CN105467912A - 食用菌冷链物流监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种食用菌冷链物流监测系统,包括:多个传感器、处理器、数据传输模块及服务器;所述传感器、处理器、数据传输模块及服务器依次相连;所述传感器,用于采集食用菌冷链的物流参数信息,并将所述物流参数信息发送所述处理器;所述处理器,用于对所述物流参数信息进行融合处理,并将融合后的物流参数信息发送服务器;所述服务器,用于在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号;其中,所述物流参数信息包括:温度信息、湿度信息及气体浓度信息。上述系统满足食用菌冷链物流的高粒度要求,同时提高了预警的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及无线传感器网络技术领域,尤其涉及一种食用菌冷链物流监测系统及方法。
背景技术
食用菌含有丰富的蛋白质、维生素、矿物质,具有很高的营养价值,但在物流过程中,各种环境因素及储运时间引起品质下降或褐变腐烂,造成严重的营养流失和经济损失。冷链技术,通过温度控制,并耦合其他保鲜贮藏技术,调节物流环境,使食用菌全程处于适宜的贮藏环境,可以最大程度地减少由微生物和细菌引起的褐变,保证产品品质和质量安全,减少损耗并防止环境污染,已经成为食用菌等生鲜农产品物流主要形式和发展方向。
实现冷链物流实时监测与质量安全既是食品安全监管要求,也是冷链物流技术发展的要求。但食用菌冷链物流系统环境成分复杂,需要监测的环境参数较多,具有较强的温度、湿度、气体及振动等多源耦合特征,导致单纯应用传统的无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,简称WSN)、无线射频技术(RadioFrequencyIdentification,简称RFID)、时间温度指示器(Timetemperatureindicator,简称TTI)等技术难以满足冷链物流监测的高粒度要求。而且,由于传感器布局等问题,传感器返回的数据存在复杂度高、准确性低和模糊度高等问题,同时存在传感器网络中节点能量受限、计算能力受限的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明提供一种食用菌冷链物流监测系统及方法,满足食用菌冷链物流的高粒度要求,同时提高了预警的准确性。
第一方面,本发明提供一种食用菌冷链物流监测系统,包括:多个传感器、处理器、数据传输模块及服务器;所述传感器、处理器、数据传输模块及服务器依次相连;
所述传感器,用于采集食用菌冷链的物流参数信息,并将所述物流参数信息发送所述处理器;
所述处理器,用于对所述物流参数信息进行融合处理,并将融合后的物流参数信息发送服务器;
所述服务器,用于在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号;
其中,所述物流参数信息包括:温度信息、湿度信息及气体浓度信息。
优选地,所述传感器包括:温度传感器、湿度传感器及气体浓度传感器;
所述温度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的温度信息;
所述湿度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的湿度信息;
所述气体浓度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的氧气及二氧化碳浓度信息。
优选地,所述处理器,还用于对所述物流参数信息进行去冗余和压缩处理。
优选地,所述处理器,还用于对去冗余和压缩后的物流参数信息进行融合处理。
优选地,所述服务器,还用于根据所述融合后的物流参数信息建立耦合模型,并根据所述耦合构型确定食用菌的品质。
第二方面,本发明提供一种食用菌冷链物流监测方法,包括:
采集食用菌冷链的物流参数信息;
对所述物流参数信息进行融合处理;
在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号。
优选地,在所述对所述物流参数信息进行融合处理之前,所述方法还包括:
对所述物流参数信息进行去冗余及压缩处理;
所述对所述物流参数信息进行融合处理,包括:
对去冗余压缩后的物流参数信息进行融合处理。
优选地,所述对所述物流参数信息进行去冗余及压缩处理,包括:
根据所述物流参数信息的不确定度,分析所述物流参数信息的冗余数据;
去除所述冗余数据,并将去冗余后的物流参数信息进行压缩处理。
优选地,所述对去冗余压缩后的物流参数信息进行融合处理,包括:
根据系统状态函数及量测函数对所述冗余压缩后的物流参数信息进行T次时间递推迭代处理,T为大于等于2的整数;
将经过时间递推迭代处理的物流参数信息进行归一化处理,以得到融合后的物流参数信息。
优选地,所述方法还包括:
根据所述融合后的物流参数信息建立耦合模型,并根据所述耦合构型确定食用菌的品质。
由上述技术方案可知,本发明的食用菌冷链物流监测系统及方法,通过采集食用菌冷链的物流参数信息;对所述物流参数信息进行融合处理;在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号。由此,可满足食用菌冷链物流的高粒度要求,同时提高了预警的准确性。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的食用菌冷链物流监测系统的结构示意图;
图2为本发明另一实施例提供的食用菌冷链物流监测系统的结构示意图;
图3为本发明一实施例提供的食用菌冷链物流监测方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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、完整的描述,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的实施例,都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的食用菌冷链物流监测系统,如图1所述,本实施例的食用菌冷链物流监测系统,包括:多个传感器11、处理器12、数据传输模块13和服务器14。
所述传感器11、处理器12、数据传输模块13及服务器14依次相连;
所述传感器11,用于采集食用菌冷链的物流参数信息,并将所述物流参数信息发送所述处理器12;
所述处理器12,用于对所述物流参数信息进行融合处理,并将融合后的物流参数信息发送服务器14;
所述服务器14,用于在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号;
其中,所述物流参数信息包括:温度信息、湿度信息及气体浓度信息。
在实际应用时,上述的处理器12将物流参数信息进行融合处理后,通过上述的数据传输模块13将融合后的物流参数信息发送服务器14。
上述的传感器11包括:温度传感器、湿度传感器及气体浓度传感器;气体浓度传感器又可包括:氧气浓度传感器和二氧化碳浓度传感器。
其中,温度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的温度信息;
湿度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的湿度信息;
氧气浓度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的氧气浓度信息;
二氧化碳气体浓度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的二氧化碳浓度信息。
在处理器12接收到由各传感器11采集的食用菌冷链各部分的物流参数信息后,要先将物流参数信息进行去冗余和压缩处理。再将去冗余和压缩后的物流参数信息进行融合处理,将融合后的物流参数信息发送服务器14。
具体来说,上述的温度传感、湿度传感器及气体浓度传感器设置于食用菌冷链的各部分,用于实时采集冷链各部分的物流参数信息。在处理器11接收到采集的物流参数信息后,首先根据物流参数信息的不确定度来确定物流参数信息的冗余数据。
举例来说,上述的物流参数信息的不确定度可以下述公式确定:
U=-logp;其中,p为传感信号的不确定概率。
根据上述的公式确定物流参数信息中的冗余数据,冗余数据包括重复及突变数据,将这部分冗余数据去除后进行数据压缩。由此,可降低数据传输频率并节省节点能耗,从而延长传感器11的寿命。
上述的处理器12在将物流参数信息进行去冗余及压缩处理后还要将去冗余和压缩后的物流参数信息进行融合处理。
具体来说,可根据系统状态函数及量测函数对冗余压缩后的物流参数信息进行T次时间递推迭代处理,T为大于等于2的整数;再将经过时间递推迭代处理的物流参数信息进行归一化处理,以得到融合后的物流参数信息。
举例来说,系统状态函数可为:
xk+1=f(xk)+wk;其中,xk为第k次获取的物流参数信息,wk为系统噪声;
量测函数可为:
zk+1=h(xk+1)+vk+1;其中,zk+1为第k+1次融合后的物流参数信息,vk+1为量测噪声。
本实施例的处理器12将上述的融合处理后将物流参数信息通过数据传输模块13发送给服务器14。在实际应用时,本实施例的数据传输模块可为GPRS模块。
服务器14可根据接收的融合物流参数信息进行状态预警。具体地,在融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号。
在实际应用中,服务器14可将上述的预警信号发送监控机,以使监控人员及时调整冷链物流环境条件,保证食用菌的品质安全。或者,还可将上述的预警信号发送智能终端,以使持有该终端的监控人员进行相应操作。
此外,上述的服务器14,还用于根据所述融合后的物流参数信息建立耦合模型,并根据所述耦合模型确定食用菌的品质。
具体地,上述的服务器14,根据传感器采集的物流参数信息进行曲线拟合,从而构建食用菌冷链物流参数信息与食用菌品质的耦合模型,通过耦合模型来反应食用菌的品质,从而通过调节物流参数确保食用菌的品质安全。
本实施例的食用菌冷链物流监测系统,通过采集食用菌冷链的物流参数信息;对所述物流参数信息进行融合处理;在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号。由此,可满足食用菌冷链物流的高粒度要求,同时提高了预警的准确性。
在一种可实施的方式中,上述的食用菌冷链物流监测系统可由图2所示的各装置组成,其中,处理器可采用CC2538系统无线处理器,并且本实施例的CC2538处理器都包括射频模块,可通过射频模块进行数据的无线发送与接收;传感器可采用SHT系统传感器采集空间温度信息、湿度信息及氧气和二氧化碳浓度信息。CC2538处理器可为如图2所示的两个,其一负责采集上述各物流参数信息,其二负责对采集的各物流参数信息进行去冗余、压缩及融合处理,两处理器可共用晶振。在数据处理完成后可通过GPRS模块发送服务端进行预警处理等操作。
基于上述任一食用菌冷链物流监测系统,本发前还提供一种食用菌冷链物流监测方法,如图3所示,本实施例的食用菌冷链物流监测方法如下所述。
301、采集食用菌冷链的物流参数信息。
应该说明的是,上述的物流参数信息可为温度信息、湿度信息及气体浓度信息。
举例来说,可采用温度传感器采集食用菌冷链各部分的温度信息;采用湿度传感器采集食用菌冷链各部分的湿度信息;采用气体浓度传感器采集食用菌冷链各部分的氧气及二氧化碳浓度信息。
本实施例将冷链各部分的温度、湿度及氧气和二氧化碳浓度作为关键的物流参数信息进行采集。而上述的各物流参数的确定是根据前期大量的物流参数与食用菌品质变化的相关数据,以及多次交叉实验、菌种分离培养和关联综合试验确定出来的。因此,如在实验过程中或长期的数据调查中发现其它因素可作为影响食用菌品质的关键参数,也可将该参数作为物流参数进行信息的采集及后续的处理,本实施例不对物流参数信息的种类进行限定。
302、对所述物流参数信息进行融合处理。
在实际应用中,在上述的步骤302之前,该方法还包括图中未示出的步骤302’。
302’、对所述物流参数信息进行去冗余及压缩处理。
具体地,可根据所述物流参数信息的不确定度,分析所述物流参数信息的冗余数据;再去除所述冗余数据,并将去冗余后的物流参数信息进行压缩处理。
因此,在经过去冗余和压缩处理后,本实施例的步骤302为:
对去冗余压缩后的物流参数信息进行融合处理。
具体来说,上述的步骤302可包括图中未示出的子步骤3021和子步骤3022。
3021、根据系统状态函数及量测函数对所述冗余压缩后的物流参数信息进行T次时间递推迭代处理,T为大于等于2的整数;
3022、将经过时间递推迭代处理的物流参数信息进行归一化处理,以得到融合后的物流参数信息。
303、在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号。
应该说明的是,上述的预设范围指可以保证食用菌品质的物流参数的阈值。也就是说,在各物流参数信息的数据范围保持在阈值范围内可保持食用菌的品质安全。而上述的阈值范围是由长期菌种培养和反复实验中总结出的,因此,本实施例不对阈值的具体取值进行限定。
此外,本实施例的食用菌冷链物流监测方法,还包括图中未示出的步骤304。
304、根据所述融合后的物流参数信息建立耦合模型,并根据所述耦合构型确定食用菌的品质。
举例来说,食用菌的品质可包括:外观品质、内在品质及贮藏品质。其中,外观品质包括:食用菌的颜色、菌褶、菌柄长度、硬度及褐变等;内在品质包括:食用菌的蛋白质与可溶性固形物含量等;贮藏品质包括:食用菌的开伞程度、失重率、褐变指数及硬度衰减率等。
在实际操作时可采用变量分析的方式调整食用菌冷链的各物流参数的同时观察记录食用菌品质信息的变化,从而根据物流参数信息与食用菌品质变化规律拟合曲线,从而构建食用菌冷链物流参数信息与食用菌品质的耦合模型,通过耦合模型来反应食用菌的品质。
本实施例的食用菌冷链物流监测方法,通过采集食用菌冷链的物流参数信息;对所述物流参数信息进行融合处理;在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号。由此,可满足食用菌冷链物流的高粒度要求,同时提高了预警的准确性。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种食用菌冷链物流监测系统,其特征在于,所述系统包括:多个传感器、处理器、数据传输模块及服务器;所述传感器、处理器、数据传输模块及服务器依次相连;
所述传感器,用于采集食用菌冷链的物流参数信息,并将所述物流参数信息发送所述处理器;
所述处理器,用于对所述物流参数信息进行融合处理,并将融合后的物流参数信息发送服务器;
所述服务器,用于在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号;
其中,所述物流参数信息包括:温度信息、湿度信息及气体浓度信息。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述传感器包括:温度传感器、湿度传感器及气体浓度传感器;所述温度传感器、湿度传感器及气体浓度传感器分别与所述处理器连接;
所述温度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的温度信息;
所述湿度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的湿度信息;
所述气体浓度传感器,用于采集食用菌冷链各部分的氧气及二氧化碳浓度信息。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述处理器,还用于对所述物流参数信息进行去冗余和压缩处理。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述处理器,还用于对去冗余和压缩后的物流参数信息进行融合处理。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述服务器,还用于根据所述融合后的物流参数信息建立耦合模型,并根据所述耦合构型确定食用菌的品质。
6.一种食用菌冷链物流监测方法,其特征在于,所述方法包括:
采集食用菌冷链的物流参数信息;
对所述物流参数信息进行融合处理;
在所述融合后的物流参数信息超过预设范围时发出预警信号。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在所述对所述物流参数信息进行融合处理之前,所述方法还包括:
对所述物流参数信息进行去冗余及压缩处理;
所述对所述物流参数信息进行融合处理,包括:
对去冗余压缩后的物流参数信息进行融合处理。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述对所述物流参数信息进行去冗余及压缩处理,包括:
根据所述物流参数信息的不确定度,分析所述物流参数信息的冗余数据;
去除所述冗余数据,并将去冗余后的物流参数信息进行压缩处理。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述对去冗余压缩后的物流参数信息进行融合处理,包括:
根据系统状态函数及量测函数对所述冗余压缩后的物流参数信息进行T次时间递推迭代处理,T为大于等于2的整数;
将经过时间递推迭代处理的物流参数信息进行归一化处理,以得到融合后的物流参数信息。
10.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据所述融合后的物流参数信息建立耦合模型,并根据所述耦合构型确定食用菌的品质。
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