《白酒智能釀造 基酒分級入庫 紅外光譜法應用指南》

ICS00000000CCSX00FORMTEXT?????T/CBJFORMTEXT??T/CBJFORMTEXT0000—20XXFORMTEXT?????白酒智能釀造基酒分級入庫紅外光譜法應用指南BaijiuIntelligentBrewing:ClassificationandStorageDecisionofBaseWine:ApplicationGuideofInfraredSpectroscopyMethodFORMTEXT點擊此處添加與國際標準一致性程度的標識(征求意見稿)20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實施中國酒業(yè)協(xié)會???發(fā)布T/CBJXXXX—2022白酒智能釀造基酒分級入庫紅外光譜法應用指南范圍本文件規(guī)定了白酒智能釀造基酒分級入庫智能系統(tǒng)的一般要求、一般功能組成等。本文件適用于白酒釀造企業(yè)智能釀造系統(tǒng)的建設決策。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T14258信息技術(shù)自動識別與數(shù)據(jù)采集技術(shù)條碼符號印制質(zhì)量的檢驗GB/T23544白酒企業(yè)良好生產(chǎn)規(guī)范。GB/T29858分子光譜多元校正定量分析通則GB/T32199紅外光譜定性分析技術(shù)通則GB/T37044信息安全技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)安全參考模型及通用要求術(shù)語和定義 3.1智能入庫分級按照白酒企業(yè)的生產(chǎn)工藝，基于數(shù)字化檢測系統(tǒng)、現(xiàn)代測控技術(shù)、用智能算法學習模擬師傅的優(yōu)秀經(jīng)驗，實現(xiàn)待入庫白酒的精細化和定量化控制，指導白酒的入庫存儲，確保白酒生產(chǎn)工藝執(zhí)行的穩(wěn)定，為白酒釀造的產(chǎn)量與質(zhì)量打下基礎(chǔ)。技術(shù)架構(gòu)圖分級入庫紅外光譜法應用一般要求5.1應用支撐建設統(tǒng)一的平臺、數(shù)據(jù)對接等。后續(xù)多應用的互通基于統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)各流程業(yè)務數(shù)據(jù)統(tǒng)一和交匯。數(shù)據(jù)對接主要實現(xiàn)與相關(guān)應用系統(tǒng)對接。5.2數(shù)據(jù)接口建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳遞及通訊方式，解決不同設備、模型及系統(tǒng)間信息互通的問題。5.3 一致性制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集、傳輸、計算及交互模式，保證數(shù)據(jù)資源最大化利用，充分發(fā)揮系統(tǒng)整體效能。5.4 兼容性各種接口在遵循規(guī)范性原則的基礎(chǔ)上，保證其可以集成不同設備廠商、系統(tǒng)或平臺供應商、軟件供應商的產(chǎn)品。5.5 可靠性保證系統(tǒng)具有較高的可靠性、完善的錯誤處理機制和數(shù)據(jù)備份機制，保證系統(tǒng)可提供不間斷訪問服務。功能要求6.1系統(tǒng)硬件要求6.1.1數(shù)據(jù)智能采集硬件數(shù)據(jù)采集硬件設備一般包括計算機、條碼掃描器、紅外光譜儀等。系統(tǒng)建設時應根據(jù)具體的生產(chǎn)條件和規(guī)模的實際情況進行選擇。其中核心裝備紅外光譜儀的要求如下：a儀器可在開機狀態(tài)下可自動扣除空氣中的水蒸氣和二氧化碳氣體的紅外吸收b儀器波長范圍推薦包含1000-3000cm-1c儀器與標準檢測方法的誤差應滿足酒廠的生產(chǎn)工藝要求6.1.2輔助性設備在入庫分級環(huán)節(jié)中，還需要電池閥、泵、傳感器等其他硬件輔助性設備。以上設備采集的數(shù)據(jù)通過智能物聯(lián)中間件，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一可識別的通信協(xié)議數(shù)據(jù)(JSON格式)，通過工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)上傳到云端進行存儲、分析與管理。6.2 系統(tǒng)基礎(chǔ)功能要求6.2.1人員管理用戶通過該功能對系統(tǒng)內(nèi)人員基本信息進行管理和維護，包括新增、修改、刪除等功能，內(nèi)容包括人員編號、姓名、職務等。6.2.2權(quán)限管理對系統(tǒng)內(nèi)角色分配以及各角色的權(quán)限管理和維護，包括角色的新增、修改、刪除、角色權(quán)限分配設置等功能。6.2.3設備管理對連接系統(tǒng)的所有相關(guān)設備進行監(jiān)控和管理，查詢設備使用情況、設備狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集情況等信息，具體內(nèi)容包括設備編號、設備名稱、設備狀態(tài)等。6.2.4樣本管理用戶可通過系統(tǒng)錄入、查詢、修改、刪除樣本及樣本庫的相關(guān)信息，樣本數(shù)據(jù)進行采集并傳輸?shù)较到y(tǒng)后，數(shù)據(jù)在線實時保存于數(shù)據(jù)庫中，包括樣本基本信息、圖像及視頻信息、數(shù)字及圖譜等數(shù)據(jù)信息等。6.2.5數(shù)據(jù)傳輸、計算及結(jié)果管理對系統(tǒng)及相關(guān)設備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行管理，擁有處理數(shù)據(jù)的相關(guān)模型等功能，可生成相關(guān)結(jié)果及決策建議以報表等方式呈現(xiàn)。6.3 數(shù)據(jù)分析及應用6.3.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)的收集樣品標識數(shù)據(jù)：標識一般應包括以下內(nèi)容：釀酒廠、班組、容器號、酒度、取樣日期等。理化數(shù)據(jù)：酒精度、總酸、總酯、乙酸乙酯、己酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯等該環(huán)節(jié)工藝要求的指標數(shù)據(jù)鑒評數(shù)據(jù)：品評人員的感官品評數(shù)據(jù)6.3.2紅外識別模型的建立首先利用儀器建模軟件，優(yōu)化各建模參數(shù)，進行光譜預處理，將紅外波段光譜信息和理化指標化學測定值一一對應，采用偏最小二乘法等算法利用化學計量學軟件建立基酒各指標的定標模型。定標方法參考附錄A。6.3.3入庫分級智能決策模型的建立利用機器學習算法建立，基于儀器自動檢測的數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)數(shù)據(jù)，獲得入庫分級決策模型。決策算法可以表示為如下矩陣形式：Y=Ax式中A是白酒級別相關(guān)指標含量，一般包括：感官數(shù)據(jù)、酒精度、總酸、總酯、己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯等、乙酸、己酸、正丙醇、仲丁醇、異丁醇、、正丁醇、異戊醇等指標。x是各指標權(quán)重系數(shù)，由已有樣品訓練計算得出，訓練算法有偏最小二乘算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡算法、支持向量機算法等。Y是對應的樣品入庫級別。6.3.4模型應用在入庫分級環(huán)節(jié)中實現(xiàn)了待入庫白酒的精細化和定量化控制，指導白酒的入庫存儲，確保白酒生產(chǎn)工藝執(zhí)行的穩(wěn)定，為保證白酒的產(chǎn)量與質(zhì)量打下基礎(chǔ)。6.4 結(jié)果管理要求6.4.1數(shù)據(jù)傳遞監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過檢測設備實時自動上傳，數(shù)據(jù)通過模型自動計算并輸出結(jié)果，結(jié)果可通過系統(tǒng)處理并提交。6.4.2結(jié)果查詢用戶可通過系統(tǒng)對檢測項目的結(jié)果數(shù)據(jù)進行查詢，系統(tǒng)提供多種查詢條件進行篩選，包括樣品批次、樣品檢測時間、樣品編號、測樣人、供應商等，并可導出為excel表格等形式。6.4.3結(jié)果匯總用戶可通過系統(tǒng)對檢測結(jié)果數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，系統(tǒng)應具有數(shù)據(jù)柱狀圖、餅狀圖等多種統(tǒng)計形式展示功能，所展示的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可進行篩選查看，包括樣品結(jié)果統(tǒng)計、決策建議等。6.4.4報告管理系統(tǒng)應具備按照不同用戶權(quán)限自動生成不同檢測報告、批次報告、日報告等各類型報告的功能。系統(tǒng)可按用戶要求，支持自動編輯的模板生成各類報告。用戶可查看系統(tǒng)自動生成的報表數(shù)據(jù)，以列表等多種形式展示所有報表基本信息?？赏ㄟ^查看、下載和打印進行相關(guān)數(shù)據(jù)。6.5 決策管理要求6.5.1預警分析通過分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中的異常數(shù)據(jù)信息，分類匯總出各類型的預警數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可通過不同批次、不同日期等信息進行篩選和查詢，用戶可通過此功能及時掌握異常情況發(fā)生的原因。6.5.2追溯分析根據(jù)系統(tǒng)報表等形式展示異常樣本來源情況，用戶可按照時間、批次等信息進行篩選及查看，具體可展示為檢測樣本來源、供應商、日期等多種模型，也可根據(jù)用戶具體要求開發(fā)其他功能，并可與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中樣本數(shù)據(jù)進行對比生成報表及相關(guān)建議。6.5.3預警提醒用戶可通過模型自主設定預警條件參數(shù)，當系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)滿足預先設備的預警條件參數(shù)時，系統(tǒng)自動報警，并發(fā)送預警信息通知各權(quán)限用戶，適用于系統(tǒng)內(nèi)各種監(jiān)督管理工作。

附錄A（規(guī)范性）定標方法A.1定標樣品的選擇參與定標的樣品應具有代表性，即需涵蓋將來所要分析樣品的特性，包括濃度、環(huán)節(jié)、季節(jié)、班組等。創(chuàng)建一個新的白酒定標模型，推薦最少的樣品數(shù)通常不少于300個。建立穩(wěn)定的定標，一般期望收集比實際更多的光譜數(shù)據(jù)。A.2定標樣品光譜數(shù)據(jù)的采集光譜數(shù)據(jù)采集過程中，設定儀器掃描次數(shù)為32次，同一樣品通過重新分樣和重新裝樣檢測3次。傳統(tǒng)方法化學值的測定盡量與樣品掃描縮小時間間隔。A.3定標樣品化學值的測定采用常規(guī)分析方法測定定標樣品中醇、酸、酯等指標的含量。為防止樣品理化的變化，光譜掃描后應立即進行化學值的測定。A.4定標方法偏最小二乘法回歸法(partialleastsquaresregression，PLSR)指每次僅處理一種理化指標的PLSR-1方法。該方法提取回歸變量時同時考慮光譜和化學分析值的信息，是目前近紅外分析最較常使用的方法A.5定標模型的評價及驗證A.5.1定標模型的評價定標樣品相關(guān)系數(shù)R2越接近于1越好；SEC與SEP兩者