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申请/专利权人：江苏鸿升生物科技股份有限公司

摘要：本发明属于厌氧菌种栽培技术领域，具体为一种基于人工智能的菌种基料混合搅拌系统，通过对搅拌设备的内部环境调控和初始搅拌参数配置，完成目标厌氧菌种基料的混合搅拌准备工作，接着对初始搅拌时长进行各监测时段划分，判断各监测时段结束目标厌氧菌种基料是否存在进入下一监测时段继续混合搅拌需求，若判断存在，对下一监测时段搅拌速度的调控需求、调控方向和具体调控数值进行细致分析，不仅避免过度搅拌或搅拌不足问题发生，还有效把控无氧混合搅拌环境和混合搅拌成效优化，待目标厌氧菌种基料混合完成，为目标厌氧菌种基料混合的初始搅拌参数进行优化反馈，实现厌氧菌种基料混合搅拌的高度自动化、智能化和精准化。

主权项：1.一种基于人工智能的菌种基料混合搅拌系统，其特征在于，该系统包括：搅拌环境调控模块，用于将搅拌设备内部环境调控至目标厌氧菌种的适配搅拌环境；所述将搅拌设备内部环境调控至目标厌氧菌种的适配搅拌环境，包括：通过搅拌设备清洁部件对内部环境进行物理清洁处理和无菌消毒处理，随即充入惰性气体以创造搅拌设备内部无氧环境；根据云数据库存储的目标厌氧菌种适配生长环境对应的温度区间和湿度区间，通过提取区间上限值和下限值进行均值计算，获取目标厌氧菌种适配生长环境对应的参照温度和参照湿度并利用搅拌设备温控部件和湿控部件将搅拌设备内部环境的温度和湿度分别调控至对应数值；由此实现对搅拌设备内部环境的目标厌氧菌种的适配搅拌环境调控；菌种基料投入模块，用于按照预设比例将目标厌氧菌种的各类基料成分投入搅拌设备内，设置搅拌设备的初始搅拌参数，搅拌参数包括搅拌时长和搅拌速度；所述设置搅拌设备的初始搅拌参数，包括：根据云数据库存储的目标厌氧菌种基料混合实验规范的各类基料成分在各比例区间下的参照搅拌时长和参照搅拌速度，获取目标厌氧菌种各类基料成分在预设比例所处比例区间下的参照搅拌时长和参照搅拌速度，以此作为搅拌设备的初始搅拌时长和初始搅拌速度；搅拌需求判断模块，用于按照预设等间隔时长将初始搅拌时长划分各监测时段，在各监测时段结束时间点评估目标厌氧菌种基料的混合状态，判断目标厌氧菌种基料是否存在进入下一监测时段继续混合搅拌需求，若判断不存在，则表示目标厌氧菌种基料混合完成，执行搅拌参数优化模块，反之执行搅拌速度调控模块；所述在各监测时段结束时间点评估目标厌氧菌种基料的混合状态，包括：通过搅拌设备内置摄像设备，采集各监测时段结束时间点搅拌设备内部目标厌氧菌种基料图像，分析各监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合均匀度，为各监测时段的编号，；通过搅拌设备内壁各方位布设的在线复合传感器组件，采集各监测时段结束时间点搅拌设备内壁各方位的目标厌氧菌种基料的PH值、EC值和粘度值，分别与云数据库存储的目标厌氧菌种基料混合实验规范的适宜PH值区间、适宜EC值区间和适宜粘度值区间进行比对，分析各监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合适宜度；将混合均匀度和混合适宜度作为各监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合状态评估指标；所述的分析过程包括：提取某监测时段结束时间点搅拌设备内部目标厌氧菌种基料图像并标记为目标图像，经图像预处理后按照预设面积将其均分为各目标子图像；将各目标子图像转化为灰度图像并构建灰度共生矩阵，计算各目标子图像的灰度共生矩阵的能量，以此分析该监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合质地均匀指数；该监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合质地均匀指数的计算公式为：，其中为目标子图像数量，为预设的灰度共生矩阵高能量达标阈值，为第个目标子图像的灰度共生矩阵的能量；将各目标子图像转换为RGB颜色空间并构建颜色直方图，将位于目标图像中心位置的目标子图像记为参照子图像，分析参照子图像与其他各目标子图像间的颜色直方图相似度，筛选其中最小值作为该监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合颜色均匀指数；参照子图像与其他各目标子图像间的颜色直方图相似度的计算公式为：，其中分别表示参照子图像、其他第个目标子图像的颜色直方图内第个颜色区间的像素数量，其中为其他各目标子图像的编号，，为颜色直方图内各颜色区间的编号，；识别并勾勒各目标子图像内各颗粒特征轮廓，测量各目标子图像内各颗粒特征轮廓的直径，计算各目标子图像的颗粒特征轮廓直径的均值和方差，统计各目标子图像内颗粒特征轮廓数量，其中为各目标子图像的编号，，由公式得到该监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合粒度均匀指数，其中为预设的颗粒特征轮廓直径允许方差阈值；将混合质地均匀指数、混合颜色均匀指数和混合粒度均匀指数进行累加，得到该监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合均匀度，进而获取各监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合均匀度；所述判断目标厌氧菌种基料是否存在进入下一监测时段继续混合搅拌需求，包括：若某监测时段结束时间点目标厌氧菌种基料的混合均匀度小于预设厌氧菌种基料混合均匀度达标阈值或混合适宜度小于预设厌氧菌种基料混合适宜度达标阈值，则判断该监测时段结束时间点的目标厌氧菌种基料存在进入下一监测时段继续混合搅拌需求，反之判断不存在；搅拌速度调控模块，用于判断下一监测时段的搅拌速度是否存在调控需求，若判断不存在，则维持上一监测时段的搅拌速度继续搅拌，反之分析下一监测时段的调控搅拌速度并以此继续搅拌，待下一监测时段结束重复搅拌需求判断模块；所述判断下一监测时段的搅拌速度是否存在调控需求，包括：将目标厌氧菌种基料存在进入下一监测时段继续混合搅拌需求的监测时段标记为目标时段，获取目标时段内各监测时间点目标厌氧菌种基料的表面气泡面积占比，为目标时段内各监测时间点的编号，，分析目标时段内目标厌氧菌种基料的表面气泡变化系数，若其大于预设的厌氧菌种基料合理表面气泡变化系数，则判断目标时段下一监测时段的搅拌速度存在调控需求，并将视为判断条件1；上述目标时段内各监测时间点目标厌氧菌种基料的表面气泡面积占比的获取过程为：在目标时段内各监测时间点采集搅拌设备内部目标厌氧菌种基料表面图像，根据已建立数据库存储的气泡特征集，识别并提取搅拌设备内部目标厌氧菌种基料表面图像中的各气泡特征轮廓，由各气泡特征轮廓内像素数量累加值与图像内总像素数值的比值作为表面气泡面积占比，从而得到目标时段内各监测时间点目标厌氧菌种基料的表面气泡面积占比；目标时段内目标厌氧菌种基料的表面气泡变化系数的计算公式为：，其中为目标时段内监测时间点数量，为目标时段内第个监测时间点目标厌氧菌种基料的表面气泡面积占比,为预设的厌氧菌种基料的表面气泡面积占比合理阈值；将目标时段对应编号与监测时段最大编号的比值作为目标时段的预期比，提取目标时段结束时间点的目标厌氧菌种基料的混合均匀度和混合适宜度，若，则判断目标时段下一监测时段的搅拌速度存在调控需求，并将视为判断条件2；所述分析下一监测时段的调控搅拌速度，包括：若目标时段符合判断条件1，则对目标时段下一监测时段的搅拌速度进行下调，由目标时段内目标厌氧菌种基料的表面气泡变化系数偏差值计算具体下调数值，其计算公式为：，为预设的单位厌氧菌种基料合理表面气泡变化系数对应调控搅拌速度；若目标时段符合判断条件2，则对目标时段下一监测时段的搅拌速度进行上调，由目标时段内目标厌氧菌种基料的混合均匀度偏差值和混合适宜度偏差值计算具体上调数值；其计算公式为：,其中为搅拌设备的初始搅拌速度，为，表示，表示，表示；若目标时段同时符合判断条件1和2，结合目标时段内目标厌氧菌种基料的表面气泡变化系数偏差值、混合均匀度偏差值和混合适宜度偏差值确定其下一监测时段搅拌速度的调控方向和具体调控数值；搅拌参数优化模块，用于待目标厌氧菌种基料混合完成，收集目标厌氧菌种基料混合搅拌过程中搅拌参数的调控数据，对目标厌氧菌种的初始搅拌参数进行优化反馈；所述对目标厌氧菌种的初始搅拌参数进行优化反馈，包括：根据收集到的目标厌氧菌种基料混合搅拌过程中搅拌参数的调控数据，整理目标厌氧菌种基料混合搅拌过程中各监测时段的搅拌速度；获取目标厌氧菌种基料混合搅拌过程的实际起始时间点和实际结束时间点；以时间为横轴，以搅拌速度为纵轴构建直角坐标系，代入目标厌氧菌种基料混合搅拌过程中各监测时段的搅拌速度以勾勒目标厌氧菌种基料混合搅拌的搅拌速度变化曲线，获取其最佳拟合函数，在直角坐标系内绘制初始搅拌速度对应水平线，由判断模型确定目标厌氧菌种的初始搅拌速度的优化方向，其中、、分别表示目标厌氧菌种的初始搅拌速度的优化方向为上调、保持和下调；当时，设置目标厌氧菌种的初始搅拌速度的优化数值为0；当时，提取目标厌氧菌种基料混合搅拌过程中大于初始搅拌速度的各监测时段的搅拌速度，以平均增长搅拌速度为目标厌氧菌种的初始搅拌速度的优化数值；同理分析时目标厌氧菌种的初始搅拌速度的优化数值；将目标厌氧菌种的初始搅拌速度的优化方向和优化数值进行反馈；所述对目标厌氧菌种的初始搅拌参数进行优化反馈，还包括：计算目标厌氧菌种的初始搅拌时长的优化数值，，其中的数值符号方向确定目标厌氧菌种的初始搅拌时长的优化方向，进而将目标厌氧菌种的初始搅拌时长的优化方向和优化数值进行反馈；云数据库，用于存储目标厌氧菌种适配生长环境对应的温度区间和湿度区间，存储目标厌氧菌种基料混合实验规范的各类基料成分在各比例区间下的参照搅拌时长和参照搅拌速度，存储目标厌氧菌种基料混合实验规范的适宜PH值区间、适宜EC值区间和适宜粘度值区间。

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