝过程管理中得到了广泛应用。

3、然而，随着烟草产品质量要求的不断提高和生产工艺的日益复杂，制丝过程中的水分变化规律愈发复杂。在实际生产中，基于在线检测的监控方法难以准确预判当前批次物料在完成全部工序后的最终水分状态，且对成品水分异常的预警能力难以保证。特别是当各工序都存在一定程度的水分偏差，这些偏差在工序间传递并呈现累积扩散趋势时，由于缺乏有效的工序关联分析和偏差传导预测机制，容易造成监控系统未能及时准确识别水分累积风险而导致预警滞后，从而降低了制丝过程中水分智能监控与预警的准确性，

技术实现思路

1、本技术提供了一种制丝水分智能监控与预警方法、系统、介质及产品，能够提高制丝过程中水分智能监控与预警的准确性。

2、在本技术的第一方面提供了一种制丝水分智能监控与预警方法，包括：

3、获取制丝生产线上多个相邻水分检测节点的样本水分检测数据和各工序的样本工艺参数；

4、根据所述样本水分检测数据和所述样本工艺参数，确定各工序的工艺参数集以及相邻工序间的水分偏差传递系数；

5、基于所述工艺参数集构建各工序的初始水分散失映射关系，并结合工序间的历史暂存时间和历史环境参数对所述初始水分散失映射关系进行修正，得到各工序的目标水分散失映射关系；

6、获取当前批次物料的实时水分检测数据、实时工艺参数、实时暂存时间和实时环境参数，并将所述实时工艺参数、所述实时暂存时间和所述实时环境参数代入所述目标水分散失映射关系，并结合所述实时水分检测数据计算当前工序的归一化水分散失偏差率；

7、基于所述归一化水分散失偏差率和所述水分偏差传递系数，对下游未完成工序的入口水分基准进行逐级修正传导，得到成品节点的级联修正预测水分值；

8、根据各已完成工序的归一化水分散失偏差率计算累积水分偏差风险指数，结合所述级联修正预测水分值确定成品预测偏离度，并基于所述累积水分偏差风险指数和所述成品预测偏离度执行水分预警。

9、通过采用上述技术方案，首先通过获取制丝生产线上多个相邻水分检测节点的样本水分检测数据和各工序的样本工艺参数，进而根据样本水分检测数据和样本工艺参数确定各工序的工艺参数集以及相邻工序间的水分偏差传递系数。在此基础上，基于工艺参数集构建各工序的初始水分散失映射关系，并结合工序间的历史暂存时间和历史环境参数对初始水分散失映射关系进行修正得到目标水分散失映射关系。当获取当前批次物料的实时数据后，将实时工艺参数、实时暂存时间和实时环境参数代入目标水分散失映射关系，并结合实时水分检测数据计算当前工序的归一化水分散失偏差率。进一步地，基于归一化水分散失偏差率和水分偏差传递系数对下游未完成工序的入口水分基准进行逐级修正传导得到成品节点的级联修正预测水分值，建立了从中间工序到最终成品的偏差传导预测机制，使得系统能够在生产过程中提前预判物料完成全部工序后的最终水分状态。最后，根据各已完成工序的归一化水分散失偏差率计算累积水分偏差风险指数，结合级联修正预测水分值确定成品预测偏离度，并基于累积水分偏差风险指数和成品预测偏离度执行水分预警，实现了对工序间水分偏差累积扩散趋势的有效识别和预测，解决了现有技术缺乏工序关联分析和偏差传导预测机制而导致预警滞后的问题，从而提高了制丝过程中水分智能监控与预警的准确性。

10、可选的，根据所述样本水分检测数据，计算相邻水分检测节点间的水分散失量，并计算所述水分散失量与各所述样本工艺参数之间的相关系数值；将所述相关系数值大于预设相关阈值的样本工艺参数进行提取组合，构成所述样本工艺参数集；提取同一生产批次在相邻水分检测节点处的水分实测值，并计算所述水分实测值与对应节点的历史总体均值的水分偏差值；计算相邻工序间的水分偏差值的比值，并将所述比值作为所述相邻工序间的水分偏差传递系数。

11、可选的，以所述工艺参数集内的参数为自变量，以所述样本水分散失量为因变量，进行回归拟合得到所述初始水分散失映射关系；根据所述历史暂存时间拟合得到暂存修正项；根据所述历史环境参数拟合得到环境修正项；将所述暂存修正项和所述环境修正项叠加至所述初始水分散失映射关系，得到所述目标水分散失映射关系。

12、可选的，将所述实时工艺参数、所述实时暂存时间和所述实时环境参数代入所述目标水分散失映射关系，计算得到当前工序的下游节点水分预测基准值；从所述实时工艺参数中提取物料瞬时流量，基于所述物料瞬时流量对水分检测探头的测量延迟进行补偿，以将所述实时水分检测数据修正为目标水分实测值；提取所述实时环境参数中的温湿度波动特征，基于所述温湿度波动特征计算环境惩罚系数，并利用所述环境惩罚系数对当前工序的初始水分允差区间进行动态缩放，得到动态水分允差范围；计算所述下游节点水分预测基准值与所述目标水分实测值的偏差，将所述偏差除以所述动态水分允差范围，得到所述归一化水分散失偏差率。

13、可选的，以当前工序下游节点的实时水分检测数据作为下一工序的入口水分初始基准；将所述归一化水分散失偏差率、所述水分偏差传递系数与当前工序的水分允差范围的乘积作为偏差传导修正量；将所述偏差传导修正量叠加至所述入口水分初始基准，得到经修正的下一工序入口水分基准值；基于所述经修正的下一工序入口水分基准值和下一工序的目标水分散失映射关系，计算下一节点的级联修正预测值，并逐级传导至末道工序，得到所述成品节点的级联修正预测水分值。

14、可选的，根据各工序的历史平均水分散失量占比确定工序权重系数；基于所述工序权重系数对各已完成工序的归一化水分散失偏差率进行加权求和，得到所述累积水分偏差风险指数；计算所述级联修正预测水分值与成品工艺水分标准中值的差值，并将所述差值除以成品水分合格区间半宽，得到所述成品预测偏离度；判断所述累积水分偏差风险指数或所述成品预测偏离度是否超过对应的临界预警阈值；若所述累积水分偏差风险指数或所述成品预测偏离度中至少一项超过对应的临界预警阈值，则触发水分预警信号。

15、可选的，获取当前批次在成品节点的成品实测水分值，计算所述成品实测水分值与所述级联修正预测水分值的末端残差；将所述末端残差按各已完成工序的归一化水分散失偏差率的占比进行分配，得到各工序的残差分量；利用所述残差分量对各工序的目标水分散失映射关系进行补偿，生成更新后的水分散失映射关系；基于触发所述水分预警时的累积水分偏差风险指数和所述更新后的水分散失映射关系，动态调整相邻工序间的水分偏差传递系数。

16、第二方面，本技术实施例提供了一种制丝水分智能监控与预警系统，该制丝水分智能监控与预警系统包括：一个或多个处理器和存储器；该存储器与该一个或多个处理器耦合，该存储器用于存储计算机程序代码，该计算机程序代码包括计算机指令，该一个或多个处理器调用该计算机指令以使得该制丝水分智能监控与预警系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

17、第三方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当上述指令在制丝水分智能监控与预警系统上运行时，使得上述制丝水分智能监控与预警系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

18、第四方面，本技术实施例提供一种包含指令的计算机程序产品，当上述计算机程序产品在制丝水分智能监控与预警系统上运行时，使得上述制丝水分智能监控与预警系统执行如第一方面以及第一方面中任一可能的实现方式描述的方法。

19、综上，本技术提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

20、通过采用上述技术方案，首先通过获取制丝生产线上多个相邻水分检测节点的样本水分检测数据和各工序的样本工艺参数，进而根据样本水分检测数据和样本工艺参数确定各工序的工艺参数集以及相邻工序间的水分偏差传递系数。在此基础上，基于工艺参数集构建各工序的初始水分散失映射关系，并结合工序间的历史暂存时间和历史环境参数对初始水分散失映射关系进行修正得到目标水分散失映射关系。当获取当前批次物料的实时数据后，将实时工艺参数、实时暂存时间和实时环境参数代入目标水分散失映射关系，并结合实时水分检测数据计算当前工序的归一化水分散失偏差率。进一步地，基于归一化水分散失偏差率和水分偏差传递系数对下游未完成工序的入口水分基准进行逐级修正传导得到成品节点的级联修正预测水分值，建立了从中间工序到最终成品的偏差传导预测机制，使得系统能够在生产过程中提前预判物料完成全部工序后的最终水分状态。最后，根据各已完成工序的归一化水分散失偏差率计算累积水分偏差风险指数，结合级联修正预测水分值确定成品预测偏离度，并基于累积水分偏差风险指数和成品预测偏离度执行水分预警，实现了对工序间水分偏差累积扩散趋势的有效识别和预测，解决了现有技术缺乏工序关联分析和偏差传导预测机制而导致预警滞后的问题，从而提高了制丝过程中水分智能监控与预警的准确性。