CN106680441A - 一种便携式肉质检测器、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种便携式肉质检测器、系统和方法，解决肉质检测设备大、操作复杂、成本高的问题。便携式肉质检测器包括氨气传感器、温湿度传感器、微控制单元；微控制单元控制氨气传感器和温湿度传感器，产生氨气传感数据和温湿度传感数据。便携式肉质检测系统包含上位机和便携式肉质检测器；上位机包含无线通信接口、处理器、数据库、显示单元；接收氨气浓度数据和温湿度数据，产生浓度修正数据，比对氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息。肉质检测方法包含以下步骤：用氨气传感器获得氨气浓度数据；用温湿度传感器获得温湿度数据；对氨气浓度数据进行修正；比对氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息。

Description

一种便携式肉质检测器、系统和方法

技术领域

本申请涉及食品卫生领域的肉质检测技术，尤其涉及一种便携式肉质检测器。

背景技术

传统的肉类新鲜度检验主要包括主观评判、理化实验和微生物测定等。主观评判借助人体的嗅觉和视觉等感官，对肉类的色泽、气味等进行判断。该方式虽然快捷、简便，但检验结果主观性强，结果不够准确。理化实验主要建立在肉类腐败分解产生的特殊化学物质的测定。微生物法通过测定肉类中细菌总数来反应肉类腐败变质程度。上述两种方式都必须在实验室进行、操作复杂、消耗时间长。目前相关部门主要按照《肉与肉制品卫生标准分析方法》进行测定，该方法操作复杂且耗时较长，不能满足快速无损检测要求。

在肉质检测领域，具有代表性的电子鼻技术是利用可见光/近红外光谱技术和气体传感器技术的肉质检测系统。例如德国的Kay Sowoidnich等设计的手持式拉曼检测装置；美国的Michael S.Wiederoder等开发的随身携带式高光谱成像系统、英国Aromascan公司的数字气味分析系统和浙江大学的金属氧化物传感器阵列。这种肉质检测系统都单独配备了电脑，体积大，成本高，操作复杂，并不能直接应用到消费者对肉质的检测上。而且，以上肉类检测仪器都是针对肉品加工及销售行业而研发设计，很少有消费者自己使用的肉质检测仪器。上述检测仪器对于家庭而言，成本高、操作复杂、使用不便。

发明内容

一种便携式肉质检测器、系统和方法，解决传统肉质检测设备体积巨大、操作复杂、配备成本高的问题。

本申请实施例提供一种便携式肉质检测器，包括氨气传感器、温湿度传感器、微控制单元；所述氨气传感器，用于感知氨气浓度，输出氨气传感信号；所述温湿度传感器，用于感知环境温湿度，输出温湿度传感信号；所述微控制单元，用于启动所述氨气传感器，接收所述氨气传感信号，生成氨气浓度数据；启动所述温湿度传感器，接收所述温湿度传感信号、生成温湿度数据。

优选地，所述氨气传感器为贴片式氨气传感器。

优选地，所述温湿度传感器为HTU21D型温湿度传感器。

优选地，所述便携式肉质检测器包含外壳，所述外壳靠近所述氨气传感器的部位有通气孔。进一步地，所述便携式肉质检测器，还包含印制电路板，所述氨气传感器位于所述印制电路板的端部。

优选地，所述便携式肉质检测器包含第一无线通信接口；所述第一无线通信接口，用于按照无线通信协议输出所述氨气浓度数据和温湿度数据。

进一步优选地，所述便携式肉质检测器包含提示或显示装置，所述微处理器，用于根据所述温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；还用于比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信号。

本发明实施例还提供一种便携式肉质检测系统，包含上位机和本发明任意一项包含第一无线通信接口的实施例所述便携式肉质检测器；所述移动终端包含第二无线通信接口、处理器、数据库、显示单元；所述第二无线通信接口，用于按照所述无线通信协议接收所述氨气浓度数据、温湿度数据；所述处理器，用于根据所述温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息；所述数据库，包含一种或多种肉类的经验数据；所述经验数据包含与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据；所述显示单元，用于显示所述肉质新鲜度标识信息。

本发明实施例还提供一种肉质检测方法，包含以下步骤：

用氨气传感器贴近待检测的肉类，产生氨气传感信号，获得氨气浓度数据；

用温湿度传感器检测环境温湿度，产生温湿度传感信号，获得温湿度数据；

用所述温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；

比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息；所述经验数据，包含与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：针对家庭应用的特殊需求，本专利通过改良传统复杂肉质检测系统，提出一种基于微型氨气传感器的便携式肉质检测器“电鼻子”，可实现对肉质进行简单测量，并给出肉品好坏的定性判断。解决了传统肉质检测设备体积巨大、操作复杂、配备成本高的问题。便于获得准确的检测结果、成本低廉、体积小巧，便于消费者使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为便携式肉质检测器的实施例框图；

图2为便携式肉质检测器带有第一无线接口的实施例框图；

图3为便携式肉质检测器外壳和印制电路板装配示意图；

图4为便携式肉质检测系统示意图；

图5为肉质检测方法流程图；

图6为本发明肉质检测方法的另一实施例流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

目前检验检疫部门主要按照《肉与肉制品卫生标准分析方法》对肉制品进行检验。该方法以挥发性盐基总氮(TVB-N)为肉品新鲜度检测指标，其含量与肉品腐败程度成正比。然而TVB-N的测定操作复杂，耗时较长，不能满足快速无损检测要求。肉品腐败变质过程中产生的氨气与挥发性盐基氮含量之间极为相关，相关系数达到0.917，二者之间的回归分析呈直线相关关系。因此，可以采用传感器测定氨气的浓度来判定肉类新鲜程度。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

图1为便携式肉质检测器的实施例框图。本申请实施例提供一种便携式肉质检测器，包括氨气传感器1、温湿度传感器2、微控制单元3；所述氨气传感器，用于感知氨气浓度，输出氨气传感信号；所述温湿度传感器，用于感知环境温湿度，输出温湿度传感信号；所述微控制单元，用于启动所述氨气传感器，接收所述氨气传感信号，生成氨气浓度数据；还用于启动所述温湿度传感器，接收所述温湿度传感信号、生成温湿度数据；

优选地，所述氨气传感器为贴片式氨气传感器，例如，MiCS 5914贴片式氨气传感器，该传感器尺寸为5×7×1.55mm。

优选地，温湿度传感器作用在于为氨气传感器提供温湿度补偿所必需的温湿度参数，为封装微小的HTU21D型温湿度传感器。

进一步地，所述肉质检测器包括电源模块5。作为最佳实施例，采用小型聚合物锂电池供电，USB充电方式。

本发明基于氨气传感器的便携式肉质检测器的检测过程包括数据采集、基于肉质的特征值提取及分析。进一步优选地，所述肉质检测器包含提示或显示装置9(例如液晶显示屏，指示灯，音频发生器)，所述微处理器，用于根据所述温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；还用于比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信号；所述提示或显示装置按照所述肉质新鲜度标识信号，发出人感官可识别的信息。不同肉类的蛋白质、脂肪含量不尽相同，腐败特性也不同，其释放出的氨气的浓度也不同。因此，针对不同的肉类，肉质是否腐败的判断标准也不相同。本发明实现对不同肉类的检测，并判断出肉质新鲜程度。所述经验数据，包含猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉和鱼肉等各种肉品与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据。

需要说明的是，所述氨气浓度数据，包含环境氨气浓度数据、近场氨气浓度数据、挥发氨气浓度数据，或者在其他任何情况下测试的氨气浓度数据。所述环境氨气浓度数据，是对环境空气进行测试得到的氨气浓度数据；所述近场氨气浓度数据，是所述氨气传感器贴近肉品测试得到的氨气浓度数据；

图2为便携式肉质检测器带有第一无线接口的实施例框图。优选地，所述便携式肉质检测器包含第一无线通信接口4；所述第一无线通信接口，用于按照无线通信协议输出所述氨气修正数据、温湿度数据。例如，在所述肉质检测器包含按键10、双色指示灯，按键用于启动电路工作，红色指示灯11亮；当该检测器通过所述第一无线通信接口与上位机(例如移动终端，包含手机、平板电脑)连接时，绿色指示灯12亮。优选地，所述第一无线通信接口使用蓝牙协议。

图3为便携式肉质检测器外壳和印制电路板装配示意图。优选地，所述便携式肉质检测器包含外壳71，72，所述外壳靠近所述氨气传感器的部位有通气孔8。通气孔为一个或多个。进一步地，所述便携式肉质检测器，还包含印制电路板6，所述氨气传感器位于所述印制电路板的端部。图3中表示出外壳的上壳片71和下壳片72，通气孔位于上壳片的端部，装配后，氨气传感器的位置靠近通气孔，以便能靠近待检测物。

需要说明的是，图1～3所示便携式肉质检测器实施例，用于检测肉类挥发的氨气气体浓度，从而实现肉类新鲜度判断；能实现猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉、鱼肉等肉类的肉质检测；与传统大型检测设备相区别，本发明肉质检测器不配备吸气装置，直接将检测口与肉类尽可能贴近即可。

为了进一步实现便携，肉质检测器监测结果以无线传输方式输出；例如，采用带蓝牙功能的最小控制单元MCU，将所采集的数据利用蓝牙技术传输送到上位机(例如智能移动终端)，该设计不必采用液晶显示屏，进一步节约空间；最佳地，所述便携式肉质检测器除了具备开机按键外，不在该仪器上配备任何操作按键，软件功能都通过所述上位机实现。此外，该检测器所需的其它元器件都尽量选用贴片式器件。

图4为便携式肉质检测系统示意图。本发明实施例还提供一种便携式肉质检测系统，包含上位机13和本发明任意一项实施例所述便携式肉质检测器20；图中只表示出所述便携式肉质检测器20中的第一通信接口4，其他部件如图3所示；所述上位机包含第二无线通信接口14、处理器15、数据库16、显示单元17；所述第二无线通信接口，用于按照所述无线通信协议接收所述氨气浓度数据和温湿度数据；所述处理器，用于根据所述温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，得到氨气浓度修正数据；比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息；所述数据库，包含一种或多种肉类的经验数据，所述经验数据包含与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据；所述显示单元，例如液晶显示屏，用于显示所述肉质新鲜度标识信息。

为了在实现便携式的同时保证检测性能，本专利采用，去掉了常规气体检测仪器带有的吸气装置，只需将氨气传感器尽可能接近肉类即可检测。

所述肉质检测器作为数据采集终端，将所采集的气体浓度数据上传，肉质分析在上位机(例如移动终端)实现。首先，通过肉质检测器按键开启便携式肉质检测器；通过移动终端搜索实现所述肉质检测器的无线连接；通过应用软件界面，选择设置被检测肉的种类。检测开始后，将肉质检测器的通气孔对准被测肉类、并尽可能接近。采集的数据通过无线通信接口上传至移动终端。最后，数据采集完成，得出肉质是否新鲜的定性判断。此时，所述肉质检测器不包含显示装置。作为本发明的一个实施例，所述肉质检测器长9公分，宽4.5公分，厚1.4公分，实现便携式设计。

图5为肉质检测方法流程图。本发明实施例还提供一种肉质检测方法，包含以下步骤：

步骤101、用氨气传感器贴近待检测的肉类，产生氨气传感信号，获得氨气浓度数据；

步骤102、用温湿度传感器检测环境温湿度，产生温湿度传感信号，获得温湿度数据；

步骤103、用所述温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；

步骤104、比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息；所述经验数据，包含与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据。

图6为本发明肉质检测方法的另一实施例流程图。与图5所示实施例差别是，先通过将氨气传感器暴露在检测环境中，直接测得环境中氨气含量，再将检测器尽可能贴近被测肉品，测得肉品在检测环境中挥发氨气量，二者差值即肉品实际挥发氨气量。利用该氨气挥发量，即可判断肉类是否变质。具体步骤说明如下：

步骤200、用氨气传感器测试空气中氨气含量，产生氨气传感信号，获得环境氨气浓度数据；

步骤201、用氨气传感器贴近待检测的肉类，产生氨气传感信号，获得近场氨气浓度数据；

步骤202、用所述近场氨气浓度数据与环境氨气浓度数据的差值计算挥发氨气浓度数据；所述挥发氨气浓度数据，反映肉品实际产生的氨气多少；

步骤203、用温湿度传感器检测环境温湿度，产生温湿度传感信号，获得温湿度数据；

步骤204、用所述温湿度数据对所述挥发氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；

步骤205、比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息；所述经验数据，包含与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据。

以猪肉为例。我们建立检测环境时，采集了环境数据，即环境中游离氨气浓度值。检测开始后，测得猪肉所挥发氨气值。以此得到猪肉实际挥发氨气浓度。环境的温度和湿度不同，氨气传感器所采集的数值也不同。引入与温湿度相关的修正因子，修正肉质上的挥发氨气浓度。将氨气浓度修正数据与经验数据比对，若该氨气浓度修正数据低于“新鲜”边界浓度，则肉质新鲜；若该浓度高于“变质”边界浓度，则肉类已经变质；若该浓度介于二者之间，则判定肉质不新鲜。依此，可将肉类新鲜度分为多档，如1度新鲜、2度新鲜、1度变质、2度变质等。所述新鲜边界浓度、变质边界浓度，为氨气特征浓度数据。需要说明的是：根据肉类不同，所述新鲜边界浓度、编制边界浓度也不同。

本专利设计了基于氨气传感器的便携式肉质检测器、系统和检测方法，用于实现肉类新鲜程度的自动检测。该肉质检测器主要有三方面益处。第一，该专利实现了肉质检测器的“便携式”，对常规肉质检测仪器而言，是一个跨越性设计；第二，该检测器能够对猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉、鱼肉等多种肉类做出新鲜度判定，基本满足日常生活需要；第三，消费者可通过该检测器比较出哪块肉质更为新鲜，帮助购买更新鲜的肉类。第四、与其他肉质检测系统相比，具有操作简单、体积小巧、成本低廉、准确易用等特点。该检测器长9公分、宽4.5公分，厚度1.4公分，非常适合随身携带。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式肉质检测器，其特征在于，包括氨气传感器、温湿度传感器、微控制单元；

所述氨气传感器，用于感知氨气浓度，输出氨气传感信号；

所述温湿度传感器，用于感知环境温湿度，输出温湿度传感信号；

所述微控制单元，用于启动所述氨气传感器，接收所述氨气传感信号，生成氨气浓度数据；启动所述温湿度传感器，接收所述温湿度传感信号、生成温湿度数据。

2.如权利要求1所述便携式肉质检测器，其特征在于，所述氨气传感器为贴片式氨气传感器。

3.如权利要求1所述便携式肉质检测器，其特征在于，所述温湿度传感器为HTU21D型温湿度传感器。

4.如权利要求1所述便携式肉质检测器，其特征在于，包含外壳，所述外壳靠近所述氨气传感器的部位有通气孔。

5.如权利要求4所述便携式肉质检测器，其特征在于，包含印制电路板，所述氨气传感器位于所述印制电路板的端部。

6.如权利要求1～5所述便携式肉质检测器，其特征在于，包含第一无线通信接口；所述第一无线通信接口，用于按照无线通信协议输出所述氨气浓度数据和温湿度数据。

7.如权利要求1～5所述便携式肉质检测器，其特征在于，还包含提示或显示装置；所述微处理器，用于根据所述温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；还用于比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信号。

8.一种便携式肉质检测系统，包含上位机和如权利要求6所述任意一项便携式肉质监检测器；

所述上位机包含第二无线通信接口、处理器、数据库、显示单元；

所述第二无线通信接口，用于按照所述无线通信协议接收所述氨气浓度数据和温湿度数据；

所述处理器，用于根据所输温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，得到氨气浓度修正数据；比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息；

所述数据库，包含一种或多种肉类的经验数据；所述经验数据包含与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据；

所述显示单元，用于显示所述肉质新鲜度标识信息。

9.一种肉质检测方法，其特征在于，包含以下步骤

用氨气传感器贴近待检测的肉类，产生氨气传感信号，获得氨气浓度数据；

用温湿度传感器检测环境温湿度，产生温湿度传感信号，获得温湿度数据；

用所述温湿度数据对所述氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；

比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息；所述经验数据，包含与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据。

10.一种肉质检测方法，其特征在于，包含以下步骤

用氨气传感器测试空气中氨气含量，产生氨气传感信号，获得环境氨气浓度数据；

用氨气传感器贴近待检测的肉类，产生氨气传感信号，获得近场氨气浓度数据；

用所述近场氨气浓度数据与环境氨气浓度数据的差值计算挥发氨气浓度数据；

用温湿度传感器检测环境温湿度，产生温湿度传感信号，获得温湿度数据；

用所述温湿度数据对所述挥发氨气浓度数据进行修正，产生氨气浓度修正数据；

比对所述氨气浓度修正数据和经验数据，产生肉质新鲜度标识信息；所述经验数据，包含与肉质新鲜度对应的氨气特征浓度数据。