本发明属于绝热加速量热仪，具体涉及绝热加速量热仪的控制系统及方法。
背景技术：
1、绝热加速量热仪是研究自反应性化学品的重要仪器，它通过逐步提升样品环境温度，达到促使样品分解的目的，从而测得样品的分解温度，在样品发生分解放热反应后，加热炉体对样品池进行温度追踪，为样品池创造绝热环境，使得样品分解放出的热量大部分保持在样品池中，从而增大放热速率，获得自反应性化学品在绝热条件下的热危险性参数，对自反应性化学品的生成、储存有着重要指导意义。
2、绝热量热实验有着实验时间长、实验结束温度较高等特点，从而实验人员无法随时远程查看实验数据，无法远程调整实验参数，需要多次到仪器前查看，并需要手动开启降温功能并等待一段时间，使得实验间隔过长。对于加热炉体也只简单划分为顶、体、底区域，无法得到足够温度数据并加以控制，使得加热炉体加热效果不够均匀，导致实验数据不够精确。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种绝热加速量热仪的控制系统及方法，提高仪器使用效率，保证加热炉体加热效果的均匀性获得更准确的实验结果。
2、为达到上述目的，第一方面本发明所采用的技术方案是：一种绝热加速量热仪的控制系统，包括加热控制模块、仪器控制模块和信息处理模块；所述绝热加速量热仪的加热装置与所述加热控制模块电性连接；所述绝热加速量热仪的驱动装置与所述仪器控制模块电性连接；所述加热控制模块和仪器控制模块电性连接至所述信息处理模块；
3、所述信息处理模块内设置算法控制子模块和数据库子模块；所述数据库子模块用于存储所述加热控制模块和仪器控制模块采集的检测数据，所述算法控制子模块内配置有预训练的样品温度预测模型，由样品温度预测模型根据加热控制模块的检测数据获得样品预测温度，所述算法控制子模块根据样品预测温度以及仪器控制模块采集的检测数据生成控制指令，并发送至加热控制模块和仪器控制模块。
4、进一步的，加热控制模块包括热流传感器、热电偶、加热控制器和第一固态继电器，所述热电偶采集绝热加速量热仪中样品池、炉体的温度转化成样品池温度模拟量信号和炉体温度模拟量信号；所述热流传感器采集绝热加速量热仪中样品池壁面的热流转化成热流模拟量信号；所述加热控制器中的模数转换器将热流转化成热流模拟量信号、样品池温度模拟量信号和炉体温度模拟量信号分别转化为热流数字量信号、样品池温度数字量信号和炉体温度数字量信号，并通过tcp/ip协议传输至信息处理模块；
5、所述加热装置通过第一固态继电器与电源连接；所述加热装置设置于绝热加速量热仪的炉体内；所述加热控制器中的数模转换器接收信息处理模块的控制指令转换成pwm信号，根据pwm信号控制第一固态继电器的通断。
6、进一步的，所述炉体划分为若干网格，每个网格内配置单个热电偶和单个加热棒，各个加热棒组成加热装置；所述加热控制模块根据热电偶采集的样品池温度模拟量信号调整各网格内加热棒的功率直至炉体内各网格温度的一致性。
7、进一步的，所述绝热加速量热仪的驱动装置包括空气压缩机、磁力搅拌器和步进电机；炉盖设置于炉体顶部；所述样品池通过连接管设置于所述炉盖；所述样品池内设置有磁力搅拌器；
8、所述步进电机驱动线性驱动装置，所述线性驱动装置带动所述炉盖升降；所述炉体侧壁设置有进风口，所述进风口与所述空气压缩机连通。
9、进一步的，所述仪器控制模块包括温湿度探头、步进电机控制器、距离传感器、压力传感器、仪器发射信号转化器、仪器接收信号转化器、电动阀门和第二固态继电器；
10、所述温湿度探头采集获得环境温度模拟量信号和环境湿度模拟量信号，所述压力传感器采集样品池中压力获得样品池压力模拟量信号，所述距离传感器采集炉体和炉盖之间的距离获得距离模拟量信号；
11、所述仪器发射信号转化器将样品池压力模拟量信号、距离模拟量信号、环境温度模拟量信号和环境湿度模拟量信号转化成样品池压力数字量信号、距离数字量信号、环境温度数字量信号和环境湿度模拟量信号，通过tcp/ip协议传输至信息处理模块；
12、所述仪器接收信号转化器接收信息处理模块的控制指令，通过tcp/ip协议将信息处理模块的控制指令转换成仪器控制电信号，发送至步进电机控制器和第二固态继电器；所述步进电机控制器控制所述步进电机动作；所述第二固态继电器控制磁力搅拌器、电动阀门和空气压缩机启停。
13、进一步的，还包括声光报警模块；所述声光报警模块内设置有扬声器、报警灯、语音控制器和灯光控制组件；所述扬声器通过语音控制器与所述信息处理模块电性连接，所述语音控制器根据所述信息处理模块的控制指令控制扬声器发出报警语音提示；所述灯光控制组件根据所述信息处理模块的控制指令控制报警灯闪烁。
14、进一步的，信息处理模块还包括人机交互子模块和网络传输子模块；所述人机交互子模块用于调取加热控制模块和仪器控制模块采集的检测数据以及输入控制指令；所述信息处理模块通过网络传输模块与所述云端服务器通信连接，所述网络传输模块发送检测数据至云端服务器，移动终端由云端服务器调取检测数据；所述移动终端通过云端服务器和网络传输子模块向信息处理模块发送控制指令。
15、进一步的，所述算法控制子模块中样品温度预测模型的构建过程包括：
16、由数据库子模块获取炉体温度数字量信号构建第一数据集，获取样品池温度数字量信号构建第二数据集；将第一数据集和第二数据集组合获得训练样本集；
17、在支持向量回归模型的回归线上下设定阈值ε，并引入拉格朗日乘子构建样品温度预测初始模型；利用训练样本集对样品温度预测初始模型进行训练，由样品温度预测初始模型输出温度预测训练值，基于温度预测训练值和训练样本集中的样品池温度数字量信号计算训练损失值，根据训练损失值对样品温度预测初始模型的参数进行调节，重复迭代样品温度预测初始模型的训练过程，直至训练损失值收敛获得样品温度预测模型。
18、进一步的，由样品温度预测模型根据加热控制模块和仪器控制模块采集的检测数据获得样品预测温度，包括：
19、
20、
21、公式中，x表示为预测过程中输入的炉体温度数据；y表示为样品预测温度；k(x，xi)表示为核函数；b表示为偏移量；σ表示为超参数；exp(·)表示为指数函数；αi和αi*表示为拉格朗日乘子；n表示为训练样本集中训练样本数量。
22、第二方面本发明提供了一种绝热加速量热仪的控制方法，包括：
23、控制所述加热控制模块采集热流数字量信号、样品池温度数字量信号和炉体温度数字量信号，并通过tcp/ip协议传输至信息处理模块；控制仪器控制模块采集样品池压力数字量信号、炉体和炉盖之间的距离数字量信号、环境温度数字量信号和环境湿度模拟量信号，并通过tcp/ip协议传输至信息处理模块；
24、利用所述信息处理模块中样品温度预测模型根据热流数字量信号、样品池温度数字量信号和炉体温度数字量信号输出样品预测温度；
25、根据样品预测温度、样品池压力数字量信号、环境温度数字量信号和环境湿度模拟量信号生成所述加热装置的控制指令、空气压缩机控制的控制指令和磁力搅拌器的控制指令，并发送至加热控制模块和仪器控制模块；根据炉体和炉盖之间的距离数字量信号生成步进电机的控制指令，并发送至仪器控制模块；
26、利用仪器控制模块对绝热加速量热仪中的空气压缩机、磁力搅拌器和步进电机进行控制；由加热控制模块对加热装置进行控制。
27、进一步的，所述样品温度预测模型的构建过程包括：
28、由数据库子模块获取炉体温度数字量信号构建数据集a，获取样品池温度数字量信号构建数据集b；将数据集a和数据集b组合获得训练样本集；
29、在支持向量回归模型的回归线上下设定阈值ε，并引入拉格朗日乘子构建样品温度预测初始模型；利用训练样本集对样品温度预测初始模型进行训练，由样品温度预测初始模型输出温度预测训练值，基于温度预测训练值和训练样本集中的样品池温度数字量信号计算训练损失值，根据训练损失值对样品温度预测初始模型的参数进行调节，重复迭代样品温度预测初始模型的训练过程，直至训练损失值收敛获得样品温度预测模型。
30、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
31、本发明利用所述信息处理模块中样品温度预测模型根据热流数字量信号、样品池温度数字量信号和炉体温度数字量信号输出样品预测温度；根据样品预测温度、样品池压力数字量信号、环境温度数字量信号和环境湿度模拟量信号生成所述加热装置的控制指令、空气压缩机控制的控制指令和磁力搅拌器的控制指令，并发送至加热控制模块和仪器控制模块；保证加热炉体加热效果的均匀性获得更准确的实验结果。
1.一种绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，包括加热控制模块、仪器控制模块和信息处理模块；所述绝热加速量热仪的加热装置与所述加热控制模块电性连接；所述绝热加速量热仪的驱动装置与所述仪器控制模块电性连接；所述加热控制模块和仪器控制模块电性连接至所述信息处理模块；
2.根据权利要求1所述绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，加热控制模块包括热流传感器、热电偶、加热控制器和第一固态继电器，所述热电偶采集绝热加速量热仪中样品池、炉体的温度转化成样品池温度模拟量信号和炉体温度模拟量信号；所述热流传感器采集绝热加速量热仪中样品池壁面的热流转化成热流模拟量信号；所述加热控制器中的模数转换器将热流转化成热流模拟量信号、样品池温度模拟量信号和炉体温度模拟量信号分别转化为热流数字量信号、样品池温度数字量信号和炉体温度数字量信号，并通过tcp/ip协议传输至信息处理模块；
3.根据权利要求2所述绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，所述炉体划分为若干网格，每个网格内配置单个热电偶和单个加热棒，各个加热棒组成加热装置；所述加热控制模块根据热电偶采集的样品池温度模拟量信号调整各网格内加热棒的功率直至炉体内各网格温度的一致性。
4.根据权利要求1所述绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，所述绝热加速量热仪的驱动装置包括空气压缩机、磁力搅拌器和步进电机；炉盖设置于炉体顶部；所述样品池通过连接管设置于所述炉盖；所述样品池内设置有磁力搅拌器；
5.根据权利要求4所述绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，所述仪器控制模块包括温湿度探头、步进电机控制器、距离传感器、压力传感器、仪器发射信号转化器、仪器接收信号转化器、电动阀门和第二固态继电器；
6.根据权利要求1所述绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，还包括声光报警模块；所述声光报警模块内设置有扬声器、报警灯、语音控制器和灯光控制组件；所述扬声器通过语音控制器与所述信息处理模块电性连接，所述语音控制器根据所述信息处理模块的控制指令控制扬声器发出报警语音提示；所述灯光控制组件根据所述信息处理模块的控制指令控制报警灯闪烁。
7.根据权利要求1所述绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，信息处理模块还包括人机交互子模块和网络传输子模块；所述人机交互子模块用于调取加热控制模块和仪器控制模块采集的检测数据以及输入控制指令；所述信息处理模块通过网络传输模块与所述云端服务器通信连接，所述网络传输模块发送检测数据至云端服务器，移动终端由云端服务器调取检测数据；所述移动终端通过云端服务器和网络传输子模块向信息处理模块发送控制指令。
8.根据权利要求1所述绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，所述算法控制子模块中样品温度预测模型的构建过程包括：
9.根据权利要求8所述绝热加速量热仪的控制系统，其特征在于，由样品温度预测模型根据加热控制模块和仪器控制模块采集的检测数据获得样品预测温度，包括：
10.根据权利要求1至9任一项所述的一种绝热加速量热仪的控制方法，其特征在于，包括：
