一种基于微生物预测模型的货架期预警系统及方法

摘要

本发明公开一种基于微生物预测模型的货架期预警系统及方法，包括货架期预警界面、预警工具箱、销售电子屏、货架期数据处理平台和传感器；货架期预警界面包括控制界面和显示界面；预警工具箱包括商品信息重置工具、货架期预警工具、电子屏展示工具；货架期数据处理平台包括数据预处理模块、商品种类和微生物预测模型库、货架期计算模块、商品货架期存储器和预警模块。本发明通过数据预处理模块对传感器监测的信息进行预处理并传输至货架期计算模块进行商品货架期计算，将数据存储至商品货架期存储器，进而分别上传至货架期预警界面和销售电子屏，实现对商品货架期的监测和预警。

说明书

 

技术领域

本发明属于食品安全货架期预警技术领域，涉及一种基于微生物预测模型的货架期预警系统及方法。

 

背景技术

货架期指在标签上规定的条件下，保持食品质量的期限。近年来，食品货架期研究引起了学者的广泛关注，现有技术亟需一种设备及方法实现食品货架期的有效监测。

食品流通过程中的环境条件是影响货架期的重要因素。微生物预测模型能够用于描述和预测微生物在特定条件下生长和存活规律，根据商品在流通环节中的环境状况信息可以预测微生物的增殖情况，从而预测商品货架期，即在不需要进行微生物检测的情况下预测微生物生长造成的商品品质变化。

基于微生物预测模型的货架期预警系统借助传感技术获取商品的温度、湿度等环境信息，根据各种食品微生物在不同环境下的特征数据进行货架期计算，并利用有线或无线传输方式将商品环境信息和货架期信息显示在销售电子屏上，能够有效实现食品质量安全的实时监测和实时预警。

 

发明内容

技术问题：本发明提供一种操作简便，设备利用率高，能实时监测并及时显示商品货架期，对食品质量安全做出快速精确的反应和预测，实现商品货架期信息共享的基于微生物预测模型的货架期预警系统及方法。       

技术方案：本发明的基于微生物预测模型的货架期预警系统，包括：

传感器，用以采集商品的环境信息并传输至数据预处理模块；

数据预处理模块，用以根据货架期计算模块发布的环境信息调用指令对接收的商品环境信息进行预处理并传输至货架期计算模块；

商品种类和微生物预测模型库，用以存储商品种类信息及不同商品的微生物预测模型和货架期计算模型；

货架期计算模块，用以根据预警模块发送的数据请求向商品货架期存储器调用微生物预测模型、货架期计算模型，向数据预处理模块调用商品环境信息，然后基于商品环境信息、微生物预测模型和货架期计算模型计算出商品的货架期，并将商品的环境信息和货架期发送给商品货架期存储器；

商品货架期存储器，一方面用以根据预警模块发送的数据清除指令清除原有数据，存储预警模块发送的待预警商品种类信息及其微生物预测模型、货架期计算模型；另一方面，用以接收、存储货架期计算模块发送的环境信息和货架期，并将其发送给预警模块；

预警模块，用以根据控制界面的指令从预警工具箱中调用工具包，向商品货架期存储器发送数据清除指令，向商品种类和微生物模型库发送数据调用指令，向商品货架期存储器和货架期计算模块发送数据请求，传递待预警商品种类信息及其微生物预测模型、货架期计算模型，采用工具包对商品货架期存储器、商品种类和微生物预测模型库的反馈信息进行处理，并将处理结果发送给显示界面；

预警工具箱，用以存储商品信息重置工具包、货架期预警工具包和电子屏展示工具包，根据货架期预警界面发布的指令提供相应工具包；

货架期预警界面，包括控制界面和显示界面，所述控制界面用以发出商品信息重置指令、选择待预警商品，发出货架期预警指令，所述显示界面用以显示商品种类信息及其实时环境信息、实时货架期。

本发明货架期预警系统的一种优选方案中，微生物预测模型为致病菌预测模型和腐败菌预测模型。

本发明货架期预警系统的一种优选方案中，预警模块中根据控制界面的指令从预警工具箱中调用工具包的具体内容为：根据商品信息重置指令调用商品信息重置工具包，对商品种类信息、数据清除信息和用户选择产生的待预警商品种类信息进行处理并发送至显示界面；

根据货架期预警指令调用货架期预警工具包，处理商品实时环境信息和实时货架期并发送至显示界面。

本发明货架期预警系统的一种优选方案中，还包括用以接收并显示货架期数据处理平台发送的商品信息、实时环境信息和实时货架期的销售电子屏，预警模块根据控制界面发出的电子屏展示指令，向预警工具箱调用电子屏展示工具包，对商品种类信息、实时环境信息和实时货架期进行处理后传输并展示在销售电子屏上。

本发明的基于微生物预测模型的货架期预警方法，包括：

用以采集商品环境信息并传输至数据预处理模块的传感器采集步骤；

用以对根据货架期计算模块发布的环境信息调用指令对接收的商品环境信息进行预处理并传输至货架期计算模块的数据预处理步骤；

用以根据预警模块的数据调用请求从商品种类和微生物预测模型库调用商品种类信息、微生物预测模型和货架期计算模型的信息传递步骤；

货架期计算步骤，根据预警模块发送的数据请求向商品货架期存储器调用微生物预测模型、货架期计算模型，向数据预处理模块调用商品环境信息，然后基于商品环境信息、微生物预测模型和货架期计算模型计算出商品的货架期，并将商品的环境信息和货架期发送给商品货架期存储器；

数据清除和存储步骤，一方面用以根据预警模块发送的数据清除指令清除原有数据，存储预警模块发送的待预警商品种类信息及其微生物预测模型、货架期计算模型；另一方面，用以接收、存储货架期计算模块发送的环境信息和货架期，并将其发送给预警模块；

预警步骤，根据控制界面的指令从预警工具箱中调用工具包，向商品货架期存储器发送数据清除指令，向商品种类和微生物模型库发送数据调用指令，向商品货架期存储器和货架期计算模块发送数据请求，传递待预警商品种类信息及其微生物预测模型、货架期计算模型，采用工具包对商品货架期存储器、商品种类和微生物预测模型库的反馈信息进行处理，并将处理结果发送给显示界面；

预警工具包调用步骤，根据商品信息重置指令从预警工具箱调用商品信息重置工具包，根据货架期预警指令从预警工具箱调用货架期预警工具包；

货架期预警界面显示步骤，根据商品信息重置指令显示商品种类信息，根据待预警商品选择指令显示待预警商品种类信息，根据货架期预警指令显示商品实时环境信息和实时货架期信息。

本发明货架期预警方法的一种优选方案中，数据预处理步骤中，对接收的商品环境信息进行预处理的内容包括格式标准化、异常数据清除、错误纠正和重复数据清除。

本发明货架期预警方法的一种优选方案中，预警步骤中根据控制界面的指令从预警工具箱中调用工具包的具体内容为：根据商品信息重置指令调用商品信息重置工具包，对商品种类信息、数据清除信息和用户选择产生的待预警商品种类信息进行处理并发送至显示界面；

根据货架期预警指令调用货架期预警工具包，处理商品实时环境信息和实时货架期并发送至显示界面。

本发明货架期预警方法的一种优选方案中，还包括用以接收并显示商品种类信息、实时环境信息、实时货架期的电子屏显示步骤，预警模块根据控制界面发出的电子屏展示指令，向预警工具箱调用电子屏展示工具包，对商品种类信息、实时环境信息和实时货架期进行处理后传输并展示在销售电子屏上。

本发明能够采集商品的温度、湿度等环境信息，利用系统内置的微生物预测模型和货架期计算模型计算商品货架期，并将商品实时环境信息和实时货架期信息显示在货架期预警界面及销售电子屏。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

（1）微生物预测模型是食品安全管理的重要工具，能够描述微生物在特定条件下的生长和存活特性。本发明中采用的商品种类和微生物预测模型库包含商品种类和相应的微生物预测模型、货架期计算模型，通过传感器对商品环境信息进行采集、数据预处理模块对数据进行预处理进而实时传输至货架期计算模块，货架期计算模块利用微生物预测模型和环境信息可计算出商品的微生物生长参数，利用货架期计算模型和微生物生长参数可以计算商品货架期，能够及时并实时监测商品货架期，对食品质量安全做出快速精确的反应和预测。

（2）本发明集管理、显示和信息采集为一体，传感器、货架期数据处理平台、预警工具箱和货架期预警界面组成便携式货架期预警终端，可用于商品加工、商品流通和商品贮藏等商品流通领域中的任一环节，终端便于移动，管理者通过终端即可选择预警商品、发布预警指令，操作简便，设备利用率高，能够随时随地实现商品预警。

（3）本发明中商品种类信息及其实时环境信息、实时货架期通过工具包处理后显示在货架期预警界面的显示界面，还可以通过无线通信技术或有线介质传输至销售电子屏，能够实现商品货架期信息共享，有助于消费者了解商品品质，促进食品安全管理。 

 

附图说明

图1为本发明的基于微生物预测模型的货架期预警系统结构示意图；

图2为本发明的货架期预警系统中货架期预警界面示意图；

图3为本发明的商品信息重置方法流程示意图；

图4为本发明的货架期预警方法流程示意图；

图5为本发明的电子屏展示方法流程示意图。

 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1和图2所示为一种基于微生物预测模型的货架期预警系统，包括传感器、货架期数据处理平台、货架期预警界面、预警工具箱和销售电子屏。

传感器，用以采集商品的温度、湿度等环境信息并传输至数据预处理模块；

货架期数据处理平台，包括数据预处理模块、商品种类和微生物预测模型库、货架期计算模块、商品货架期存储器和预警模块：

数据预处理模块，用以根据货架期计算模块发布的环境信息调用指令对接收的商品环境信息进行预处理并传输至货架期计算模块；

商品种类和微生物预测模型库，用以存储商品种类信息及不同商品的微生物预测模型和货架期计算模型，微生物预测模型为致病菌和腐败菌预测模型，致病菌如痢疾杆菌，致病性大肠杆菌、沙门氏菌；

货架期计算模块，用以根据预警模块发送的数据请求向商品货架期存储器调用微生物预测模型、货架期计算模型，向数据预处理模块调用商品环境信息，根据返回的商品微生物预测模型和温度、湿度等环境信息计算出该商品中微生物的生长参数，再将生长参数应用于货架期计算模型中计算商品货架期，并将商品的环境信息和货架期发送给商品货架期存储器；

商品货架期存储器，一方面用以根据预警模块发送的数据清除指令清除原有数据，存储预警模块发送的待预警商品种类信息及其微生物预测模型、货架期计算模型;另一方面，用以接收、存储货架期计算模块发送的环境信息和货架期，并将其发送给预警模块；

本系统中，预警模块集中处理货架期预警界面发布的数据调用和数据传输请求，统一合理安排任务线程，并利用相应工具包对接收到的信息进行处理：根据商品信息重置指令调用商品信息重置工具包，分别向商品种类和微生物预测模型库和商品货架期存储器发送商品种类信息调用请求和数据清除指令，接受反馈信息并结合工具包对其进行处理发送至货架期预警界面；

预警模块根据用户对商品的选择，向商品种类和微生物预测模型库调用相应种类商品的微生物预测模型和货架期计算模型并传输至商品货架期存储器；根据货架期预警指令调用货架期预警工具包，发送数据请求指令至货架期计算模块，接受商品货架期存储器反馈的商品货架期信息、实时环境信息并结合货架期预警工具包进行处理，发送至货架期预警界面；

预警工具箱，用以存储商品信息重置工具包、货架期预警工具包和电子屏展示工具包，根据货架期预警界面发布的指令提供相应工具包；

货架期预警界面，包括控制界面和显示界面，控制界面用以发出商品信息重置指令、选择待预警商品，发出货架期预警指令，包括商品信息重置键、货架期预警键、电子屏展示键、选择键和确认键，商品信息重置键发布商品信息重置指令，通过选择键选择待预警商品并通过确认键确认，货架期预警键发布货架期预警指令，电子屏展示键发布电子屏展示指令；显示界面用以显示商品种类信息及其实时环境信息、实时货架期。

本系统的优选实施例中，还包括用以接收并显示货架期数据处理平台发送的商品信息、实时环境信息和实时货架期的销售电子屏，预警模块根据控制界面发出的电子屏展示指令，向预警工具箱调用电子屏展示工具包，向商品货架期存储器发送商品实时货架期数据、实时环境信息调用指令，接受反馈信息并结合电子屏展示工具包进行处理后通过无线基站或有线介质传输并展示在销售电子屏上。

本系统中，传感器、货架期处理器、货架期预警界面、预警工具箱组成便携式货架期预警终端，可以预警商品种类和微生物预测模型库中包含的任一商品的货架期，其中，传感器内嵌于终端。 

本系统中，传感器可由现有的温度传感器、湿度传感器实现；数据预处理模块可应用VC++.NET或者JAVA等编程语言和处理器实现；商品种类和微生物预测模型库可使用ComBase数据库中的微生物预测模型，应用SQL Servers等数据库语言实现；商品货架期存储器可由现有的读写存储器实现；货架期计算模块和预警模块可由处理器以及相应的编程语言实现；预警工具箱可由存储器实现；货架期预警界面可由集成的显示器实现；销售电子屏可由现有的电子屏实现；无线基站可由现有的小范围发送RF无线信号的基站实现。

本发明的基于微生物预测模型的货架期预警方法，包括：

用以采集商品环境信息并传输至数据预处理模块的传感器采集步骤； 

用以对根据货架期计算模块发布的环境信息调用指令对接收的商品环境信息进行预处理并传输至货架期计算模块的数据预处理步骤；

用以根据预警模块的数据调用请求从商品种类和微生物预测模型库调用商品种类信息、微生物预测模型和货架期计算模型的信息传递步骤；

货架期计算步骤，根据预警模块发送的数据请求向商品货架期存储器调用微生物预测模型、货架期计算模型，向数据预处理模块调用商品环境信息，然后基于商品环境信息、微生物预测模型和货架期计算模型计算出商品的货架期，并将商品的环境信息和货架期发送给商品货架期存储器；

数据清除和存储步骤，一方面用以根据预警模块发送的数据清除指令清除原有数据，存储预警模块发送的待预警商品种类信息及其微生物预测模型、货架期计算模型；另一方面，用以接收、存储货架期计算模块发送的环境信息和货架期，并将其发送给预警模块；

预警步骤，根据控制界面的指令从预警工具箱中调用工具包，向商品货架期存储器发送数据清除指令，向商品种类和微生物模型库发送数据调用指令，向商品货架期存储器和货架期计算模块发送数据请求，传递待预警商品种类信息及其微生物预测模型、货架期计算模型，采用工具包对商品货架期存储器、商品种类和微生物预测模型库的反馈信息进行处理，并将处理结果发送给显示界面；

预警工具包调用步骤，根据商品信息重置指令从预警工具箱调用商品信息重置工具包，根据货架期预警指令从预警工具箱调用货架期预警工具包；

货架期预警界面显示步骤，根据商品信息重置指令显示商品种类信息，根据待预警商品选择指令显示待预警商品种类信息，根据货架期预警指令显示商品实时环境信息和实时货架期信息。

该方法还包括用以接收并显示商品种类信息、实时环境信息、实时货架期的电子屏显示步骤，预警模块根据控制界面发出的电子屏展示指令，向预警工具箱调用电子屏展示工具包，对商品种类信息、实时环境信息和实时货架期进行处理后传输并展示在销售电子屏上。

数据预处理步骤中，对接收的商品环境信息进行预处理的内容包括格式标准化、异常数据清除、错误纠正和重复数据清除。

如图3所示，商品信息重置工具工作过程包括如下步骤：

（1）用户通过货架期预警界面中的控制界面发布商品信息重置指令；

（2）货架期数据处理平台的预警模块接收并解读商品信息重置指令，向预警工具箱发送商品信息重置工具调用指令，同时向商品种类和微生物预测模型库发送数据调用请求，并向商品货架期存储器发送数据清除指令；

（3）预警工具箱返回商品信息重置工具包至预警模块；商品种类和微生物预测模型库返回商品种类信息至预警模块；商品货架期存储器清除数据，将数据清除反馈信息返回至预警模块；

（4）预警模块接收商品信息重置工具包、商品种类信息、数据清除反馈信息，然后利用工具包对商品种类信息进行处理，并将处理得到的商品种类信息和数据清除反馈信息发布至货架期预警界面；

（5）用户接收商品种类信息，通过货架期预警界面选择商品种类，发布商品种类选择指令；

（6）货架期预警界面传递商品种类选择指令至货架期数据处理平台的预警模块，预警模块向商品种类和微生物预测模型库发送数据调用请求，请求相应种类商品信息和对应的商品微生物预测模型和货架期计算模型；

（7）商品种类和微生物预测模型库返回相应种类商品信息和对应商品的微生物预测模型、货架期计算模型至预警模块；

（8）预警模块传递相应种类商品信息和对应商品的微生物预测模型、货架期计算模型至商品货架期存储器，同时结合商品信息重置工具包对商品种类信息进行处理，传递处理后的信息至货架期预警界面；

（9）货架期预警界面中的显示界面显示待预警商品信息；

（10）商品信息重置结束。

如图4所示，货架期预警工作过程包括如下步骤：

（1）用户通过货架期预警界面中的控制界面发布货架期预警指令；

（2）货架期数据处理平台的预警模块接收并解读货架期预警指令，向预警工具箱发送货架期预警工具调用指令，同时传递数据请求指令至货架期计算模块；

（3）预警工具箱返回货架期预警工具包至预警模块；货架期计算模块传递调用商品环境信息指令至数据预处理模块，同时向商品货架期存储器请求商品微生物预测模型和货架期计算模型；

（4）传感器监测商品环境，返回实时环境信息至数据预处理模块并进行数据预处理，数据预处理模块将处理后的环境信息传递至货架期计算模块；商品货架期存储器返回商品的微生物预测模型和货架期计算模型至货架期计算模块；

（5）货架期计算模块接收商品微生物预测模型和货架期计算模型以及处理后的商品实时环境信息，利用实时环境信息、微生物预测模型和货架期计算模型计算商品货架期，传递货架期数据和商品实时环境信息至商品货架期存储器进行存储；；

（6）商品货架期存储器传递商品货架期数据和商品实时环境信息至预警模块；

（7）预警模块利用预警工具包处理商品实时环境信息和实时货架期，传递处理后的商品实时环境信息和实时货架期至货架期预警界面显示；

（8）货架期预警结束。

如图5所示，电子屏展示工作过程包括如下步骤：

（1）用户通过货架期预警界面中的控制界面发布电子屏展示指令；

（2）货架期数据处理平台的预警模块接收并解读电子屏展示指令，向预警工具箱发送电子屏展示工具调用指令，同时传递数据请求指令至商品货架期存储器；

（3）预警工具箱返回电子屏展示工具包至预警模块；商品货架期存储器返回商品信息、实时环境信息及实时货架期至预警模块；

（4）预警模块利用工具包处理接收到的信息，输出处理后的信息传送至销售电子屏；

（5）销售电子屏显示接收到的商品种类信息、实时环境信息及其实时货架期；

（6）电子屏展示结束。

 

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。