人造板及其制品的有害挥发物释放量进行在线监控的监控系统技术方案

本发明专利技术针对我国木材工业领域的人造板及制品企业，提供一种智能型人造板及其制品有害挥发物释放量的计算机在线监测系统。该监测系统包括前端装置、基于ＣＡＮ总线甲醛监测网和计算机控制终端。其中，利用了现代控制理论、神经元等方法，构建含多变量不确定系统的自学习专家模型对采集的监测数据进行统计处理、分析，对各现场机进行远程诊断和校准。

Monitoring system for on-line monitoring of harmful volatile matter release of artificial board and its products

The invention provides a computer on-line monitoring system for intelligent artificial board and the release of harmful volatile matter of an artificial board and its products according to the wood-based panel and the product enterprise in the field of wood industry in china. The monitoring system includes front end device, formaldehyde monitoring network based on CAN bus and computer control terminal. Among them, the use of modern control theory and neuron method, constructed multivariable uncertain system self-learning expert model monitoring data collected for statistical processing and analysis, remote diagnosis and calibration of the field machine.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产过程中控制人造板环境指标的监测与控制技术与方法，用于在生产过程中监测与控制各相关工序，使产品的甲醛等环境指标达到最优化，满足国家人造板释放限量的强制性标准，保证我国人民的健康安全。本专利技术属于人造板生产制造与检测领域，可以实时监测控制人造板生产过程中的各工艺环节的甲醛释放量及浓度，同时根据监测的结果和专利技术的具有自学习功能的决策分析系统，把握各生产工序挥发物释放量与成品合格率的关系，建立产品合格与产品生产过程之间的关系模型，进而实现甲醛释放限量最优控制，或提出各道工序最优控制方案，达到从人造板生产的源头控制人造板的环境指标。
技术介绍
我国人造板的总产量已达到6000万M3，已成为一个名副其实的人造板生产大国，其年产量已高居世界人造板生产大国之首。但是人造板及其制品中释放的甲醛是最严重的污染物之一。长期接触甲醛的人，可引起口腔、咽喉、皮肤和消化道的癌症。由于甲醛的经济和胶合性，目前在人造板、稀释剂中还没有找到更为理想的替代品。然而一般正常装修情况下，人造板材中的甲醛释放期长达3-15年，因此，在含甲醛产品中限定其释放量就成为各国关注的焦点。 目前，我国的人造板生产企业在生产人造板过程中，是将各道工序的工艺参数按工艺要求调整并固定好后，再进行生产，而不能根据生产时出现的问题作及时的调整。例如干燥温度、施胶量、搅拌速度、不同层面的施胶浓度、板坯的运行速度等等，并且一直是按这样方式做下来的。但是在2001年7月，当我国人造板甲醛释放量的国家标准实施后，需要迫切解决的问题就出现了。这是因为，以前固定人造板各项参数的做法，如果在生产过程中参数在生产中需要调整而没有及时进行调整，最大的可能就是最终的产品降等出售。而甲醛释放限量的国家标准规定，甲醛超标的产品一律不得在市场上销售。这样就使得如果在人造板生产过程中不能动态调节参数，就会给企业造成成百或上千立方米人造板的报废，同时造成大量的人力、物力、财力等的损失。因此人造板企业就急需一套在线甲醛监测与控制技术，来控制人造板的生产，使之动态的调整各工艺参数，来达到甲醛释放量及生产工艺的最优控制。 本专利技术根据我国木材工业的现状，针对木材加工业遇到的问题，在详细研究人造板生产的干燥、施胶、铺装、成型等工序的基础上，研究开发出甲醛浓度监测网络，在线监测与控制各工序甲醛浓度，同时将专利技术具有自学习功能的决策分析系统，把握各生产工序挥发物释放量与成品合格率的关系，进而实现甲醛释放限量最优控制，或提出各道工序最优控制方案，达到从人造板生产的源头控制人造板的环境指标。 本专利技术成果可应用于各种人造板生产企业，通过甲醛监测网的控制，达到生产工艺的最优控制，从而根据保证了企业能生产合格的人造板产品，避免生产的人造板甲醛超标而给企业带来的巨大经济损失；同时本专利技术成果还可应用于家具卖场、库房等公共场合，以实现其甲醛浓度的监测控制，在浓度超标时自动进行通风等，从而保证人们有一个健康的公共环境。目前国内外尚无类似技术进行人造板生产线、家具卖场、仓库等甲醛浓度的在线监测技术。
技术实现思路
本专利技术概括来说是将车间或人造板某道工序视为场合，利用电生化传感器接收场合的甲醛浓度的模拟量，并将其转化为数据量。微型机接收这些数据，通过建立系统的自学习专家模型，分析处理这些数据，通过处理、分析各采样点的数据，与产成品之间建立联系，经过项目组建立的神经元网络算法、回归算法后，给出每道工序最优的参数匹配或给出最优的控制方案。 本专利技术针对我国木材工业领域的人造板及制品企业，产品甲醛释放限量，提供一种智能型人造板及其制品有害挥发物释放量的计算机在线监测技术。它是由前端装置(最多为110个甲醛浓度传感器)、基于CAN总线甲醛监测网、计算机控制终端(上位机)三部分构成。如图1所示。 本专利技术的前端装置由定电位传感器、单片机构成的现场机组成，具有采集、参数设置、数据显示、通讯接口、数据存储、电源管理、执行、报警八大主要功能。采集功能模块采用定电位电化学传感器，满足污染突发事故现场的瞬时变化，能够针对污染物浓度变化十分迅速的快速测定出结果，能够适应污染组分的复杂性。针对污染气体前期变化迅速，后期变化缓慢的特点，采用消抖滤波法与算术平均滤波法相结合的方法，充分发挥两种滤波方法的长处，从而提高系统精度。传感器电路设计不仅能对监测数据进行现场统计处理，而且具有与后台计算机相连的数据接口，后台计算机能够根据上传来数据，并结合该地区的自然和社会各方面情况进行综合分析，从大量的数据中揭示其变化规律，预测其变化趋势。通讯接口采用USB与后台计算机相连，将采集数据上传至后台计算机进行数据统计分析和建模。 专利技术的第二部分为基于CAN总线的传输网络，其中包括传输方式的选择、传输信道的选择、通讯协议的制定，即传输介质、信号形式、编码方式、介质访问方式、错误检测、帧结构、位速率。传输网络具有有线和无线两种模式。传输网络由ARM芯片组成的下位机控制，下位机系统内包含信号采集模块、通信模块、自学习决策分析与控制模块。利用现代控制理论、神经元等方法，构建含多变量不确定系统的自学习专家模型对采集的监测数据进行统计处理、分析，对各现场机进行远程诊断和校准。 上位机由PC计算机构成控制终端，主要功能是将下位机的各种信号与计算结果的数据通过不同的形式表现出来，下传用户的各种命令。使下位机用户所设定的参数分析、计算系统的每个输出最优值，从而使各输出节点的控制参数达到最优化，使人造板的环境指标在生产过程中达到最为理想的值。 附图说明 图1是甲醛监测网络示意图； 图2是基于CAN总线的甲醛监测网逻辑结构图； 图3是基于CAN总线的甲醛监测网硬件结构图； 图4是专家自学习模型示意图； 图5是输入数据标准化处理； 图6是输出数据标准化处理； 图7是广义回归神经网络结构图。 具体实施例方式 如图2所示，基于CAN总线的分布式甲醛监测系统主要由中心监控主机(上位机)，PC-CAN适配卡，智能节点组成。 中心监控主机上运行监控软件，可以对人造板制造过程中的各个工段实时监测，包括报警、通风和数据记录。同时在中心监控主机上，利用现代控制理论、神经元等方法，构建有含多变量不确定系统的自学习专家模型，该模型能够在已有的复杂记录数据中找出非线性关系，并能够预测，达到过程的最优化。为了把中心监控主机作为CAN总线上的一个节点，需要具有总线控制功能的数据卡PC-CAN总线适配卡，在此基础上就可以把中心监控PC机作为上位机。同时，利用网络适配卡使得系统很容易与其他生产管理部门联网，便于统一调度管理。PC-CAN总线适配卡采用四通道CAN接口卡，四个通道连接各自相应的网络智能节点，分别延伸到生产厂房、测试车间、产品库房和样品展厅。各网络智能节点将现场采集的数据上传给上位PC主机。同时，上位PC主机可分布式地查询控制各网络智能节点的状态。各智能节点均可在任意时刻主动向网络上的其他智能节点发送信息。各个节点安装在现场，分散布局，所采集的现场数据通过CAN总线传输到总控制中心。下位智能节点的数量取决于控制现场的规模，每一CAN通道最多能挂接110个CAN节点。如增加中继器，理论上还可以增加节点个数。 图3所示为本专利技术人造板及其制品有害挥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对人造板及其制品的有害挥发物释放量进行在线监控的监控系统，其包括：用于采集数据和对数据进行现场统计处理的前端装置，用于对数据进行分析及传输的基于ＣＡＮ总线的传输网络，以及用于表示下位机的各种信号、计算结果和下传用户命令的计算机控制终端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉成，张亚勇，赵辉，安源，侯晓鹏，张星梅，
申请(专利权)人：周玉成，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]