(19) 国家知识产权局 (12) 发明专利申请 (10) 申请公开号 CN A (43) 申请公开日 2023.11.10 (21) 申请号 2.7 (22) 申请日 2023.04.17 (71) 申请人 四川化工大学 地址 四川省自贡市学院街180号 (72) 发明人 周俊超 陈欣杨 星 张贵宇 庹先国 何远成 (74) 专利代理机构 北京海鸿嘉诚知识产权代理有限公司 专利代理人 胡博文 (51) 国际专利G06Q 30/018 (2023.01)C12G 3/02 (2019.01)G01D 21/02 (2006.01)H04L 9/00 (2022.01)G06F 16/27 (2019.01) 权利要求书，2页 说明书，6页 附图，2页 (54) 发明名称：基于区块链的白酒发酵实时监控系统 (57) 摘要：本发明公开了一种基于区块链的白酒发酵实时监控系统，包括数据采集模块、数据处理模块、展示模块、区块链模块和应用模块；数据采集模块用于采集发酵原料的发酵数据；数据处理模块用于对发酵数据进行处理，得到处理后的发酵数据；展示模块用于展示处理后的发酵数据；区块链模块用于保存处理后的发酵数据；应用模块用于对发酵过程进行实时监控、溯源查处及异常预警。

本发明能够对发酵过程进行自动化监控，保证发酵数据的真实性、安全性和可靠性，为后续工序及发酵过程的追溯提供技术支撑。1 0 8 5 3 0 7 1 1N C CN A 1/2 Page 1.一种基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于包括数据采集模块、数据处理模块、展示模块、区块链模块和应用模块；数据采集模块用于采集发酵原料的发酵数据；数据处理模块用于对发酵数据进行处理，得到处理后的发酵数据；展示模块用于展示处理后的发酵数据；区块链模块用于保存处理后的发酵数据；应用模块用于对发酵过程进行实时监控、溯源排查及异常预警。2.根据权利要求1所述的基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于，发酵数据包括发酵温度、发酵液pH、发酵二氧化碳含量及黄水位。 3.根据权利要求2所述的基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于：对发酵数据的处理具体包括：对发酵温度、发酵液pH、发酵二氧化碳含量数据中的任意一个进行如下处理：将数据转换为模拟信号，再将模拟信号转换为数字信号；将数字信号按照时间顺序排序，得到数字信号序列；将数字信号序列分窗，得到若干个数据窗口；从若干个数据窗口中的任意一个数据窗口中删除数据，得到若干个新的数据窗口；其中，数据删除具体包括：将数据窗口中的数据按照数值大小排序，得到数据序列；丢弃数据序列中若干个前面的数据和若干个后面的数据，得到新的数据窗口；分别计算若干个新的数据窗口的平均值，得到若干个平均值；再计算若干个平均值的平均值，得到最终的平均值，将最终的平均值作为处理后的数据值。

4.根据权利要求1所述的基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于：对处理后的发酵数据进行保存，具体包括：构建数据结构；所述数据结构包括发酵数据字段、酒种、发酵负责人属性和发酵工艺属性；基于所述数据结构开发智能合约模块；所述智能合约模块包括以太坊区块链存储单元和传统数据库存储单元；将处理后的发酵数据存储在传统数据库存储单元中，并将传统数据库存储单元中的数据同步存储在以太坊区块链存储单元中。5.根据权利要求4所述的基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于：对发酵工艺进行追溯调查，具体包括：确定追溯调查的时间段；根据时间段构建查询函数；调用查询函数从智能合约模块中查询历史发酵数据。6.根据权利要求1所述的基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于：还包括数据传输模块； 所述数据传输模块包括第一数据传输单元和第二数据传输单元；所述第一数据传输单元用于将所述数据处理模块处理后的数据无线传输至数据中心节点；所述第二数据传输单元用于将数据中心节点中的数据传输至显示模块。7.根据权利要求6所述的基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于，所述第一数据传输单元包括通信模块。

8.根据权利要求6所述的基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于：所述第二数据传输单元包括通讯模块。 9.根据权利要求1所述的基于区块链的白酒发酵实时监控系统，其特征在于：所述显示模块包括电脑显示模块和手机显示模块；所述电脑显示模块通过无线通信模块与手机显示模块连接。 33 CN A 说明书 1/6 页 基于区块链的白酒发酵实时监控系统 技术领域 [0001] 本发明涉及发酵监控领域，具体涉及一种基于区块链的白酒发酵实时监控系统。 背景技术 [0002] 白酒发酵是一种传统的生产工艺，其主要过程是酒醅淀粉在多种菌群作用下代谢转化为酒精、水及少量芳香物质。白酒发酵过程对白酒的品质起着决定性的作用。 目前基于葡萄酒发酵的智能监测技术主要分为传感器检测和光谱检测，其中基于传感器的检测应用相对广泛；现有的白酒发酵传感器检测主要包括终端数据采集设备、数据传输、监测平台等，但忽略了潜在的存储数据安全性和数据可追溯性问题，企业难以对白酒发酵过程实现较为精细的管理，更无法提供信任、透明和安全性。因此，研究实时、快速的白酒发酵监测系统尤为必要，以保证监测数据的真实性、安全性和可靠性。

因此需要一种基于区块链的白酒发酵实时监控系统来解决上述问题。发明内容[0004]有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于区块链的白酒发酵实时监控系统，能够自动监控发酵过程并确保发酵数据的真实性、安全性和可靠性，为后续工序和发酵过程的追溯提供技术支撑。[0005]本发明的基于区块链的白酒发酵实时监控系统包括数据采集模块、数据处理模块、展示模块、区块链模块和应用模块；[0006]数据采集模块用于采集发酵原料的发酵数据；[0007]数据处理模块用于对发酵数据进行处理，得到处理后的发酵数据；[0008]展示模块用于展示处理后的发酵数据；[0009]区块链模块用于保存处理后的发酵数据； [0010] 应用模块用于对发酵过程进行实时监控、溯源排查及异常预警。 [0011] 进一步的，所述发酵数据包括发酵温度、发酵液pH、发酵二氧化碳含量及黄水位。 [0012] 进一步的，对发酵数据进行处理，具体包括： [0013] 对发酵温度、发酵液pH、发酵二氧化碳含量中的任意一项进行如下处理： [0014] 将数据转化为模拟信号，再将模拟信号转化为数字信号； [0015] 将数字信号按照时间顺序排序，得到数字信号序列； [0016] 将数字信号序列分窗，得到多个数据窗口； [0017] 从多个数据窗口中的任意一个数据中删除数据，得到多个新的数据窗口；其中，数据删除具体包括： [0018] 将数据窗口中的数据按照数值大小排序，得到数据序列； [0019] 丢弃数据序列中的多个前面的数据和多个后面的数据，得到新的数据窗口；44 CN A Page 2/6[0020] 分别计算所述多个新的数据窗口的平均值，得到多个平均值；再对所述多个平均值进行计算，得到最终的平均值，将最终的平均值作为处理后的数据值。

[0021] 进一步地，对处理后的发酵数据进行保存，具体包括： [0022] 构建数据结构；所述数据结构包括发酵数据字段、酒种、发酵负责人属性和发酵工艺属性； [0023] 基于所述数据结构，开发智能合约模块；所述智能合约模块包括以太坊区块链存储单元和传统数据库存储单元； [0024] 将处理后的发酵数据存储于传统数据库存储单元，并将传统数据库存储单元的数据同步存储在以太坊区块链存储单元。 [0025] 进一步地，对发酵工艺进行追溯调查，具体包括： [0026] 确定追溯调查的时间段； [0027] 根据时间段构建查询函数； [0028] 调用查询函数从智能合约模块中查询历史发酵数据。 [0029] 进一步地，还包括数据传输模块； [0030] 数据传输模块包括第一数据传输单元和第二数据传输单元； [0031] 所述第一数据传输单元，用于将数据处理模块处理后的数据以无线方式传输至数据中心节点； [0032] 所述第二数据传输单元，用于将数据中心节点中的数据传输至显示模块。 [0033] 进一步地，所述第一数据传输单元包括通信模块。

[0034] 进一步地，所述第二数据传输单元包括通信模块。 [0035] 进一步地，所述显示模块包括电脑端显示模块和手机端显示模块；所述电脑端显示模块通过无线通信模块与手机端显示模块连接。 [0036] 本发明的有益效果是：本发明公开的基于区块链的白酒发酵实时监控系统通过对白酒发酵过程中重要参数的实时监控和安全存储，提高了白酒发酵过程的可控性，提高了白酒酿造的自动化率，促进了白酒的高质量发展，保证了发酵监控参数的真实可靠，为后续工序的可追溯性和企业的精细化管理奠定了技术基础。 附图简要说明 [0037] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明： [0038] 图1为本发明的系统结构原理示意图； [0039] 图2为本发明的数据处理流程图； [0040] 图3为本发明的过滤算法流程图； [0041] 图4为本发明的应用模块结构示意图。 具体实施方式 [0042] 下面结合说明书附图对本发明作进一步说明，如图所示： [0043] 本发明的基于区块链的白酒发酵实时监控系统包括数据采集模块、数据处理模块、展示模块、区块链模块和应用模块； [0044] 数据采集模块用于采集发酵原料的发酵数据； [0045] 数据处理模块用于对发酵数据进行处理，得到处理后的发酵数据； [0046] 展示模块用于展示处理后的发酵数据； [0047] 区块链模块用于保存处理后的发酵数据； [0048] 应用模块用于对发酵过程进行实时监控、溯源排查及异常预警。

[0049] 本发明通过数据采集模块采集发酵罐内的发酵数据，在数据处理模块进行处理，然后通过数据传输模块发送到显示模块，供工作人员实时观察，再将发酵数据存储在区块链模块中，保证数据的真实可靠。最后，通过应用模块，用户可以从图形界面创建和监控发酵过程，并可以根据从区块链模块获取的发酵过程数据生成可视化报表，从而实现对白酒发酵的实时监控，并可追溯后续工序和白酒发酵的全过程。[0050] 本实施例中，数据采集模块包括位于发酵罐上、中、下层的温度传感器，位于发酵罐底部的pH传感器，位于发酵罐上侧壁的CO2传感器，位于发酵罐顶部的黄色水位传感器。 数据采集​​模块采集发酵罐内发酵原料的发酵数据，发酵数据包括发酵温度、发酵液pH、发酵二氧化碳含量和黄水位。[0051]温度传感器采用位于发酵罐上、中、下层的温度传感器，采集整个发酵罐的温度变化；pH传感器采用位于发酵罐底部的FG复合传感器，与发酵液接触，采集发酵液的pH值变化；CO2传感器采用位于发酵罐顶部侧壁的OS6二氧化碳检测仪，采集发酵过程中CO2的变化； 黄水位传感器是利用红外测距传感器向发酵过程中产生的黄水发射光脉冲，然后接收物体反射回来的光脉冲，通过检测光脉冲的飞行（往返）时间计算出黄水距离传感器的距离，进而采集黄水位的变化，这样就无需离开发酵罐，就可以通过黄水的产生量来判断发酵情况。

[0052] 本实施例中，数据处理模块包括信号采集调理电路和滤波处理电路；如图2所示，传感器信号(发酵数据)经过信号采集调理电路处理后转换成适合芯片单片机A/D模块的模拟信号，滤波处理电路完成对A/D模块转换后的数字信号的滤波处理，提高了数据的可靠性。[0053] 可分别采集100组发酵温度、100组发酵液pH、100组发酵二氧化碳含量的传感器采集值；对发酵数据进行处理，具体包括：[0054] 如图2、图3所示，对发酵温度、发酵液pH、发酵二氧化碳含量中的任意一个数据进行如下处理：[0055] 将数据转换成模拟信号，再将模拟信号转换成数字信号；[0056] 将数字信号按时间顺序排序，得到数字信号序列； [0057] 将数字信号序列分窗， 得到若干个数据窗口； 其中， 窗口长度可以根据实际工作情况进行设置， 比如， 窗口长度为 20, 则该数据窗口包含 20 组数据， 100 组数据可以分为 5 个数据窗口； [0058] 从该若干个数据窗口中的任意一个数据窗口中删除数据， 得到若干个新的数据窗口； 其中， 数据删除具体包括： [0059] 将数据窗口中的数据按照数值大小排序， 得到数据序列； [0060] 丢弃数据序列中若干个前面的数据和若干个后面的数据， 得到新的数据窗口； 其中， 可以丢弃数据窗口中前四分之一的数据和后四分之一的数据； 当然， 为了保证丢弃之后还能保留一定的数据量， 可以适当减少丢弃的数据量； 66 CN A Page 4/6 [0061] 对若干个新的数据窗口分别计算平均值，得到若干个平均值；再对若干个平均值进行求平均值，得到最终的平均值，将最终的平均值作为处理后的数据值。

[0062] 上述数据处理方法不依赖于特定的数据分布，对于非高斯噪声表现良好，能有效去除偶然因素带来的误差，平滑度高，提高了数据信号的真实性。 [0063] 由于黄水位数据是基于TOF原理测量的，因此数据准确可靠，不需要经过上述数据处理，后续可直接传输。 [0064] 本实施例中，本发明的白酒发酵实时监控系统还包括数据传输模块； [0065] 数据传输模块包括第一数据传输单元和第二数据传输单元； [0066] 第一数据传输单元用于将数据处理模块处理后的数据无线传输至数据中心节点； [0067] 第二数据传输单元用于将数据中心节点中的数据传输至显示模块。 [0068] 第一数据传输单元包括通信模块，基于该技术将不同的传感器数据信号接入采集节点。 采集节点通过配置节点的局域网ID、通信信道以及传感器数据的数据帧格式，匹配相应的无线网络并将传感器数据发送给数据传输节点。数据传输节点上电后，设置数据传输节点的局域网ID和通信信道，匹配可加入的无线网络，然后监听网络等待数据接收和节点加入，最后将传感器数据汇总到数据中心节点；数据中心节点上电后，先设置数据中心节点的局域网ID和可用信道，组成无线局域网，然后监听网络是否有数据中心节点加入的请求，完成数据中心节点的数据采集。

[0069] 通过上述无线传输，简化了数据传输线路的布置，节省了设备消耗和人力物力消耗，使得各传感器对应的传感器信号能够分别传输到数据中心节点，实现大量各类传感器数据的集中采集，为后续进一步的数据传输奠定数据基础。 [0070] 第二数据传输单元包括通信模块，通信模块通过总线进行有线传输，总线基于协议将数据中心节点中采集的数据直接传输到显示模块。 [0071] 通过上述有线传输，保证了数据中心节点中海量数据的可靠性传输，避免了数据的丢失，为后续的数据显示和数据存储提供了技术保障。 [0072] 本实施例中，显示模块包括电脑显示模块和移动显示模块，电脑显示模块包括电脑主机和显示器；移动显示模块包括移动设备；电脑显示模块通过无线通信模块与移动显示模块连接。 其中，无线通信模块采用现有的无线通信技术，在此不再赘述。[0073]通过上述设置，一方面可以在监控室或者中控室集中查看数据显示，另一方面可以在远程灵活查看发酵数据信息。[0074]本实施例中，将处理后的发酵数据进行保存，具体包括：[0075]构建数据结构；数据结构包括发酵数据字段、酒种、发酵负责人属性和发酵工艺属性；具体地，在编辑器中，定义名称为(发酵数据字段)包括以下字段：[0076]：温度[0077]：pH值[0078]：黄水位77CN A说明书第5/6页[0079]：二氧化碳浓度[0080]定义名称为(酒种)包括以下字段：[0081]id：唯一标识，用于区分不同类型的酒种。

[0082] name：酒种名称。 [0083] 定义(发酵管理员属性)包括以下字段： [0084] id：用于区分不同员工的唯一标识。 [0085] name：员工姓名。 [0086] 定义(发酵工艺属性)包括以下字段： [0087]：发酵开始的时间戳。 [0088]：发酵结束的时间戳。 [0089] 基于上述数据结构，开发智能合约模块；智能合约模块包括以太坊区块链存储单元和传统数据库存储单元；其中，编写智能合约来管理白酒发酵工艺数据的存储和查询。以太坊区块链存储单元包括以太坊区块链，传统数据库存储单元包括传统数据库，传统数据库采用关系型数据库； [0090] 将处理后的发酵数据存储在传统数据库存储单元中，将传​​统数据库存储单元中的数据同步存储在以太坊区块链存储单元中。 [0091] 通过将数据存储在传统数据库中，提高了数据的查询效率和实时性，同时将传统数据库中的数据同步到以太坊区块链，保证了数据的可追溯性和完整性。

[0092] 在智能合约模块中，智能合约具有权限管理功能，确保只有授权人员才能修改和添加数据；通过在区块链上创建相应的账户和密钥来管理智能合约的权限，实现区块链模块的构建；权限管理功能实现如下：[0093] 定义角色和权限：定义一个管理员角色，管理员可以查看包括发酵数据、酒种、发酵工艺、发酵负责员工在内的所有白酒发酵工艺数据，其他用户只能查看自己负责的某类白酒发酵的发酵数据；管理员还可以添加或删除用户。[0094] 编写权限检查函数：编写一个函数调用，检查当前用户是否有查看白酒发酵工艺数据的权限，如果用户有权限，函数返回true，否则返回。[0095] 设置初始权限：将管理员角色授予合约创建者，其他用户无权限。[0096] 编写授权和撤销授权的函数：编写一个函数调用，将特定权限授予指定地址。 同样的，编写一个函数调用，该函数将从指定的地址撤销特定的权限。[0097]将权限管理功能集成到智能合约的其他部分：在智能合约的其他函数中，通过调用该函数来检查用户是否有查看白酒发酵过程数据的权限。

若用户没有权限，该函数会返回错误或者执行其他相应操作。[0098] 本实施例中，如图4所示，应用模块包括日常监测服务模块、溯源调查服务模块和预警服务模块。[0099] 用户可以通过日常监测服务模块从图形界面创建并监测发酵过程，向数据采集模块发出请求，数据采集模块采集发酵数据，通过智能合约将发酵数据存储在区块链模块中；88 CN A Page 6/6[0100] 当白酒因发酵异常导致品质下降时，用户可以使用溯源调查服务模块，即通过智能合约地址和应用二进制接口访问智能合约模块，调取特定时刻的发酵数据，对发酵过程进行溯源调查，具体包括：[0101] 确定进行溯源调查的时间段； 时间段为发酵开始时间到发酵结束时间，在数据结构中通过：发酵开始时间戳和：发酵结束时间戳进行定位。[0102] 根据时间段，构造查询函数；通过编写智能合约代码即查询函数来查询发酵数据，查询函数以发酵开始时间和发酵结束时间为输入参数，返回该时间段的发酵数据。[0103] 调用查询函数从智能合约模块中查询历史发酵数据。

通过使用web3.js库中的API调用智能合约中开发的智能合约代码（查询函数），查询从发酵开始到发酵结束的发酵数据，从而得到溯源调查的原因。[0104]预警服务模块用于通知移动用户，预警服务模块可以在编辑器中编写事件，当葡萄酒质量出现异常时，触发该事件；通过使用web3.js库对事件进行监听，从而及时应对异常情况。并通过集成移动推送服务发送推送通知，将异常信息传递给移动用户，并通知工作人员及时处理存在的问题。[0105]最后需要说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其进行限制。 尽管以上结合优选实施例对本发明进行了详细描述，但本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离本发明技术方案的目的和范围的情况下，可以对本发明的技术方案进行修改或采用等同替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明权利要求的范围内。99 CN A 说明书附图 第1/2页 图1 图2 CN A 说明书附图 第2/2页 图