一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法及装置

摘要

本发明涉及一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法及装置，能够针对不同初始温度下的冷链果蔬品质，建立品质指标防冻害预警与调控变化模型，并进行自适应调控，确定相应的温度环境条件，确定最佳防冻害调控方法。采用该方法及装置可以有效延长果蔬的快递保存期，同时不影响果蔬的口感、品质以及新鲜度。

说明书

技术领域

本发明涉及农产品冷链物流行业技术领域，特别是涉及一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法与装置。

背景技术

果蔬作为生鲜易腐产品，具有极高的营养价值，深受广大消费者青睐。果蔬采后极易出现褐变、失水、软化、腐烂和品质下降等问题，且不耐贮运，东北地区冬季温度常年在-10℃～-20℃左右，配送时，货物会有长达12小时的在室外的暴露期，传统的冷链运输保温方法使用的普通快递铝箔保温袋无法达到保温效果，使得生鲜果蔬存在严重的冻伤问题，无法保证生鲜农产品的品质与新鲜度，大大降低了客户的满意度。

冷链运输要求在运输全过程中，无论是装卸搬运、变更运输方式、更换包装设备等环节，都使所运输货物始终保持一定温度的运输。目前许多公司采用具有保温功能的冷藏车。但是这种方法成本极高，不适用于现在的冷链物流行业。

因此，如何设计一种保温效果好，操作简便，成本低廉的冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法与装置，成为本领域当前要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法及装置，采用该方法可使果蔬在冷链过程中不因外界环境温度降低而影响品质，改进方式保温效果好，操作简便，成本低廉。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法，包括以下步骤：

量化处理冷链果蔬品质指标，并测定在不同温度下量化处理后的冷链果蔬品质指标随时间变化的变化值；

利用温度采集装置对运输环节不同时刻多个位置处进行温度数据采集，得到第一温度数据，根据对应的所述冷链果蔬品质指标和所述第一温度数据判定果蔬冻害变化状况，若冻害变化状况为产生冻害，确定冻害位置并向用户预警；

根据预设品质指标变化量值或预计达到的品质指标值及所述果蔬冻害变化状况，对冷链过程进行多反馈调控；

利用温度采集装置对温度调控后不同时刻多个位置处进行温度数据采集，得到第二温度数据，建立在保温防冻方法下的防冻害调控变化模型；

选择所述冷链果蔬品质指标的变化值中的部分数值进行累积，直至达到所述预设品质指标变化量值或所述预计达到的品质指标值，并建立品质指标变化模型；

根据所述防冻害调控变化模型与所述品质指标变化模型建立品质指标防冻害调控变化模型，并根据所述品质指标防冻害调控变化模型进行自适应调控，确定最佳温度环境条件、保温位置及保温防冻当量调整方法。

可选的，所述冷链果蔬品质指标包括但不限于：果蔬的风味、硬度、VC含量、可溶性固形物、可滴定酸、pH值、失重率、水分含量和感官评价。

可选的，根据对应的所述冷链果蔬品质指标和所述第一温度数据判定果蔬冻害变化状况，若冻害变化状况为产生冻害，确定冻害位置并向用户预警具体包括：

记录果蔬冷链过程中内外温度差随时间变化，当内外温度差逐渐减小，且果蔬品质变化不能满足预设消费者要求及销售要求时，需要进行防冻害预警与调控。

当判定冻害产生时，通过信息预警通知用户，由用户选择防冻害调控方法，当用户无信息回馈时，默认进行自动调控。

可选的，所述温度采集装置包括：

温湿度传感探头，CC2530无线传感器和无线射频电路；所述温湿度传感探头与所述CC2530无线传感器连接，所述CC2530无线传感器与所述无线射频电路连接。

可选的，还包括测定不同温度下所述冷链果蔬品质指标变化期的实际所需作用时长；所述预计达到的品质指标值Q为能满足销售要求以及消费者所能接受的最低品质要求，具体表示为：

Q＝Q

其中，Q为预计达到的品质指标值；Q

可选的，所述根据预设品质指标变化量值或预计达到的品质指标值及所述果蔬冻害变化状况，对冷链过程进行温度调控具体包括：

通过冷链过程中包装热变形获得不同位置冻害变化情况：

h

其中，δ(a)表示包装变化挠度；α

采用保温措施用于在冷链过程中提供热量，调控温度，其中单次保温措施在位置约束下的温度上升为：

pw(x)＝b

其中，x为冷链初始温度；h为保温措施的实施高度；b

根据保温位置不同，保温措施所提供的能量不同，温度上升不同，能够根据不同的环境温度确定需要的保温措施的次数及位置。

可选的，所述利用温度采集装置对温度调控后不同时刻多个位置处进行温度数据采集，得到第二温度数据，建立在保温防冻方法下的防冻害调控变化模型具体包括：

将所述第二温度数据组成二维向量组；

用所述二维向量组表示初始温度不同时温度变化：

对所述二维向量组拟合实现使用系数表示数据序列的压缩任务：

Y＝(y(x

其中，y(x

y(x

y(x

y(x

其中，a

获得温度变化模型：

y(x)＝a

获得在保温防冻方法下的防冻害调控变化模型：

其中，x为冷链初始温度；a

并根据防冻害调控变化模型获得需要的最大保温措施次数MaxN：

可选的，选择所述冷链果蔬品质指标的变化值中的部分数值进行累积，直至达到所述预设品质指标变化量值或所述预计达到的品质指标值，并建立品质指标变化模型具体包括：

其中，λ＝前一次调控预测值/前一次调控的实际品质指标变化；s为不同品种果蔬的调整当量；Q为预计达到的品质指标值；Q

可选的，根据所述防冻害调控变化模型与所述品质指标变化模型建立品质指标防冻害调控变化模型具体包括：

q＝kexp(-((x-k

其中，k

本发明还提供了一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控装置，包括：

冷链果蔬品质变化值测定模块，用于量化处理冷链果蔬品质指标，并测定在不同温度下量化处理后的冷链果蔬品质指标随时间变化的变化值；

冻害位置确定及预警模块，用于采集运输环节不同时刻多个位置处第一温度数据，根据对应的所述冷链果蔬品质指标和所述第一温度数据判定果蔬冻害变化状况，若冻害变化状况为产生冻害，确定冻害位置并通过信息向用户预警，可由用户选择防冻害调控方法，当用户无信息回馈时，默认进行自动调控；

温度调控模块，用于根据预设品质指标变化量值或预计达到的品质指标值及所述果蔬冻害变化状况，对冷链过程进行多反馈调控；

防冻害调控变化模型建立模块，用于采集对温度调控后不同时刻多个位置处第二温度数据，根据所述第二温度及第一温度数据建立防冻害调控变化模型；

品质指标变化模型建立模块，用于选择所述冷链果蔬品质指标的变化值中的部分数值进行累积，直至达到所述预设品质指标变化量值或所述预计达到的品质指标值，并建立品质指标变化模型；

自适应调控模块，用于根据所述防冻害调控变化模型与所述品质指标变化模型建立品质指标防冻害调控变化模型，并根据所述品质指标防冻害调控变化模型进行自适应调控，确定最佳保温防冻当量调整方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法与装置，采用本发明的防冻害预警调控方法和装置，能够针对不同初始温度下的冷链果蔬品质，建立品质指标防冻害调控变化模型，构建温度环境参数调控模型，实现果蔬冷链过程环境温度的管理与调控；同时减轻环境变化对冷链果蔬品质造成的影响，改善和提高冷链果蔬品质，保证冷链果蔬的完整性及品质，提高果蔬冷链运输过程的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法流程图；

图2为本发明温度采集装置电路结构图；

图3为本发明调控前车厘子品质变化图；

图4为本发明初始温度为-15℃时调控后车厘子品质变化图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种改善冷链果蔬品质的防冻害预警调控方法与装置，能够针对不同初始温度下的冷链果蔬品质，建立品质指标防冻害调控变化模型，获得最佳保温防冻当量调整方法，确定保温措施次数及发热位置；当保温防冻方法无法满足果蔬品质要求，进行自适应参数调整以获得最佳果蔬品质防冻害预警与调控方法。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

请参阅图1，本发明提供了一种改善冷链车厘子品质的防冻害预警调控方法，包括以下步骤：

S1：确定冷链车厘子品质指标，对冷链车厘子品质指标进行量化处理，记为q值；

其中品质指标包括车厘子的果实风味、硬度、VC含量、可溶性固形物、可滴定酸、pH值、失重率、水分含量和感官评价；对冷链车厘子品质指标进行量化处理，将品质指标依据本领域技术人员所掌握的常用公式转化为数值，以便于更准确的衡量品质指标的变化情况；并测定在不同温度下冷链车厘子品质指标随时间变化的变化值Δq；

需要说明的是，冷链果蔬的品质指标包括但不限于以上的参数。

S2：利用温度采集装置对运输环节不同时刻多个位置处进行温度数据采集，得到第一温度数据，根据对应的所述冷链车厘子品质指标和所述第一温度数据判定车厘子冻害变化状况，若冻害变化状况为产生冻害，确定冻害位置并向用户预警；

其中，冻害产生判定主要通过温度采集装置记录车厘子冷链过程中内外温度差随时间变化，当内外温度差逐渐减小，以及车厘子品质变化不能满足预设消费者要求及最低销售要求，需要进行防冻害预警与调控。

当冻害变化状况为产生冻害时，通过信息预警通知用户，可由用户选择防冻害调控方法，当用户无信息回馈时，默认进行自动调控。

具体的，所述温度采集装置包括温湿度传感探头，CC2530(SOC)无线传感器，无线射频电路，所述温湿度传感探头连接CC2530(SOC)无线传感器，所述CC2530(SOC)无线传感器连接无线射频电路。温湿度探头HDC1010集成温度传感器，在非常低的功率前提下可提供优良的测量精度数字湿度传感器。其校准数据被存储在非易失闪存中，对输出数据进行校准调节处理。具体温度采集装置电路结构图如图2所示。

S3：测定不同温度下冷链车厘子品质指标变化期的实际所需作用时长t；预设品质指标变化量值ΔQ或预计达到的品质指标值Q；

其中Q为能满足销售要求以及消费者所能接受的最低品质要求，具体表示为：

Q＝Q

其中，Q

S4：根据预设品质指标变化量值ΔQ或预计达到的品质指标值Q及所述果蔬冻害变化状况，对冷链过程进行温度调控；

具体的，通过冷链过程中包装热变形获得不同位置冻害变化情况：

h

其中，δ(a)表示包装变化挠度；α

单次保温措施在位置约束下的温度上升为：

pw(x)＝b

其中，x为冷链初始温度；h为保温措施的实施高度；b

根据保温位置不同，保温措施所提供的能量不同，温度上升不同，能够根据不同的环境温度确定需要的保温措施的次数及位置。

本实施例中的保温措施主要采用发热材料用于在冷链过程中提供热量，调控温度。发热材料(尺寸：10×13cm)主要成分为铁粉、木粉、活性炭、食盐、蛭石、无纺布等。将车厘子按照包装要求放入吸塑盒中，水果上方放置一个充气薄膜后封盒。将装好的水果放置于铝箔保温袋中并进行封袋，将发热材料贴于铝箔保温袋外侧并进行封箱。根据不同环境温度调整发热材料贴数，然后将保温袋放入素盒中进行封箱并用胶带密封。

操作过程中接触发热材料的时间在一分钟左右，发热材料在起初温度仅高室温5℃左右，人体皮肤温觉的温度为20℃-47℃之间，当温度在35℃左右，人体皮肤产生温觉，在直接接触发热材料时，不会造成烫伤情况。

S5：利用温度采集装置对温度调控后不同时刻多个位置处进行温度数据采集，得到第二温度数据，建立在保温防冻方法下的防冻害调控变化模型；

具体的，将所述第二温度数据组成二维向量组；对获得的数据序列拟合实现使用系数表示数据序列的压缩任务，获得在保温防冻方法下的防冻害调控变化模型；数据采集流程包括记录冷链过程初始时间，利用二维向量组表示初始温度不同时温度变化：

利用Y＝(y(x

y(x

y(x

y(x

其中，a

获得温度变化模型：y(x)＝a

函数y(x)与数据序列的均方差误差为：

minQ(a

整理得到满足最小均方误差的方程组为：

并建立在保温防冻方法下的防冻害调控变化模型：

并根据防冻害调控变化模型获得需要的最大保温措施次数MaxN：

其中，x为冷链初始温度；a

S6：选择不同温度下随时间变化测定的Δq中的部分数值进行累积，直至达到ΔQ或Q值，并建立品质指标变化模型；

其中Δq与Q或ΔQ关系表示为：

其中，λ＝前一次调控预测值/前一次调控的实际品质指标变化；s为不同品种果蔬的调整当量；Q

S7：根据所述防冻害调控变化模型与所述品质指标变化模型建立品质指标防冻害调控变化模型具体包括：

q＝kexp(-((x-k

其中，k

基于品质指标防冻害调控变化模型，获得最佳保温防冻当量调整方法，确定发热材料贴数及发热位置；当保温防冻方法无法满足车厘子品质要求，进行自适应参数调整以获得最佳果蔬品质防冻害预警与调控方法。

观察进行防冻害预警与调控前后车厘子品质变化情况

图3为外部环境温度为-15℃下未使用发热材料的车厘子品质变化情况趋势图，另外在3个不同温度下(-10℃、-15℃和-20℃)，未贴有发热材料的车厘子品质均在1小时内均下降到0以下，原包装的铝箔保温袋保温效果不明显，仅可维持1小时左右的保温效果，水果均出现严重的冻伤现象。

进行保温防冻温度调控后的车厘子品质变化情况如图4所示，使用六贴保温材料后的车厘子品质可以在14个小时内保持品质在0以上，在一定程度上增进和改善冷链车厘子的品质指标，以工程化手段达到人为干预冷链车厘子品质变化的目的，有效减轻环境变化对冷链运输造成的影响，大大提高保温效果，成本低廉，是一种操作简单方便的冷链运输保温防冻方法，充分满足车厘子冷链物流运输过程要求。

同时，作为其他参考，当环境最低温度达到-10℃时，选择四贴发热贴，在铝箔保温袋的四周各一贴；当环境最低温度达到-15℃时，选择贴六贴发热贴，四贴贴于铝箔保温袋四周，一贴贴于保温袋底部，一贴贴于保温袋顶部；当环境最低温度达到-20℃及以下时，选择贴八贴发热贴，在保温袋的长侧两面分别贴两帖发热材料，在短侧两侧分别贴1贴发热材料，在底部贴2贴发热材料。

采用本发明所述的预警与调控方法，能够针对不同初始温度下的冷链果蔬品质，建立品质指标防冻害预警与调控变化模型，构建温度环境参数调控模型，实现果蔬冷链过程环境温度的管理与调控；同时减轻环境变化对冷链果蔬品质造成的影响，改善和提高冷链果蔬品质，保证冷链果蔬的完整性及品质，提高果蔬冷链运输过程的经济效益。

实施例2：

本发明还提供了一种改善冷链果蔬品质的防冻害调控装置，包括：

冷链果蔬品质变化值测定模块，用于量化处理冷链果蔬品质指标，并测定在不同温度下量化处理后的冷链果蔬品质指标随时间变化的变化值；

冻害位置确定及预警模块，用于利用温度采集装置对运输环节不同时刻多个位置处进行温度数据采集，得到第一温度数据，根据对应的所述冷链果蔬品质指标和所述第一温度数据判定果蔬冻害变化状况，若冻害变化状况为产生冻害，确定冻害位置并向用户预警；

温度调控模块，用于根据预设品质指标变化量值或预计达到的品质指标值及所述果蔬冻害变化状况，对冷链过程进行温度调控；

防冻害调控变化模型建立模块，用于利用温度采集装置对温度调控后不同时刻多个位置处进行温度数据采集，得到第二温度数据，建立在保温防冻方法下的防冻害调控变化模型；

品质指标变化模型建立模块，用于选择所述冷链果蔬品质指标的变化值中的部分数值进行累积，直至达到所述预设品质指标变化量值或所述预计达到的品质指标值，并建立品质指标变化模型；

自适应调控模块，用于根据所述防冻害调控变化模型与所述品质指标变化模型建立品质指标防冻害调控变化模型，并根据所述品质指标防冻害调控变化模型进行自适应调控，确定最佳保温防冻当量调整方法。

通过该装置可使果蔬在冷链过程中不因外界环境温度降低而影响品质，改进方式保温效果好，操作简便，成本低廉。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。