CN114847217B - 一种面向水产品保活储运的方法及装置 - Google Patents

一种面向水产品保活储运的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种面向水产品保活储运的方法及装置，方法包括：采集活力表征因子变化情况和环境特征气体变化情况，构建水产品活力指数预测模型与水产品活力指数关联模型；根据水产品储运需求与样本库确定杀菌空间与温度空间调控策略；基于温度空间调控策略以及空间热流关系生成自适应包装与制冷方案，完成包装，开始储运；按照杀菌空间与温度空间调控策略进行调控，并根据水产品储运过程中环境特征气体信息计算水产品活力指数关联值，将其与水产品活力指数预测值进行比较，修正温度空间与杀菌空间；持续监测并修正，直至完成储运，并通过活力指数关联模型计算出最终的活力指数。本发明能够延缓水产品储运过程中活力指数下降，延长水产品货架期。

Description

一种面向水产品保活储运的方法及装置
技术领域
本发明涉及水产品储运技术领域，特别是涉及一种面向水产品保活储运的方法及装置。
背景技术
水产品营养价值丰富，具有高蛋白，酶活性较强且自身携带大量腐败菌，容易出现腐败变质、感染病菌等问题，在此过程中水产品从鲜活状态变为腐败状态，其活力指数逐渐下降。当前主要通过采收后的控温、气调、麻醉等方法来减缓水产品活力指数降低趋势，其中控温方法最为常用。控制温度在较低水平可以降低水产品新陈代谢，使其达到休眠或半休眠状态，从而使水产品在脱离原有生活环境后，还能存活一段时间，达到维持其活力指数的目的。
然而，当前水产品的控温保活主要存在三个问题：一是环境温度与卫生得不到保障。由于冷链发展不完善，缺乏适当的制冷设备以及设备内温度分布不均匀、温度调控不及时，难以达到储运过程各小环节的恒温低温要求。另外，水产品在控温环境中易发生病菌感染，特别是与其他水产品之间发生交叉感染，引发食品质量安全问题。二是活力指数难以判断，一方面传统的理化指标来判断水产品活力指数，操作复杂、具有破坏性，且耗时久，造成分销不及时、腐败损失，另一方面无法及时获取当前活力指数而无法及时调控。三是数据传输量过大，现有的远程监控设备将数据传送至云端进行存储与计算，数据冗余度大，造成过大的云端运算负担。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种面向水产品保活储运的方法及装置。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种面向水产品保活储运的方法，包括：
S1：采集并筛选水产品在不同杀菌空间与温度空间耦合作用下活力表征因子变化情况、采集环境特征气体变化情况，构建水产品活力指数预测模型与水产品活力指数关联模型；
S2：根据所述不同杀菌空间与温度空间下水产品的活力指数的变化值构建样本库，根据水产品储运需求与样本库确定杀菌空间与温度空间调控策略；
S3：基于所述温度空间调控策略以及空间热流关系生成自适应包装与制冷方案，完成包装，开始储运；
S4：按照所述杀菌空间与温度空间调控策略进行调控，并根据水产品储运过程中环境特征气体信息计算水产品活力指数关联值，将其与水产品活力指数预测值进行比较，修正温度空间与杀菌空间；
S5：持续监测并修正，直至完成储运，并通过活力指数关联模型计算出最终的活力指数。
优选地，所述采集并筛选水产品在不同杀菌空间与温度空间耦合作用下的活力表征因子变化情况，包括：
所述活力表征因子包括但不限于感官评价、挥发性盐基氮含量、菌落总数、糖原含量、超氧化物歧化酶含量；
所述筛选活力表征因子，具体为：xij表示第i个活力表征因子的第j个观测点，yij表示第i个活力指标的第j个观测值，随机选取k个指标，当K值小于0.1时，完成k个活力表征因子的筛选；K的计算公式如下：
Figure BDA0003677509430000021
优选地，所述环境特征气体：
所述环境特征气体包括但不限于氧气、二氧化碳等表征水产品呼吸速率的气体，氨气、硫化氢、硫醇、硫醚、甲烷、挥发性有机化合物等表征水产品腐败速率的气体体积分数随时间变化信息。
优选地，所述构建水产品活力指数预测模型与水产品活力指数关联模型，包括：
所述水产品活力指数是由筛选后的活力表征因子构建而成的；所述水产品活力指数表达式为q＝x1+x2+...+xk；其中，xk为第k个所述活力表征因子，q为所述水产品活力指数；
所述水产品活力指数预测模型的表达式为：
Figure BDA0003677509430000031
其中q(t)为水产品t时刻的活力指数，q0为初始活力指数，tn与
Figure BDA0003677509430000039
分别为温度空间与杀菌变化的时刻，/>
Figure BDA0003677509430000032
为对应温度空间下的温度，Pn为对应杀菌空间下的作用强度，qn与
Figure BDA0003677509430000033
分为tn与/>
Figure BDA0003677509430000034
时刻的活力指数，m，n为对应项比例系数；
所述水产品活力指数关联模型表达式为：
Figure BDA0003677509430000035
其中，
Figure BDA0003677509430000036
ω，θ分别为氧气、二氧化碳、腐败气体的体积分数；α为所述氧气的比例系数，β为所述二氧化碳的比例系数，γ为所述腐败气体的比例系数。
优选地，所述根据不同所述杀菌空间与温度空间下水产品的活力指数信息的变化值构建样本库，并获取水产品储运需求确定杀菌空间与温度空间调控策略，包括：
所述构建样本库，具体为：
使用模型参数构建样本矩阵Xsample：
Xsample＝[W1,W2,W3,Q1,Q2]
其中W1为所述温度空间信息数字化表示矩阵，包括所述温度调控节点、时长、每段温度等特征；W2为所述杀菌空间信息数字化表示矩阵，包括所述每段等离子模块作用强度、持续时间、调控节点等特征；W3为所述水产品储运需求信息，包括不同储运阶段的不同储运阶段的时间
Figure BDA0003677509430000037
环境温度/>
Figure BDA0003677509430000038
初始活力q0等；Q1为水产品活力指数预测模型参数矩阵，Q2为水产品活力指数关联模型参数矩阵；
构建实际储运策略矩阵Xstrategy：
Xstrategy＝[W′1,W′2,W′3,Q′1,Q′2]
输入W'3即实际储运需求，计算平均环境温度
Figure BDA0003677509430000041
遍历知识库中的W3，取W'3与W3中平均环境温度最接近的十个样本，再从中选初始活力之差绝对值最小的五个样本，将该五条样本作为参考值，分别求解变换矩阵A，令W'3＝AW3，则AW1与AW2即为温度空间与杀菌空间，通过Q'1＝AQ1则可确定水产品活力指数预测模型参数矩阵，从而计算水产品活力指数预测值，取预测值的最大值作为最终的调控策略；Q'2＝AQ2则可确定水产品活力指数关联模型参数,从而计算水产品活力指数关联值。
优选地，基于所述温度空间调控策略以及空间热流关系生成自适应包装与制冷方案，完成包装，开始储运，具体为：
所述空间热流关系具体为：
Figure BDA0003677509430000042
其中，H为蓄冷剂的焓值，ρ为蓄冷剂的密度，k为蓄冷剂的导热系数，s、m、l分别表示蓄冷剂的三态：固态、相变过程和液态；T1～T2为蓄冷剂的相变区间，cm为蓄冷剂相变时的比热容，Q为蓄冷剂的相变潜热，M为蓄冷剂的质量，R为保活装置的热阻，由自适应包装中的隔热材料和形状体积决定，kT为不同温度下空气的导热系数，k0为常数，G为冷气流量，kn为比例系数。
优选地，按照所述杀菌空间与温度空间调控策略进行调控，并根据水产品储运过程中环境特征气体信息计算水产品活力指数关联值，将其与水产品活力指数预测值进行比较，修正温度空间与杀菌空间，具体为：
根据水产品活力指数预测值与活力指数关联值修正下一段温度空间与杀菌空间，后续空间不变，具体包括：
若水产品活力指数为水产品活力指数预测值的80％～90％，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的110％，并将温度空间调整至当前温度空间的110％；
若水产品活力指数为水产品活力指数预测值的70％～60％，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的120％，并将温度空间调整至当前温度空间的130％；
若水产品活力指数低于水产品活力指数预测值的60％，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的120％，并将温度空间调整至当前温度空间的150％。
一种面向水产品保活储运的装置，应用于上述一种面向水产品保活储运的方法，所述装置包括：自适应包装、蓄冷盒、智能监控设备、等离子体杀菌模块、通风冷量控制模块和手机远程监控平台；
所述智能监控设备、等离子体杀菌模块、所述蓄冷盒均设置在所述自适应包装内；所述自适应包装具有保温隔热层，用于存放待运输的水产品；所述蓄冷盒具有相变蓄冷功能，用于对所述自适应包装内部进行降温；所述通风冷量控制模块用于调控所述自适应包装内部的温度；所述等离子体杀菌模块用于生成等离子体，对所述水产品及储运环境进行杀菌；所述远程监控平台用于输入储运需求，生成调控策略，并接收所述活力指数信息、下发杀菌温度与温度空间调控策略以及活力预测模型系数给所述智能监控设备；所述智能监控设备分别与所述等离子体杀菌模块、所述通风冷量控制模块以及所述远程监控平台通讯；所述智能监控设备按所述远程监控平台下发的调控策略与模型系数，监测所述自适应包装内的环境特征气体信息、计算活力指数信息，并控制所述等离子体杀菌模块与所述通风冷量控制模块的工作状态。
优选地，所述自适应包装包括：
所述的自适应包装大小不定，主要由水产品储运量决定；所述的自适应包装包括保温隔热层、出水孔、通风口、开口和密封盖；所述出水孔设置在所述自适应包装的侧面的底部，所述出水孔用于排出所述自适应包装中的冷却液体；所述通风口设置在所述自适应包装的侧面或顶部，所述通风口用于通入冷气；所述开口设置在所述自适应包装上，所述开口上还设置有所述密封盖；所述水产品通过所述开口放入所述自适应包装内；
所述的自适应包装中通风口的大小、数量、位置，保温隔热层的体积、厚度、材质，所述蓄冷盒的材料、形状、重量等均由空间热流关系决定；所述的自适应包装保温隔热层材料选取包括但不限于发泡聚氨酯、聚苯乙烯等保温材料；所述蓄冷盒的数量至少为一个；所述蓄冷盒的放置位置由空间热流关系决定；所述蓄冷盒中的蓄冷剂的材料包括水或气体水合物。
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：
本发明基于多传感技术、自适应包装与制冷方法、等离子体技术，集成活力预测模型与活力关联模型，实现了水产品保活储运过程的微环境动态监测与及时调控、水产品活力品质的终端运算，能够低耗无损地判断水产品的鲜活状态、水产品活力指数、调控储运环境，延长水产品货架期。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种面向水产品保活储运方法的应用流程示意图
图2为本发明提供的实施例中的装置结构示意图；
图3为本发明提供的实施例中的装置功能模块结构示意图；
图4为本发明提供的实施例中的控制流程示意图；
图5为本发明提供的实施例中的活力指数对比图。
符号说明：
1-自适应包装，2-通风口，3-智能监控设备，4-蓄冷盒，5-出水孔，6-远程监控平台，7-通风冷量控制模块，8-等离子体杀菌模块。
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。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤、过程、方法等没有限定于已列出的步骤，而是可选地还包括没有列出的步骤，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤元。
本发明的目的是提供一种面向水产品保活储运的方法及装置，能够低耗无损地判断水产品的活力指数、调控储运环境，保证水产品活力指数品质、延长水产品货架期。
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。
在一个实施例中，提供了一种面向水产品保活储运的方法，包括以下步骤：
S1：采集并筛选水产品在不同杀菌空间与温度空间耦合作用下活力表征因子变化情况、采集环境特征气体变化情况，构建水产品活力指数预测模型与水产品活力指数关联模型；
S2：根据所述不同杀菌空间与温度空间下水产品的活力指数的变化值构建样本库，根据水产品储运需求与样本库确定杀菌空间与温度空间调控策略；
S3：基于所述温度空间调控策略以及空间热流关系生成自适应包装与制冷方案，完成包装，开始储运；
S4：按照所述杀菌空间与温度空间调控策略进行调控，并根据水产品储运过程中环境特征气体信息计算水产品活力指数关联值，将其与水产品活力指数预测值进行比较，修正温度空间与杀菌空间；
S5：持续监测并修正，直至完成储运，并通过活力指数关联模型计算出最终的活力指数。
具体的，图4为本发明提供的实施例中的控制流程示意图，以牡蛎储运流程为例，如图4所示，包括以下流程：
流程1：采集并筛选水产品在不同杀菌空间与温度空间耦合作用下活力表征因子变化情况、采集环境特征气体变化情况，构建水产品活力指数预测模型与水产品活力指数关联模型。
所述的活力表征因子包括但不限于感官评价、挥发性盐基氮含量、菌落总数、糖原含量、超氧化物歧化酶含量。本实施例中，所述活力表征因子选取感官评价、挥发性盐基氮含量、菌落总数三个指标。
所述的筛选活力表征因子，具体为：xij表示第i个指标的第j个观测点，yij表示第i个指标的第j个观测值，随机选取k个指标，当K值小于0.1时，完成k个活力表征因子的筛选。应说明的是，活力表征因子的筛选可以大大降低实验复杂度，后续实验即可仅测量筛选过的活力表征因子，本实施例中以挥发性盐基氮含量作为牡蛎的活力表征因子。
Figure BDA0003677509430000081
所述环境特征气体选取氧气、二氧化碳等表征水产品呼吸速率的气体与可表征水产品腐败速率的氨气的气体体积分数随时间变化信息。
所述水产品活力指数是由筛选后的活力表征因子构建而成的；所述水产品活力指数表达式为q＝x1+x2+...+xk；其中，xk为第k个所述活力表征因子，q为所述水产品活力指数。此实施例中，仅选取挥发性盐基氮作为活力表征因子，因此q＝x1。
所述不同杀菌空间与温度空间耦合，本实施例中选用三种耦合空间，每10小时测量一次牡蛎的挥发性盐基氮含量，测量总时长为60小时：
空间①：温度空间：全程温度25℃；杀菌空间：储运开始时杀菌30分钟；
空间②：温度空间：前30h为25℃恒温，后30h为10℃恒温；杀菌空间：储运开始时杀菌30分钟。
空间③：温度空间：前30h为25℃恒温，后30h为10℃恒温；无杀菌；
等离子模块的作用强度评价方式不唯一，既可从等离子模块的固有特性选择，也可从杀菌作用效果相关参数选择，只需达到区分的目的即可。此处将储运开始时杀菌30分钟即为作用强度1，将无杀菌记为作用强度0。三种耦合空间下牡蛎的活力指数如图5所示。
基于所述的杀菌空间与温度空间构建水产品活力指数预测模型：
Figure BDA0003677509430000091
其中q(t)为水产品t时刻的活力指数，q0为初始活力指数，tn与
Figure BDA0003677509430000092
分别为温度空间与杀菌变化的时刻，/>
Figure BDA0003677509430000093
为对应温度空间下的温度，Pn为对应杀菌空间下的作用强度，qn与
Figure BDA0003677509430000094
分为tn与/>
Figure BDA0003677509430000095
时刻的活力指数，m，n为对应项比例系数。
基于所述的活力指数与环境特征气体变化构建水产品活力指数关联模型，即所述水产品活力指数关联模型：
Figure BDA0003677509430000096
其中，
Figure BDA0003677509430000097
ω，θ分别为氧气、二氧化碳、腐败气体的体积分数；α为所述氧气的比例系数，β为所述二氧化碳的比例系数，γ为所述腐败气体的比例系数。
流程2：根据所述不同杀菌空间与温度空间下水产品的活力指数的变化值构建样本库，根据水产品储运需求与样本库确定杀菌空间与温度空间调控策略。
所述构建样本库，具体为：
使用模型参数构建样本矩阵Xsample：
Xsample＝[W1,W2,W3,Q1,Q2]
其中W1为所述温度空间信息数字化表示矩阵，包括所述温度调控节点、时长、每段温度等特征；W2为所述杀菌空间信息数字化表示矩阵，包括所述每段等离子模块作用强度、持续时间、调控节点等特征；W3为所述水产品储运需求信息，包括不同储运阶段的不同储运阶段的时间
Figure BDA0003677509430000101
环境温度/>
Figure BDA0003677509430000102
初始活力q0等；Q1为水产品活力指数预测模型参数矩阵，Q2为水产品活力指数关联模型参数矩阵。
构建实际储运策略矩阵Xstrategy：
Xstrategy＝[W′1,W′2,W′3,Q′1,Q′2]
输入W'3即实际储运需求，计算平均环境温度
Figure BDA0003677509430000103
遍历知识库中的W3，取W'3与W3中平均环境温度最接近的十个样本，再从中选初始活力之差绝对值最小的五个样本，将该五条样本作为参考值，分别求解变换矩阵A，令W'3＝AW3，则AW1与AW2即为温度空间与杀菌空间，通过Q'1＝AQ1则可确定水产品活力指数预测模型参数矩阵，从而计算水产品活力指数预测值，取预测值的最大值作为最终的调控策略。Q'2＝AQ2则可确定水产品活力指数关联模型参数,从而计算水产品活力指数关联值。
流程3：基于所述温度空间调控策略以及空间热流关系生成自适应包装与制冷方案，完成包装，开始储运。
所述的空间热流关系与自适应包装设计有关。空间热流关系具体为：
Figure BDA0003677509430000111
其中，H为蓄冷剂的焓值，ρ为蓄冷剂的密度，k为蓄冷剂的导热系数，s、m、l分别表示蓄冷剂的三态：固态、相变过程和液态；T1～T2为蓄冷剂的相变区间，cm为蓄冷剂相变时的比热容，Q为蓄冷剂的相变潜热，M为蓄冷剂的质量，R为保活装置的热阻，由自适应包装中的隔热材料和形状体积决定，kT为不同温度下空气的导热系数，k0为常数，G为冷气流量，kn为比例系数。
流程4：按照所述杀菌空间与温度空间调控策略进行调控，并根据水产品储运过程中环境特征气体信息计算水产品活力指数关联值，将其与水产品活力指数预测值进行比较，修正温度空间与杀菌空间。
根据水产品活力指数预测值与活力指数关联值修正下一段温度空间与杀菌空间，后续空间不变，具体包括：
若水产品活力指数为水产品活力指数预测值的80％～90％，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的110％，并将温度空间调整至当前温度空间的110％；
若水产品活力指数为水产品活力指数预测值的70％～60％，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的120％，并将温度空间调整至当前温度空间的130％；
若水产品活力指数低于水产品活力指数预测值的60％，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的120％，并将温度空间调整至当前温度空间的150％；
流程5：持续监测并修正，直至完成储运过程，并通过活力指数关联模型计算出最终的活力指数。
本实施例还提供了一种面向水产品保活储运的装置，应用于上述一种面向水产品保活储运的方法，包括：自适应包装、蓄冷盒、通风冷量控制模块、等离子体杀菌模块、智能监控设备和远程监控平台；
图2为本发明提供的实施例中的装置示意图，如图2所示，本发明提供了一种面向水产品保活储运的装置，包括：自适应包装1、蓄冷盒4、通风冷量控制模块7、智能监控设备3、等离子体杀菌模块8和远程监控平台6；
所述智能监控设备3、等离子体杀菌模块8、所述蓄冷盒4均设置在所述自适应包装1内；所述自适应包装1具有保温隔热层，用于存放待运输的水产品；所述蓄冷盒具有相变蓄冷功能，用于对所述自适应包装1内部进行降温；所述通风冷量控制模块7用于调控所述自适应包装1内部的温度；所述等离子体杀菌模块8用于生成等离子体，对所述水产品及自适应包装1进行杀菌；所述远程监控平台6用于输入储运需求，生成调控策略，并接收所述活力指数信息、下发杀菌温度与温度空间调控策略以及活力预测模型系数给所述智能监控设备；所述智能监控设备3分别与所述等离子体杀菌模块8、所述通风冷量控制模块7以及所述远程监控平台6通讯；所述智能监控设备3按所述远程监控平台下发的调控策略与模型系数，监测所述自适应包装内的环境特征气体信息、计算活力指数信息，并控制所述等离子体杀菌模块8与所述通风冷量控制模块7的工作状态。
所述的自适应包装大小不定，主要由水产品储运量决定；所述的自适应包装包括保温隔热层、出水孔5、通风口2、开口和密封盖；所述出水孔5设置在所述自适应包装1的侧面的底部，所述出水孔5用于排出所述自适应包装1中的冷却液体；所述通风口2设置在所述自适应包装的侧面或顶部，所述通风口用于通入冷气；所述开口设置在所述自适应包装1上，所述开口上还设置有所述密封盖；所述水产品通过所述开口放入所述自适应包装1内。
所述的自适应包装中通风口的大小、数量、位置，保温隔热层的体积、厚度、材质，所述蓄冷盒的材料、形状、重量等均由空间热流关系决定；所述的自适应包装保温隔热层材料选取包括但不限于发泡聚氨酯、聚苯乙烯等保温材料；所述蓄冷盒的数量至少为一个；所述蓄冷盒的放置位置由空间热流关系决定；所述蓄冷盒中的蓄冷剂的材料包括水或气体水合物。
具体的，本实施例中提供了上述能够面向水产品保活储运的储运装置，如图2所示，包括自适应包装1、蓄冷盒4、通风冷量控制模块7、智能监控设备3、等离子体杀菌模块8和远程监控平台6。
所述的自适应包装承载所述的智能监控设备3，蓄冷盒4、等离子体杀菌模块8；所述的远程监控平台6、通风冷量控制模块7与智能监控设备3之间进行无线通信，对自适应包装内部的环境特征气体信息进行调控。所述的自适应包装具有保温隔热层，设于所述包装上的开口、打开或密封所述开口的密封盖，设于所述包装内按需求拿取的蓄冷盒，设于所述包装侧方底部的出水孔5，设于所述装置体顶部的通风口2。
进一步地，如图3所示，所述的智能监控设备3、通风冷量控制模块7以及等离子体杀菌模块8构成了监控模组，其中具体包括总体控制模块，信息获取监测模块，信息通讯模块，信息显示模块、通风冷量控制模块以及等离子体杀菌模块。所述智能监控设备3包括总体控制模块和分别与所述总体控制模块连接的信息获取监测模块、信息显示模块以及信息通讯模块；
所述信息获取监测模块用于采集所述自适应包装1内的环境特征气体信息；所述的信息获取监测模块集成了氧气传感器，氨气传感器，二氧化碳传感器，采集装置内氨气、氧气、二氧化碳的气体浓度信息；所述的信息获取监测模块获取到环境特征气体信息发送到所述总体控制模块；
所述信息显示模块设置在所述自适应包装1的外表面上，所述信息显示模块用于显示所述环境特征气体信息；所述的信息显示模块由一块3.5寸的彩色屏组成，屏幕显示当前采集到的环境参数。
所述的信息通讯模块由无线串口模块组成；所述的信息通讯模块获取到的活力指数信息通过无线串口传输方式传输的远程监控平台6。
所述总体控制模块通过所述信息通讯模块与所述远程监控平台6以及所述通风冷量控制模块7进行数据命令无线传输，所述总体控制模块还与所述等离子体杀菌模块连接；
所述总体控制模块内嵌有水产品活力指数预测模型与水产品活力指数关联模型；所述总体控制模块用于控制信息获取监测模块的监测间隔时间，信息通讯间隔时间，信息显示刷新时间，并根据所述环境特征气体信息计算活力指数，根据所述水产品活力指数预测模型计算水产品活力预测值，根据内置的调控方法、远程监控设备下发命令控制通风冷量控制模块与等离子体杀菌模块的工作状态从而调控温度空间与杀菌空间。所述总体控制模块通过信息通讯模块与通风冷量控制模块7进行无线通讯，控制通风冷量控制模块的启停与流量调控。所述的智能监控设备3控制所述的继电器的打开与关闭，从而实现杀菌空间调控。
所述的等离子体杀菌模块，由离子发生器、继电器组成，离子发生器通过线圈将低电压通过升压电路升至高电压，从而电离空气，形成电晕等离子体。
所述的通风冷量控制模块7由多路继电器控制冷量值和通风设备的打开与关闭，从而实现温度空间的调控。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明通过水产品活力指数预测模型与关联模型，以及温度空间与杀菌空间调控方案实现了水产品储运过程中活力指数的监测与调控，提高预测与控制方法灵活力指数与适应性，有效降低了水产品储运环境中的微生物感染概率，保证水产品的活力，延长水产品的货架期。
(2)本发明通过等离子体杀菌模块进行杀菌调控，通过蓄冷盒、通风冷量进行自适应包装与制冷调控，集成空间热流关系模型，充分高效利用冷源，节能环保，弥补了当前冷链系统不完善、难以实现全程冷链的缺陷。
(3)本发明通过使用监控设备进行终端计算，减少数据传输量，减轻云端压力，实现信息数据高效传输。
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。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。
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。

Claims (6)

1.一种面向水产品保活储运的方法，其特征在于，包括：
S1：采集并筛选水产品在不同杀菌空间与温度空间耦合作用下活力表征因子变化情况、采集环境特征气体变化情况，构建水产品活力指数预测模型与水产品活力指数关联模型；所述构建水产品活力指数预测模型与水产品活力指数关联模型，包括：
所述水产品活力指数是由筛选后的活力表征因子构建而成的；所述水产品活力指数表达式为q= x 1 +x 2 +...+x k ；其中，x k 为第k个所述活力表征因子，q为所述水产品活力指数；
所述水产品活力指数预测模型的表达式为：
Figure QLYQS_1
其中
Figure QLYQS_3
为水产品/>
Figure QLYQS_7
时刻的活力指数，/>
Figure QLYQS_10
为初始活力指数，/>
Figure QLYQS_4
与/>
Figure QLYQS_5
分别为温度空间与杀菌变化的时刻，/>
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为对应温度空间下的温度，/>
Figure QLYQS_11
为对应杀菌空间下的作用强度，/>
Figure QLYQS_2
与/>
Figure QLYQS_6
分为/>
Figure QLYQS_9
与/>
Figure QLYQS_12
时刻的活力指数，m，n为对应项比例系数；
所述水产品活力指数关联模型表达式为：
Figure QLYQS_13
；
其中，
Figure QLYQS_14
，/>
Figure QLYQS_15
，/>
Figure QLYQS_16
分别为氧气、二氧化碳、腐败气体的体积分数；/>
Figure QLYQS_17
为所述氧气的比例系数，
Figure QLYQS_18
为所述二氧化碳的比例系数，/>
Figure QLYQS_19
为所述腐败气体的比例系数；
S2：根据所述不同杀菌空间与温度空间下水产品的活力指数的变化值构建样本库，根据水产品储运需求与样本库确定杀菌空间与温度空间调控策略；包括：
所述构建样本库，具体为：
使用模型参数构建样本矩阵
Figure QLYQS_20
：
Figure QLYQS_21
其中
Figure QLYQS_23
为所述温度空间信息数字化表示矩阵，包括所述温度调控节点、时长、每段温度；/>
Figure QLYQS_25
为所述杀菌空间信息数字化表示矩阵，包括每段杀菌模块作用强度、持续时间、调控节点；/>
Figure QLYQS_27
为所述水产品储运需求信息，包括不同储运阶段的不同储运阶段的时间/>
Figure QLYQS_24
、环境温度/>
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、初始活力/>
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；/>
Figure QLYQS_29
为水产品活力指数预测模型参数矩阵，/>
Figure QLYQS_22
为水产品活力指数关联模型参数矩阵；
构建实际储运策略矩阵
Figure QLYQS_30
：
Figure QLYQS_31
输入
Figure QLYQS_33
即实际储运需求，计算平均环境温度/>
Figure QLYQS_39
，遍历知识库中的/>
Figure QLYQS_42
，取/>
Figure QLYQS_34
与/>
Figure QLYQS_37
中平均环境温度最接近的十个样本，再从中选初始活力之差绝对值最小的五个样本，将该五条样本作为参考值，分别求解变换矩阵A，令/>
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=A/>
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即为温度空间与杀菌空间，通过/>
Figure QLYQS_40
=A/>
Figure QLYQS_44
则可确定水产品活力指数预测模型参数矩阵，从而计算水产品活力指数预测值，取预测值的最大值作为最终的调控策略；/>
Figure QLYQS_35
=A/>
Figure QLYQS_38
则可确定水产品活力指数关联模型参数, 从而计算水产品活力指数关联值；
S3：基于所述温度空间调控策略以及空间热流关系生成自适应包装与制冷方案，完成包装，开始储运；
S4：按照所述杀菌空间与温度空间调控策略进行调控，并根据水产品储运过程中环境特征气体信息计算水产品活力指数关联值，将其与水产品活力指数预测值进行比较，修正温度空间与杀菌空间；具体为：
根据水产品活力指数预测值与活力指数关联值修正下一段温度空间与杀菌空间，后续空间不变，具体包括：
若水产品活力指数为水产品活力指数预测值的80%~90%，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的110%，并将温度空间调整至当前温度空间的110%；
若水产品活力指数为水产品活力指数预测值的70%~60%，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的120%，并将温度空间调整至当前温度空间的130%；
若水产品活力指数低于水产品活力指数预测值的60%，则将杀菌空间增加到当前杀菌空间的120%，并将温度空间调整至当前温度空间的150%；
S5：持续监测并修正，直至完成储运，并通过活力指数关联模型计算出最终的活力指数。
2.根据权利要求1所述的面向水产品保活储运的方法，其特征在于，所述采集并筛选水产品在不同杀菌空间与温度空间耦合作用下的活力表征因子变化情况，包括：
所述活力表征因子包括感官评价、挥发性盐基氮含量、菌落总数、糖原含量、超氧化物歧化酶含量；
筛选活力表征因子，具体为：
Figure QLYQS_45
表示第/>
Figure QLYQS_48
个活力表征因子的第/>
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个观测点，/>
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表示第/>
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个活力指标的第/>
Figure QLYQS_51
个观测值，随机选取/>
Figure QLYQS_52
个指标，当K值小于0.1时，完成/>
Figure QLYQS_47
个活力表征因子的筛选；K的计算公式如下：
Figure QLYQS_53
3.根据权利要求1所述的面向水产品保活储运的方法，其特征在于，所述环境特征气体：
所述环境特征气体包括表征水产品呼吸速率的气体，表征水产品腐败速率的气体体积分数随时间变化信息。
4.根据权利要求1所述的面向水产品保活储运的方法，其特征在于，基于所述温度空间调控策略以及空间热流关系生成自适应包装与制冷方案，完成包装，开始储运，具体为：
所述空间热流关系具体为：
Figure QLYQS_54
其中，
Figure QLYQS_56
为蓄冷剂的焓值，/>
Figure QLYQS_61
为蓄冷剂的密度，/>
Figure QLYQS_64
为蓄冷剂的导热系数，s、m、l分别表示蓄冷剂的三态：固态、相变过程和液态；/>
Figure QLYQS_57
~/>
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为蓄冷剂的相变区间，/>
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为蓄冷剂的相变潜热，/>
Figure QLYQS_55
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为保活装置的热阻，由自适应包装中的隔热材料和形状体积决定，/>
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为不同温度下空气的导热系数，/>
Figure QLYQS_66
为常数，/>
Figure QLYQS_58
为冷气流量，/>
Figure QLYQS_62
为比例系数。
5.一种面向水产品保活储运的装置，应用于权利要求1所述的一种面向水产品保活储运的方法，其特征在于，所述装置包括：自适应包装、蓄冷盒、智能监控设备、等离子体杀菌模块、通风冷量控制模块和手机远程监控平台；
所述智能监控设备、等离子体杀菌模块、所述蓄冷盒均设置在所述自适应包装内；所述自适应包装具有保温隔热层，用于存放待运输的水产品；所述蓄冷盒具有相变蓄冷功能，用于对所述自适应包装内部进行降温；所述通风冷量控制模块用于调控所述自适应包装内部的温度；所述等离子体杀菌模块用于生成等离子体，对所述水产品及储运环境进行杀菌；所述远程监控平台用于输入储运需求，生成调控策略，并接收所述活力指数信息、下发杀菌温度与温度空间调控策略以及活力预测模型系数给所述智能监控设备；所述智能监控设备分别与所述等离子体杀菌模块、所述通风冷量控制模块以及所述远程监控平台通讯；所述智能监控设备按所述远程监控平台下发的调控策略与模型系数，监测所述自适应包装内的环境特征气体信息、计算活力指数信息，并控制所述等离子体杀菌模块与所述通风冷量控制模块的工作状态。
6.根据权利要求5所述的一种面向水产品保活储运的装置，其特征在于，所述自适应包装包括：
所述的自适应包装大小不定，主要由水产品储运量决定；所述的自适应包装包括保温隔热层、出水孔、通风口、开口和密封盖；所述出水孔设置在所述自适应包装的侧面的底部，所述出水孔用于排出所述自适应包装中的冷却液体；所述通风口设置在所述自适应包装的侧面或顶部，所述通风口用于通入冷气；所述开口设置在所述自适应包装上，所述开口上还设置有所述密封盖；所述水产品通过所述开口放入所述自适应包装内；
所述的自适应包装中通风口的大小、数量、位置，保温隔热层的体积、厚度、材质，所述蓄冷盒的材料、形状、重量均由空间热流关系决定；所述的自适应包装保温隔热层材料选取包括发泡聚氨酯、聚苯乙烯；所述蓄冷盒的数量至少为一个；所述蓄冷盒的放置位置由空间热流关系决定；所述蓄冷盒中的蓄冷剂的材料包括水或气体水合物。
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