一种基于灌装机的产品质量预警方法、装置及灌装机与流程

1.本发明涉及灌装机技术领域，具体涉及一种基于灌装机的产品质量预警方法、装置及灌装机。


背景技术：

2.现有的乳品生产工况下，灌装机对原辅料包材的灭菌方式各不相同，通常需要向灌装机中注入消毒液以实现对原辅料包材的灭菌。目前采用的较多的是以双氧水作为消毒剂通过h2o2的氧化反应进行灭菌。由此可见，双氧水是确保原辅料设备能够完整灭菌的最根本的因素，切实产品质量的最重要的保障。
3.在现有的乳品生产过程中，为了保障产品的生产质量，所使用的灌装机均是通过人工定期进行拆检的方式进行设备隐患的排查，以免设备异常达不到理想灭菌效果进而影响产品质量，但是，这种方式排查范围大、效率低下，并且过多非必要的拆检会影响设备正常运行时间，影响产品生产效率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于灌装机的产品质量预警方法、装置及灌装机以克服现有技术中基通过人工拆检灌装机的方式进行产品质量的预警效率低下的问题。
5.根据第一方面，本发明实施例提供了一种基于灌装机的产品质量预警方法，所述灌装机的消毒液补充端设置有蠕动泵，通过所述蠕动泵将外部消毒液补充至所述灌装机的内部，所述蠕动泵为定频蠕动泵，所述方法包括：
6.监测所述灌装机的运行数据，所述运行数据包括所述灌装机发出的消毒液补充信号及对应的时间以及蠕动泵的启动次数及对应的启动时间；
7.基于所述灌装机的运行数据确定所述灌装机的消毒液实时耗用量；
8.基于所述消毒液实时耗用量与预设消毒液耗用量要求的关系，进行产品质量预警。
9.可选地，所述基于所述灌装机的运行数据确定所述灌装机的消毒液实时耗用量，包括：
10.获取在上一消毒液补充信号到当前消毒液补充信号之间所述蠕动泵的启动次数；
11.基于所述上一消毒液补充信号对应的第一时间和所述当前消毒液补充信号对应的第二时间，确定当前时间周期；
12.基于所述蠕动泵的单次注入量、所述启动次数计算所述当前时间周期内所述灌装机的消毒液实时耗用量。
13.可选地，所述基于所述蠕动泵的单次注入量和所述启动次数计算所述当前时间周期内所述灌装机的消毒液耗用量，包括：
14.基于所述单次注入量和所述启动次数计算所述当前时间周期内消毒液的总添加
量；
15.基于所述总添加量和所述当前时间周期的时长确定所述消毒液实时耗用量。
16.可选地，所述基于所述消毒液实时耗用量与预设消毒液耗用量要求的关系，进行产品质量预警，包括：
17.判断所述消毒液实时耗用量是否满足预设消毒液耗用量要求；
18.当所述消毒液实时耗用量不满足预设消毒液耗用量要求时，进行产品质量预警。
19.可选地，当所述消毒液实时耗用量满足预设消毒液耗用量要求时，生成安全生产报告。
20.可选地，所述方法还包括：
21.获取目标监控需求；
22.基于所述目标监控需求，确定所述灌装机的目标监测时间；
23.在所述目标监测时间内，执行所述监测所述灌装机的运行数据步骤。
24.可选地，所述方法还包括：
25.对不同时间周期内所述灌装机的消毒液实时耗用量进行分析，确定所述灌装机的运行状态指标；
26.基于所述运行状态指标对所述灌装机进行设备预警。
27.根据第二方面，本发明实施例提供了一种基于灌装机的产品质量预警装置，所述灌装机的消毒液补充端设置有蠕动泵，通过所述蠕动泵将外部消毒液补充至所述灌装机的内部，所述蠕动泵为定频蠕动泵，所述装置包括：
28.监测模块，用于监测所述灌装机发出的消毒液补充信号及对应的时间；
29.获取模块，用于获取在上一消毒液补充信号到当前消毒液补充信号之间所述蠕动泵的启动次数；
30.第一处理模块，用于基于所述上一消毒液补充信号对应的第一时间和所述当前消毒液补充信号对应的第二时间，确定当前时间周期；
31.第二处理模块，用于基于所述蠕动泵的单次注入量、所述启动次数计算所述当前时间周期内所述灌装机的消毒液实时耗用量。
32.根据第三方面，本发明实施例提供了一种灌装机，包括：灌装机本体和控制器，其中，
33.所述灌装机本体的消毒液补充端设置有蠕动泵，所述蠕动泵将外部消毒液补充至所述灌装机的内部，所述蠕动泵为定频蠕动泵；
34.所述控制器包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。
35.根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。
36.本发明技术方案，具有如下优点：
37.本发明实施例提供的基于灌装机的产品质量预警方法、装置及灌装机，通过监测灌装机的运行数据；基于灌装机的运行数据确定灌装机的消毒液实时耗用量；基于消毒液
实时耗用量与预设消毒液耗用量要求的关系，进行产品质量预警。从而通过在灌装机的消毒液补充端设置定频蠕动泵，利用蠕动泵将外部消毒液补充至灌装机的内部，然后通过监测灌装机的连续两次消毒液补充信号间蠕动泵工作的次数确定当前时间周期消毒液实时耗用量，并结合其余预设消毒液耗用量要求的关系，实现了产品质量的预警，避免了由于灭菌不达标所造成的产品质量风险，在避免生产资源浪费的同时有助于提高生产效率。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明实施例的灌装机的结构示意图；
40.图2为本发明实施例的基于灌装机的产品质量预警方法的流程图；
41.图3为本发明实施例的灌装机的工作过程示意图；
42.图4为本发明实施例的基于灌装机的产品质量预警装置的结构示意图；
43.图5为本发明实施例的灌装机中控制器的结构示意图。
具体实施方式
44.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
46.现有的乳品生产工况下，灌装机对原辅料包材的灭菌方式各不相同，通常需要向灌装机中注入消毒液以实现对原辅料包材的灭菌。目前采用的较多的是以双氧水作为消毒剂通过h2o2的氧化反应进行灭菌。由此可见，双氧水是确保原辅料设备能够完整灭菌的最根本的因素，切实产品质量的最重要的保障。
47.在现有的乳品生产过程中，为了保障产品的生产质量，所使用的灌装机均是通过人工定期进行拆检的方式进行设备隐患的排查，以免设备异常达不到理想灭菌效果进而影响产品质量，但是，这种方式排查范围大、效率低下，并且过多非必要的拆检会影响设备正常运行时间，影响产品生产效率。
48.基于上述问题，本发明实施例提供了一种基于灌装机的产品质量预警方法，如图1所示，该灌装机包括：灌装机本体1和控制器2，其中，灌装机本体1的消毒液补充端设置有蠕动泵3，蠕动泵3将外部消毒液补充至灌装机的内部，蠕动泵3为定频蠕动泵。
49.如图2所示，本发明实施例提供的灌装机消毒液耗用量监控方法，应用于如图1所示的控制器2，具体包括如下步骤：
50.步骤s101：监测灌装机的运行数据。
51.其中，运行数据包括灌装机发出的消毒液补充信号及对应的时间以及蠕动泵的启
动次数及对应的启动时间。具体地，为了规避系统报警，本发明实施例对灌装机原有系统不做更改，提供搭建独立于系统之外的自动控制系统。如：搭建外置plc，通过将plc与现有灌装机系统的接触器连接，并通过接触器的动作判断灌装机的运转状态，其中，在双氧水浓度出现低标的情况，会触发接触器吸合，通过plc接收接触器吸合情况，获取灌装机发出的消毒液补充信号，并记录吸合时间。此外，plc在监测到接触器处于吸合状态时，会控制蠕动泵动作，从而将外部消毒液如双氧水补充至灌装机内部，直至接触器由吸合状态转换为断开状态，则说明双氧水浓度满足灌装机预设浓度要求，停止双氧水的补充。具体地，plc程序的每次循环周期检测接触器吸合情况，每次程序扫描周期控制工频泵动作一次，直至双氧水浓度低标信号恢复，系统停止注入双氧水。运行过程中实时判断灌装机所处的运行状态，并增加程序的延时以规避假信号等。
52.步骤s102：基于灌装机的运行数据确定灌装机的消毒液实时耗用量。
53.具体地，由于蠕动泵为定频蠕动泵则其双氧水的单次注入量是固定不变的，可事先根据当前实际生产工况得出。示例性地，通过双氧水补充信号(接触器吸合)驱动蠕动泵动作(循环结束后，若有补充信号则蠕动泵再次动作一次)，计量累计补充时间，寄存器累加双氧水耗用量微分补充时间，从而折算出双氧水实时耗用量。
54.步骤s103：基于消毒液实时耗用量与预设消毒液耗用量要求的关系，进行产品质量预警。
55.具体地，以乳品生产为例，在乳品生产过程中，为了保证对包材的灭菌效果，对消毒液的浓度有着严格要求，在生产工况稳定的情况下，可转换为消毒液耗用量的要求，示例性地，若生产过程中出现了双氧水的消耗减少(未起到双氧水灭菌作用)将无法准确保障灭菌效果，同样的对于无菌性能的保证，双氧水耗用量应处于实时稳定过程中，如出现消耗量较为严重波动，可指导对灭菌效果方面的排查，以实现提前预警，进一步确保产品质量。
56.通过执行上述步骤，本发明实施例提供的基于灌装机的产品质量预警方法，通过在灌装机的消毒液补充端设置定频蠕动泵，利用蠕动泵将外部消毒液补充至灌装机的内部，然后通过监测灌装机的连续两次消毒液补充信号间蠕动泵工作的次数确定当前时间周期消毒液实时耗用量，并结合其余预设消毒液耗用量要求的关系，实现了产品质量的预警，避免了由于灭菌不达标所造成的产品质量风险，在避免生产资源浪费的同时有助于提高生产效率。
57.具体地，在一实施例中，上述的步骤s102，具体包括如下步骤：
58.步骤s201：获取在上一消毒液补充信号到当前消毒液补充信号之间蠕动泵的启动次数。
59.具体地，在灌装机连续两次发出消毒液补充信号时，消毒液在两次消毒液补充信号发生期间的消耗量即为蠕动泵从外部补充至灌装机的双氧水量，从而通过获取蠕动泵在此期间的启动次数来确定双氧水耗用量。
60.步骤s202：基于上一消毒液补充信号对应的第一时间和当前消毒液补充信号对应的第二时间，确定当前时间周期。
61.具体地，当前时间周期为连续两次消毒液补充信号发生时刻对应时间的时间差，在实际应用中，当灌装机当前工作状态双氧水耗用量加大时，当前时间周期将缩短，反之，当前时间周期将延长，从而可根据灌装机的实际工作状态来监测实时耗用量，更加符合生
产实际，提高实时耗用量的准确性。
62.步骤s203：基于蠕动泵的单次注入量、启动次数计算当前时间周期内灌装机的消毒液实时耗用量。
63.具体地，基于单次注入量和启动次数计算当前时间周期内消毒液的总添加量；基于总添加量和当前时间周期的时长确定消毒液实时耗用量。具体地，结合乳品生产工况的运转情况折算出蠕动泵泵送的比例系数(即每次蠕动泵启动时，补充注入的双氧水量，此比例系数为每次泵启动所注入液体量)，通过实际测量与反复验证，得出标准的比例系数，通过计数泵的动作频次计算出双氧水的补充量。
64.进一步地，结合乳品生产的工况的现状，本发明实施例在不改变灌装机设备现状的基础上，通过在双氧水桶注入双氧水槽的管路中增加工频的蠕动泵，以固定每次泵的运转时间，如此泵送的液体量可忽略是否满管对计量的影响。同时固定启动时间的工频泵，每次泵送量处于稳定状态，降低每次补充时的频次误差，以进一步提高灌装机的消毒液实时耗用量的精确性。
65.此外，基于乳品生产工况(乳品生产对流量监控为粗略、波动范围，无需精确到秒、毫升级别)，可通过信号延时处理双氧水系统添加过程中出现的异常，进行滤波，从而进一步提高消毒液实时耗用量结果的准确性。
66.具体地，在一实施例中，上述的步骤s103，具体包括如下步骤：
67.步骤s301：判断消毒液实时耗用量是否满足预设消毒液耗用量要求。
68.具体地，当消毒液实时耗用量不满足预设消毒液耗用量要求时，进行产品质量预警。当消毒液实时耗用量满足预设消毒液耗用量要求时，生成安全生产报告。示例性地，从而通过监控双氧水的耗用量状态，同时设定预设消毒液耗用量报警值，即耗用量出现高标、低标情况时，系统具备报警功能，而当消毒液实时耗用量满足要求时，生成安全生产报告，以对质量安全监控提供消毒灭菌方面的数据支持，帮助排除质量问题的漏洞。能够有效的指导乳品生产对产品的灭菌性反向验证，极大地保障了产品的质量安全。
69.具体地，在一实施例中，上述的基于灌装机的产品质量预警方法，具体还包括如下步骤：
70.步骤s401：获取目标监控需求。
71.步骤s402：基于目标监控需求，确定灌装机的目标监测时间；在目标监测时间内，执行上述步骤s101。
72.具体地，该目标监控需求可以是根据灌装机工作状态确定的需求，如监控需求为生产阶段的监控，或者也可以是对生产阶段中某一具体时间段内的监控，如：每天的8点到10点等，本发明仅以此为例，并不以此为限。从而通过设定目标监控需求可以灵活对灌装机不同工作状态不同工作时间的消毒液实时耗用量进行监控，有利于对产品消毒状况提供精准的数据支持，有利于产品质量的监控。
73.具体地，在一实施例中，上述的基于灌装机的产品质量预警方法，具体还包括如下步骤：
74.步骤s501：对不同时间周期内灌装机的消毒液实时耗用量进行分析，确定灌装机的运行状态指标。
75.步骤s502：基于运行状态指标对灌装机进行设备预警。
76.具体地，通过获取不同时间周期消毒液实时耗用量曲线，导出相关参数值(标准界限范围内的参数值)通过线性回归分析来判断设备的实时工况运转情况，即整合时间、历史实时耗用量参数值拟合数据想成参数方程，并计算回归系数。通过回归系数、不确定度斜率等参数的指向性对设备的实时情况进行分析，当实时耗量量数据大方向指向为上升，可能存在双氧水系统需求过多，对应分析包材、系统泄露的问题；同样反之，在特定的乳品生产工况下，预警特定生产步序中的设备状态，指向性的进行设备工况实时监控，对设备进行预防性维护。通过历史数据的线性回归分析，可作出对设备的实时工况的监督验证。能够实现对产品质量回溯过程中数据的验证功能，能够有效的保障乳品生产过程中包材的灭菌质量。
77.下面将结合具体应用示例，对本发明实施例提供的基于灌装机的产品质量预警方法进行详细的说明。
78.由于乳品生产工况的特殊性，现有灌装机采用的是双氧水槽自双氧水桶中自动抽取双氧水进行补充。在实际使用过程中，通过流量计的计量可能因产品软管管路不满管造成误差、通过称重双氧水桶的方式计量会因精度不足造成误差(双氧水处于循环状态且铁桶自身重量较高)、通过液位探针的液位变化进行计量会因双氧水桶程序不规则形状而出现误差。本发明实施例通过搭建全自动化的双氧水实时耗用量平台。外设plc与蠕动泵，计数蠕动泵的动作频次与双氧水注入量的比例系数，系统自动折算双氧水实时耗用量，得到双氧水耗用量实时曲线，然后在调取双氧水耗用量实时曲线并设定上下限，能够实时显示耗量情况。本发明实施例提供的灌装机消毒液耗用量监控工作过程如图3所示。
79.该方法是在灌装机设备原有的功能基础上，搭建了完全独立的一套耗用量监控系统，没有改变原有系统结构的中元器件。系统组建过程中在原有的接触器中再增加硬接线，通过连接的接触器硬接线连接信号，判断对应的灌装机的运行状态(例如升温过程中，通过监控吹风、润滑打油等接触器的吸合情况判断升温状态)。同时对于设备的硬件系统，额外配置西门子s7－200的plc以及相应的io模块，形成独立的下位机控制系统。为了更好的实现对下位机的控制，组建上位机控制系统结合触摸屏进行控制，最终形成完整闭环系统。
80.为了更直观的观察设备运行的状态和生产过程中的耗用量，通过编写触摸屏程序，将设备的耗用数据、设备运行状态、设备每个时段的耗用曲线，在触摸屏中都完全展示出来，同时增加历史数据组，便于对设备的历史数据进行查询。
81.上位机系统具备将所有的过程数据直观的表现出来功能，便于监控双氧水的耗用状态，并对关键数据的操作，同时设定参数报警值，即耗用量出现高标、低标情况时，系统具备报警功能；
82.上位机系统具备权限管理，最高权限可调取每段历史数据具体值，导出相关参数值(标准界限范围内的参数值)可通过线性回归分析来判断设备的实时工况运转情况，即整合时间、历史实时耗用量参数值拟合数据想成参数方程，并计算回归系数。通过回归系数、不确定度斜率等参数的指向性对设备的实时情况进行分析，当耗量数据大方向指向为上升，可能存在双氧水系统需求过多，对应分析包材、系统泄露问题；同样反之。在特定的乳品生产工况下，预警特定生产步序中的设备状态，指向性的进行设备工况实时监控，对设备进行预防性维护。该系统能够实现双氧水耗用量的实时监控同时具备产品质量保障回溯功能以及权限管理功能，系统自动生产耗用量监控与人工称重准确率能够达到98％以上，能够
完全取代原有手工记录，实现自动化监管。
83.通过执行上述步骤，本发明实施例提供的基于灌装机的产品质量预警方法，通过在灌装机的消毒液补充端设置定频蠕动泵，利用蠕动泵将外部消毒液补充至灌装机的内部，然后通过监测灌装机的连续两次消毒液补充信号间蠕动泵工作的次数确定当前时间周期消毒液实时耗用量，并结合其余预设消毒液耗用量要求的关系，实现了产品质量的预警，避免了由于灭菌不达标所造成的产品质量风险，在避免生产资源浪费的同时有助于提高生产效率。无需人员操作，规避安全风险。实现系统的自动计量双氧水耗量，数据实时准确率能够达到98％以上，完全取代人工。
84.本发明实施例还提供了一种基于灌装机的产品质量预警装置，该灌装机消毒液耗用量监控装置应用于如图1所示的控制器2，如图4所示，该基于灌装机的产品质量预警装置具体包括：
85.监测模块101，用于监测灌装机的运行数据，运行数据包括灌装机发出的消毒液补充信号及对应的时间以及蠕动泵的启动次数及对应的启动时间。详细内容参见上述方法实施例中步骤s101的相关描述，在此不再进行赘述。
86.分析模块102，用于基于灌装机的运行数据确定灌装机的消毒液实时耗用量。详细内容参见上述方法实施例中步骤s102的相关描述，在此不再进行赘述。
87.预警模块103，用于基于消毒液实时耗用量与预设消毒液耗用量要求的关系，进行产品质量预警。详细内容参见上述方法实施例中步骤s103的相关描述，在此不再进行赘述。
88.本发明实施例提供的基于灌装机的产品质量预警装置，用于执行上述实施例提供的基于灌装机的产品质量预警方法，其实现方式与原理相同，详细内容参见上述方法实施例的相关描述，不再赘述。
89.通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的基于灌装机的产品质量预警装置，通过在灌装机的消毒液补充端设置定频蠕动泵，利用蠕动泵将外部消毒液补充至灌装机的内部，然后通过监测灌装机的连续两次消毒液补充信号间蠕动泵工作的次数确定当前时间周期消毒液实时耗用量，并结合其余预设消毒液耗用量要求的关系，实现了产品质量的预警，避免了由于灭菌不达标所造成的产品质量风险，在避免生产资源浪费的同时有助于提高生产效率。
90.本发明实施例还提供了一种灌装机，该灌装机包括：如图1所示的灌装机本体1、控制器2及设置于灌装机本体1的消毒液补充端的蠕动泵3，其中，如图5所示，该控制器包括：处理器901和存储器902，其中，处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
91.处理器901可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器901还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
92.存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如上述方法实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器
的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。
93.存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
94.一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法实施例中的方法。
95.上述控制器具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
96.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，实现的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
97.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。