本发明涉及微波辅助提取，是用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统。
背景技术：
1、随着近视发病率的上升，中药在治疗近视和眼部健康方面显示出潜力。一些中药有效成分被认为有助于改善视力和减缓近视进展。微波辅助提取(mae)通过微波加热提高中药有效成分的提取效率，具有快速、高效和操作简便等优点，但中药材批次不一致可能导致提取过程中有效成分浓度的不稳定。中药材的批次差异(如来源、加工处理)会导致有效成分含量的变异，这使得在提取过程中很难保持成分浓度的一致性，增加了生产质控的难度。现有的微波提取系统在处理批次差异方面存在不足，无法有效稳定提取物的有效成分浓度。因此，需要一种创新的微波辅助提取系统，能在提取过程中动态调整条件，确保药品的质量和稳定性。
2、在现有已公开的发明技术中，如公开号为cn116083166a的专利公开了一种微波辅助提取动物油脂的系统和方法，该系统包括微波提取单元、冷却单元、排废单元以及自动化控制系单元，微波提取单元对动物油脂进行微波处理并分离出固体及液体产物；冷却单元对提取中产生的热能进行冷却；排废单元排放提取中产生的水分和净化废气并排放；自动化控制系单元控制上述系统。
3、上述专利在处理不同类型的动物油脂时表现不一，对不同油脂类型的适应性较差，无法解决大规模使用时的质控问题。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中，在用于近视治疗的中药有效成分提取过程中，常因为药物批次不一导致中药在实际的提取过程中有效成分的浓度难以控制，对药品的生产质控难度大的问题，提出了用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统。
2、为了达到上述目的，本发明用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统包括如下模块：
3、中药数据采集模块、中药特征模型构建模块、提取相关系数计算模块、待提取中药匹配模块及微波辅助提取监测模块；
4、所述中药数据采集模块用于收集与所选中药相关的药材基础数据；
5、所述中药特征模型构建模块用于构建中药特征模型，识别药材中有效成分对近视治疗的贡献成分，提取组合药材中各个具有贡献成分的药材的药材特征；
6、所述提取相关系数计算模块用于量化组合中药中各个药材的药材特征与其提取效果之间的关系；
7、所述待提取中药匹配模块用于根据用户需求和中药特征模型，智能匹配组合药材中的药材成分比例；
8、所述微波辅助提取监测模块用于实时监测提取过程中有效成分的提取效率并执行相应的提取参数反馈调节策略。
9、具体地，所述中药数据采集模块包括：物理特性采集单元及微波响应特性采集单元；所述物理特性采集单元用于获取中药材中细胞壁的厚度数据、药材孔隙度数据、药材表面积数据及药材表面扫描图像数据；所述微波响应特性采集单元用于采集历史提取组合药材中各个药材的药材比例、组合药材历史提取过程中的微波辅助提取参数及组合药材提取获得的各个有效成分浓度。
10、具体地，所述中药特征模型构建模块用于运行如下具体步骤：
11、s21：提取中药数据采集模块中采集到的药材基础数据，并计算药材的衍生特征因子，所述衍生特征因子包括：细胞壁厚度衍生特征因子、孔隙度衍生特征因子及药材表面积衍生特征因子；
12、其中，细胞壁厚度衍生特征因子fcell的计算策略为：
13、d为药材细胞壁厚度，d0为药材细胞壁的目标厚度，k为细胞壁厚度对药材提取效率的影响度，c表示预处理因子；
14、孔隙度衍生特征因子fpo的计算策略为：
15、k为药材表面孔隙度；ρ为药材密度；p为药材颗粒大小；
16、药材表面积衍生特征因子fsa的计算策略为：
17、n为药材表面扫描图像数据中像素点的总数；s为药材表面积，xsn表示药材表面扫描图像数据中第n个像素点的像素值，xsmax，xsmin分别为药材表面扫描图像数据中的像素最大值点和像素最小值点；
18、s22：提取所述微波响应特性采集单元采集获得的历史提取组合药材中各个药材的药材比例、组合药材历史提取过程中的微波辅助提取参数及组合药材提取获得的各个有效成分浓度，将所述数据组合构成组合药材的历史提取特征向量集合，同时将组合药材的历史提取特征向量集合按照9：1的比例分为训练集与测试集。
19、具体地，所述中药特征模型构建模块的运行策略还包括：
20、s23：将单个种类的药材的衍生特征因子组合为特征向量的形式，获得组合药材中各个种类的药材的基础特征向量集合；
21、s24：构建中药特征模型，其中，所述中药特征模型包括：输入层、隐藏层和输出层；所述中药特征模型的输入为组合药材中各个种类的药材的基础特征向量集合及组合药材的历史提取特征向量集合；所述隐藏层包括8个10×10的卷积核；所述输出层的输出为组合药材提取获得的各个有效成分浓度的预测值；
22、s25：对组合药材中各个种类的药材的基础特征向量集合及组合药材的历史提取特征向量集合进行标准化处理，使用中药特征模型提取药材特征；
23、s26：利用隐藏层中的神经元进行卷积计算，具体为：
24、
25、其中，为第l个隐藏层第j个神经元的输出；
26、为第l-1个隐藏层第i个神经元的激活值；为第l个隐藏层第j个神经元的偏置项；为从第l-1个隐藏层第i个神经元到第l个隐藏层第j个神经元的贡献权重；m为隐藏层中神经元的总数；
27、s27：利用测试集对所述中药特征模型进行测试，直至预测准确度之和达到收敛时停止训练。
28、具体地，所述提取相关系数计算模块的运行策略包括：
29、s31：提取各个有效成分浓度的预测值随提取时长的母变化曲线、微波辅助提取功率及微波辅助提取温度随提取时长的母变化曲线；
30、s32：截取各个有效成分浓度的预测值相差不超过百分之五的多个组合中药微波辅助提取过程，同步提取截取获得的多个组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随提取时长的子变化曲线、微波辅助提取功率及微波辅助随提取温度随提取时长的子变化曲线；
31、s33：将组合中药微波辅助提取过程中微波辅助提取功率和微波辅助提取温度随提取时长的子变化曲线进行分离，取微波辅助提取功率对应的组合中药微波辅助提取过程，构成微波辅助提取功率的干扰集合，取微波辅助提取功率的干扰集合中的微波辅助提取功率调节量和组合中药微波辅助提取过程中各个有效成分浓度的预测值随提取时间的变化量；
32、其中，微波辅助提取功率调节量的集合为：
33、其中，v为集合a中组合中药的总数；的上标g表示本次组合中药微波辅助提取过程对应的微波辅助提取功率，下标表示第v个组合中药微波辅助提取过程，即为第v个组合中药微波辅助提取过程的微波辅助提取功率；
34、其中，微波辅助提取功率的干扰集合中，组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合为：其中的上标表示本次组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值，下标表示第v个组合中药微波辅助提取过程，为第v个组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值的有效量；
35、s34：将微波辅助提取功率调节量的集合a及组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合a′导入微波辅助提取功率对应的提取相关系数计算策略中，计算获取微波辅助提取功率对应的提取相关系数，所述微波辅助提取功率对应的提取相关系数计算策略具体为：
36、其中，分别为微波辅助提取功率调节量的集合a及组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合a′的数据量均值。
37、具体地，所述提取相关系数计算模块的运行策略还包括：
38、s35：提取组合中药微波辅助提取过程中分离获得的微波辅助提取温度随提取时长的子变化曲线；
39、s36：截取微波辅助提取功率相同的组合中药微波辅助提取过程，设为微波辅助随提取温度的干扰集合，取微波辅助随提取温度的干扰集合中的微波辅助提取温度的调节量和组合中药微波辅助提取过程中各个有效成分浓度的预测值随提取时间的变化量；
40、其中，微波辅助提取温度调节量的集合为：
41、其中，u为集合b中组合中药的总数；的上标te表示本次组合中药微波辅助提取过程对应的微波辅助提取温度，下标表示第u个组合中药微波辅助提取过程，即为第u个组合中药微波辅助提取过程的微波辅助提取温度；
42、其中，微波辅助随提取温度的干扰集合中，组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合为：其中的上标表示本次组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值，下标表示第u个组合中药微波辅助提取过程，为第u个组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值的有效量；
43、s37：将微波辅助提取温度调节量的集合b及组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合b′导入微波辅助提取温度对应的提取相关系数计算策略中，计算获取微波辅助提取温度对应的提取相关系数，所述微波辅助提取温度对应的提取相关系数计算策略具体为：
44、其中，分别为微波辅助提取温度调节量的集合b及组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合b′的数据量均值。
45、具体地，所述提取相关系数计算模块的运行策略还包括：
46、s38：提取药材的衍生特征因子，并计算组合药材的综合衍生特征因子φ，计算公式为：其中，x为下标，表示组合药材中第x类药材，x为组合药材中药材类别总数；α1,α2,α3分别为药材的衍生特征因子的综合比例系数；fcell,x,fpo,x,fsa,x分别表示第x类药材的细胞壁厚度衍生特征因子、孔隙度衍生特征因子及药材表面积衍生特征因子；
47、s39：提取微波辅助提取温度和微波辅助提取功率均相同的组合中药微波辅助提取过程；
48、取组合药材的综合衍生特征因子对应的组合中药微波辅助提取过程，构成组合药材的综合衍生特征因子的干扰集合；
49、取组合药材的综合衍生特征因子的干扰集合中的综合衍生特征因子和组合中药微波辅助提取过程中各个有效成分浓度的预测值随提取时间的变化量；
50、其中，综合衍生特征因子的集合为：其中，e为集合φ中组合中药的总数，的上标φ表示本次组合中药微波辅助提取过程对应的综合衍生特征因子，下标表示第e个组合中药微波辅助提取过程，即为第e个组合中药微波辅助提取过程的综合衍生特征因子；
51、其中，组合药材的综合衍生特征因子的干扰集合中，组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合为：其中的上标表示本次组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值，下标表示第e个组合中药微波辅助提取过程，为第e个组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值的有效量；
52、s310：将组合药材的综合衍生特征因子的集合φ及组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合w′导入综合衍生特征因子对应的提取相关系数计算策略中，计算获取综合衍生特征因子对应的提取相关系数，所述综合衍生特征因子对应的提取相关系数γφ计算策略具体为：
53、其中，分别为组合药材的综合衍生特征因子的集合φ及组合中药微波辅助提取过程对应的各个有效成分浓度的预测值随时间变化的有效量集合w′中数据量的均值。
54、具体地，所述微波辅助提取监测模块包括提取效率计算单元、提取效率监测单元及反馈调节单元；
55、所述提取效率计算单元中组合药材有效成分的提取效率η的计算策略具体如下：
56、
57、其中，ndt为正在被提取的组合药材中已经提取获得的有效成分浓度；ndmb为正在被提取的组合药材中有效成分的目标值；
58、为整体提取相关系数，
59、其中，ε1,ε2,ε3分别为提取相关系数的影响比例因子。
60、具体地，所述提取效率监测单元的监测策略包括：
61、s51：监测有效成分浓度差值δnd，预设有效成分的最低有效阈值，当有效成分浓度差值δnd大于最低有效阈值时，延长微波辅助提取时长，并继续监测，其中，
62、s52：同步计算组合药材有效成分的提取效率η与目标提取效率η0的差值为δη，预设提取效率最大承受差值；
63、当差值δη大于提取效率最大承受差值时，优先将原始微波辅助提取功率增加，并同步监测微波辅助提取容器的提取温度，当监测时段内的温度均值超过组合药材最大热解温度时，立刻减少功率至原始微波辅助提取功率，并通知工作人员进行微波辅助功率的手动调节。
64、一种存储介质，所述存储介质中存储有指令，当计算机读取所述指令时，使所述计算机执行所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统。
65、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统。
66、与现有技术相比，本发明的技术效果如下：
67、1、本发明中的中药数据采集模块通过物理特性采集单元和微波响应特性采集单元的综合数据收集，系统能够获取更全面的药材数据，包括细胞壁厚度、孔隙度、药材表面积等，通过衍生特征因子的计算和特征向量集合的建立，构建中药特征模型，为后续提取效率优化提供依据。
68、2、本发明精确量化了药材特征与提取效果的关系。通过提取不同参数下的提取效率变化，量化手段了不同参数对微波辅助提取效率的影响，解决了传统方法缺乏精确的量化手段，导致提取效果不稳定或无法充分利用药材的有效成分的问题。
69、3、本发明中的提取效率监测单元，通过精确的效率计算和实时数据监控，确保了提取过程的高效性和稳定性，自动调整功能有效地避免了过热或低效提取的问题，从而提高了整体提取效果和系统的运行可靠性。
1.用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于：所述系统包括如下模块：
2.根据权利要求1所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于，所述中药数据采集模块包括：物理特性采集单元及微波响应特性采集单元；所述物理特性采集单元用于获取中药材中细胞壁的厚度数据、药材孔隙度数据、药材表面积数据及药材表面扫描图像数据；所述微波响应特性采集单元用于采集历史提取组合药材中各个药材的药材比例、组合药材历史提取过程中的微波辅助提取参数及组合药材提取获得的各个有效成分浓度。
3.根据权利要求2所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于，所述中药特征模型构建模块用于运行如下具体步骤：
4.根据权利要求3所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于，所述中药特征模型构建模块的运行策略还包括：
5.根据权利要求4所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于，所述提取相关系数计算模块的运行策略包括：
6.根据权利要求5所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于，所述提取相关系数计算模块的运行策略还包括：
7.根据权利要求6所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于，所述提取相关系数计算模块的运行策略还包括：
8.根据权利要求7所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于，所述微波辅助提取监测模块包括提取效率计算单元、提取效率监测单元及反馈调节单元；
9.根据权利要求8所述的用于治疗近视的中药有效成分微波辅助提取系统，其特征在于，所述提取效率监测单元的监测策略包括：
