(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210570216.6 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 安及义实业 （上海） 有限公司 地址 201501 上海市金山区枫泾镇王圩 东 路1528号6幢0 01室 (72)发明人 卢卫东　王成　梁朗　 (74)专利代理 机构 上海申新 律师事务所 31272 专利代理师 竺路玲 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 20/00(2019.01) G06F 16/907(2019.01) G06F 16/23(2019.01) (54)发明名称 一种基于数据库的生物反应器设计方法及 系统 (57)摘要 本发明涉及生物反应器 设计技术领域， 具体 涉及一种基于数据库的生物反应器设计方法及 系统， 包括： 步骤S1： 针对 一目标反应器的设计需 求提取所述目标反应器的设计特征； 步骤S2： 自 所述数据库中采用所述设计特征查找一相近的 历史反应器， 对所述历史反应器进行调整， 以生 成一模拟反应器； 步骤S3： 对所述模拟反应器进 行模拟并迭代， 当所述模拟反应器 符合所述目标 反应器的设计指标后， 将所述模拟反应器作为所 述目标反应器输出。 本发明的有益效果在于： 通 过预先构建的存储有历史反应器的数据库， 在历 史反应器的指导下对模拟反应器进行迭代、 仿 真， 从而实现了较好的设计效果， 避免了现有技 术中依赖 于人工经验设计导 致的设计缺陷问题。 权利要求书3页 说明书10页 附图9页 CN 114880943 A 2022.08.09 CN 114880943 A 1.一种基于数据库的生物反应系统设计方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1： 针对一目标反应系统的设计需求 生成所述目标反应系统的设计特 征； 步骤S2： 自所述数据库中采用所述设计特征查找一相近的历史反应系统， 对所述历史 反应系统进行调整， 以生成一模拟反应系统； 步骤S3： 对所述模拟反应系统进行模拟并迭代， 当所述模拟反应系统符合所述目标反 应系统的设计指标后， 将所述模拟反应系统作为所述目标反应系统输出。 2.根据权利要求1所述的生物反应系统设计方法， 其特征在于， 于所述步骤S1之前包括 一数据库生成过程， 所述数据库生成过程具体包括： 步骤A1： 获取多组历史反应系统， 对所述历史反应系统分别进行测试以生成对应于所 述历史反应系统的工艺信息和所述设计特 征； 步骤A2： 根据所述工艺信息和所述设计特 征建立所述历史反应系统的反应 器模型； 所述反应 器模型用于表征 所述历史反应系统的工艺指标与机 械设计特 征变化规律； 步骤A3： 将所述历史反应系统和所述反应 器存入所述数据库； 则所述步骤S3之后还 包括： 步骤S4： 提取所述目标反应系统的所述工艺信息和所述设计特征， 根据所述目标反应 系统的所述工艺信息和所述设计特 征对所述数据库进行 更新。 3.根据权利要求1所述的生物反应系统设计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S3包括： 步骤S31： 对所述模拟反应系统进行模拟， 获得 所述模拟反应系统的工艺 性能数据； 步骤S32： 根据所述工艺 性能数据判断所述模拟反应系统是否符合所述设计指标； 若是， 将所述模拟反应系统作为所述目标反应系统输出； 若否， 对所述模拟反应系统的机 械特征进行调整， 随后返回所述 步骤S31。 4.根据权利要求3所述的生物反应系统设计方法， 其特征在于， 所述步骤S32中， 对所述 机械特征进行调整的方法包括： 确定一目标 Kla值， 在所述目标 Kla值不变的情况 下对所述模拟反应系统进行缩放； 和/或， 确定一目标P/V值， 在 所述目标P/V值不变的情况下对所述模拟反应系统进行缩 放； 和/或， 确定一目标OTR值， 在 所述目标OTR值不变的情况下对所述模拟反应系统进行缩 放； 和/或， 对所述模拟反应系统进行多参数风险分析以获得影响系数， 根据 所述影响系数 对所述模拟反应系统进行缩放。 5.根据权利要求3所述的生物反应系统设计方法， 其特征在于， 所述步骤S31中， 采用一 等值曲线图显示所述工艺 性能数据； 则所述步骤S32还包括： 通过调整所述等值曲线图的投影方式、 显示范围， 并基于Kla值 进行逆运算获得Pv值、 通气量、 转速和vvm， 以判断所述模拟反应系统是否符合所述设计指 标。 6.一种基于数据库的生物反应系统设计系统， 其特征在于， 用于实施如权利要求1 ‑5任 意一项所述的生物反应系统设计方法， 包括： 设计特征提取单元， 所述设计特征提取单元接收一目标反应系统的设计需求， 根据所 述设计需求确定设计特 征；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114880943 A 2反应系统生成单元， 所述反应系统生成单元自所述数据库中采用所述设计特征查找一 历史反应系统， 并根据所述历史反应系统生成模拟反应系统； 迭代单元， 所述迭代单元对所述模拟反应系统进行模拟并迭代， 直至所述模拟反应系 统符合所述目标反应系统的设计指标后输出。 7.根据权利要求6所述的生物反应系统设计方法， 其特征在于， 还包括数据库生成单元 和数据库更新单 元； 所述数据库生成单元获取多组历史反应系统， 根据 所述历史反应系统建立并存储对应 于所述历史反应系统的反应 器模型； 所述数据库 更新单元获取所述目标反应系统， 并提取所述目标反应系统 的所述工艺信 息和所述设计特征， 根据所述目标反应系统的所述工艺信息和所述设计特征对所述数据库 进行更新。 8.根据权利要求7 所述的生物反应系统设计方法， 其特 征在于， 所述迭代模块包括： 模拟模块， 所述模拟模块自所述数据库中获取对应于所述历史反应系统 的所述反应器 模型 所述模拟模块采用所述关联模型对所述模拟反应系统进行模拟以获得所述工艺性能 数据； 投影图绘制模块， 所述投影图绘制模块根据所述工艺性能参数绘制一等值曲线图， 并 采用预先设置的多个Kla 阈值对所述 性能投影图进行着色； 参数调整模块， 所述参数调整模块在所述模拟反应系统不符合所述设计指标时， 响应 一参数调整命令对所述模拟反应系统的机 械特征进行调整； 所述参数调整命令还用于对所述模拟反应系统进行放大和缩小。 9.根据权利要求8所述的生物反应系统设计方法， 其特征在于， 所述参数调整模块包 括： Kla缩放子模块， 所述Kla缩放子模块接收一目标Kla值， 所述目标Kla值不变的情况下 对所述模拟反应系统进行缩放； P/V缩放子模块， 所述P/V缩放子模块接收一目标P/V值， 在所述目标P/V值不变的情况 下对所述模拟反应系统进行缩放； OTR缩放子模块， 所述OTR缩放子模块接收一目标OTR值， 在所述目标OTR值不变的情况 下对所述模拟反应系统进行缩放； 风险分析子模块， 所述风险分析子模块对所述模拟反应系统进行多参数风险分析以获 得影响系数； 影响系数缩放子模块， 所述影响系数缩放子模块根据所述影响系数对所述模拟反应系 统进行缩放。 10.根据权利要求8所述的生物反应系统设计系统， 其特征在于， 所述投影图绘制模块 包括显示子模块、 投影范围调整子模块和逆运 算子模块； 所述显示子模块显示所述等值曲线图， 并响应一视角切换命令将所述等值曲线图切换 为二维显示或三维显示； 所述投影范围调整子模块于所述显示子模块上显示一横向拉动轴和纵向拉动轴， 所述 横向拉动轴或所述纵向拉动轴响应一拉动指令对所述 等值曲线图的投影范围进行调整；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114880943 A 3