基于時(shí)間溫度指示器的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)預(yù)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于時(shí)間溫度指示器的農(nóng)產(chǎn) 品品質(zhì)預(yù)測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 時(shí)間溫度指示器（Time Temperature Indicator，簡稱TTI)是一種通過機(jī)械形變、 顏色變化或顏色移動等響應(yīng)值反映被監(jiān)測生鮮農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的智能標(biāo)簽。TTI具有成本低、結(jié) 構(gòu)簡單、可靠性高的特點(diǎn)，這使得TTI廣泛用于農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中的品質(zhì)監(jiān)測。
[0003] 根據(jù)TTI響應(yīng)值預(yù)測農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)是農(nóng)產(chǎn)品和TTI經(jīng)歷相同的時(shí)間溫度歷 史，即有效溫度相等。傳統(tǒng)的預(yù)測過程為：
[0004] Sl、依據(jù)n-th動力學(xué)方程和阿倫尼烏斯（Arrhenius)方程，確定農(nóng)產(chǎn)品的品 質(zhì)-時(shí)間-溫度動力學(xué)模型、TTI的響應(yīng)值-時(shí)間-溫度動力學(xué)模型；
[0005] S2、根據(jù)TTI響應(yīng)值、時(shí)間和TTI的響應(yīng)值-時(shí)間-溫度動力學(xué)模型計(jì)算有效溫 度；
[0006] S3、根據(jù)有效溫度以及農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)-時(shí)間-溫度動力學(xué)模型計(jì)算農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。
[0007] 利用上述方法預(yù)測準(zhǔn)確的前提之一是根據(jù)農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)-時(shí)間-溫度數(shù)據(jù)所確定 的動力學(xué)模型參數(shù)Ea、k是準(zhǔn)確的。但由于農(nóng)產(chǎn)品生理化特性的復(fù)雜性，n-th動力學(xué)方程 在擬合求反應(yīng)速率常數(shù)k時(shí)，會出現(xiàn)擬合度不高的情況。而且，在根據(jù)Arrhenius方程求活 化能Ea時(shí)，由于二次擬合，也降低了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。因此利用上述傳統(tǒng)的預(yù)測方法并不能 得到準(zhǔn)確的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提高時(shí)間溫度指示器預(yù)測農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的準(zhǔn)確 性。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于時(shí)間溫度指示器的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)預(yù)測 方法及系統(tǒng)。
[0010] 第一方面，該方法包括：
[0011] Sl、設(shè)置一溫度等差數(shù)列及與所述等差數(shù)列中每一溫度相對應(yīng)的溫度集合；
[0012] S2、根據(jù)時(shí)間溫度指示器在時(shí)刻^的響應(yīng)值，計(jì)算時(shí)間溫度指示器所經(jīng)歷溫度歷 程的有效溫度；
[0013] S3、確定所述有效溫度所屬的溫度集合，計(jì)算所述有效溫度對每一個(gè)所述所屬的 溫度集合的隸屬度值；
[0014] S4、計(jì)算農(nóng)產(chǎn)品在所述等差數(shù)列中與每一個(gè)所述所屬的溫度集合相對應(yīng)的溫度 下，經(jīng)歷時(shí)間L時(shí)的品質(zhì)值；
[0015] S5、根據(jù)所述步驟S3中得到的各所述隸屬度值和所述步驟S4中得到的各所述品 質(zhì)值，計(jì)算農(nóng)產(chǎn)品在所述溫度歷程下時(shí)刻h時(shí)的品質(zhì)值。
[0016] 進(jìn)一步地，所述等差數(shù)列中第i個(gè)溫度1\所對應(yīng)的溫度集合斗為：
[0018] 其中，Δ T為所述等差數(shù)列的公差。
[0019] 進(jìn)一步地，所述步驟S3中確定所述有效溫度所屬的溫度集合，包括：
[0020] S31、在所述等差數(shù)列中查找與所述有效溫度Trff的差值最小且滿足T T #〈1"+1的溫度Tni和T "+1;
[0021] S32、確定與所述溫度1"相對應(yīng)的溫度集合為；及與所述溫度Tlri相對應(yīng)的溫度集 合為所述所屬的溫度集合。
[0022] 進(jìn)一步地，所述步驟S4包括：
[0023] 確定所述農(nóng)產(chǎn)品在溫度T111下的品質(zhì)-時(shí)間函數(shù)fTni(t)和在溫度T lri下的品質(zhì)-時(shí) 間函數(shù)4#·,
[0024] 計(jì)算所述品質(zhì)-時(shí)間函數(shù)的在時(shí)刻L的品質(zhì)值友(〇及所述品質(zhì)-時(shí)間函數(shù) 在時(shí)刻L品質(zhì)值f 1)。
[0025] 進(jìn)一步地，所述步驟S5采用下式計(jì)算農(nóng)產(chǎn)品在所述溫度歷程下時(shí)刻^時(shí)的品質(zhì) 值i):
[0027] 其中，I < j < 2, ^為所述有效溫度對溫度集合為^的隸屬度值，W2為所述有效溫 度對溫度集合的隸屬度值。
[0028] 進(jìn)一步地，所述步驟S2通過下式計(jì)算有效溫度Trff:
[0030] 其中，Qtti為時(shí)間溫度指示器在時(shí)刻t i的響應(yīng)值，EaS時(shí)間溫度指示器的反應(yīng)活化 能，R為氣體常數(shù)，k。為反應(yīng)速度常數(shù)。
[0031] 進(jìn)一步地，當(dāng)所述時(shí)間溫度指示器為酶型時(shí)，所述步驟S2通過下式計(jì)算有效溫度 Teff ：
[0033] 其中，X為時(shí)間溫度指示器在h時(shí)刻的顏色反應(yīng)值，a、b、c和d為常數(shù)。
[0034] 第二方面，該系統(tǒng)包括：
[0035] 設(shè)置模塊，用于設(shè)置一溫度等差數(shù)列及與所述等差數(shù)列中每一溫度相對應(yīng)的溫度 集合；
[0036] 第一計(jì)算單元，用于根據(jù)時(shí)間溫度指示器在時(shí)刻^的響應(yīng)值，計(jì)算時(shí)間溫度指示 器所經(jīng)歷溫度歷程的有效溫度；
[0037] 第二計(jì)算單元，用于確定所述有效溫度所屬的溫度集合，計(jì)算所述有效溫度對每 一個(gè)所述所屬的溫度集合的隸屬度值；
[0038] 第三計(jì)算單元，用于計(jì)算農(nóng)產(chǎn)品在所述等差數(shù)列中與每一個(gè)所述所屬的溫度集合 相對應(yīng)的溫度下，經(jīng)歷時(shí)間h時(shí)的品質(zhì)值；
[0039] 第四計(jì)算單元，用于根據(jù)第二計(jì)算單元中得到的各所述隸屬度值和第三計(jì)算單元 中得到的各所述品質(zhì)值，計(jì)算農(nóng)產(chǎn)品在所述溫度歷程下時(shí)刻^時(shí)的品質(zhì)值。
[0040] 進(jìn)一步地，所述等差數(shù)列中第i個(gè)溫度T1所對應(yīng)的溫度集合 <為：
[0042] 其中，Λ T為所述等差數(shù)列的公差。
[0043] 進(jìn)一步地，所述第二計(jì)算單元包括：
[0044] 查找單元，用于在所述等差數(shù)列中查找與所述有效溫度Trff的差值最小且滿足 K TeffCU 的溫度 T
[0045] 確定單元，用于確定與所述溫度Tni相對應(yīng)的溫度集合為;.及與所述溫度T lri相對 應(yīng)的溫度集合為所述所屬的溫度集合。
[0046] 本發(fā)明采用有效溫度對各所屬的溫度集合的隸屬度值，以及農(nóng)產(chǎn)品分別在所述等 差數(shù)列中與各所屬的溫度集合相對應(yīng)的溫度下經(jīng)歷時(shí)間h時(shí)的品質(zhì)值，計(jì)算農(nóng)產(chǎn)品在實(shí)際 溫度歷程下時(shí)刻^時(shí)的品質(zhì)值，計(jì)算過程簡單。本發(fā)明的預(yù)測方法相對于傳統(tǒng)的預(yù)測方法， 沒有采用n-th動力學(xué)方程和Arrhenius方程確定農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)-時(shí)間-溫度動力學(xué)模型 及TTI的響應(yīng)值-時(shí)間-溫度動力學(xué)模型，因此避免了因 n-th動力學(xué)方程和Arrhenius方 程擬合度不高導(dǎo)致的預(yù)測的品質(zhì)值準(zhǔn)確性低的問題。而且，本發(fā)明的預(yù)測方法也不需要二 次擬合，因此也避免了傳統(tǒng)方法中二次擬合導(dǎo)致的準(zhǔn)確性低的問題。
【附圖說明】
[0047] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0048] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明基于時(shí)間溫度指示器的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)預(yù)測方法一個(gè)實(shí)施例 的流程示意圖；
[0049] 圖2示出了溫度對各溫度集合的隸屬度函數(shù)的變化曲線圖；
[0050] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明基于時(shí)間溫度指示器的農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)預(yù)測系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例 的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051] 下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0052] 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式"一"、"一 個(gè)"、"所述"和"該"也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措 辭"包括"是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除