CN114965560A - 肉类水分流失感知方法及装置 - Google Patents

肉类水分流失感知方法及装置 Download PDF

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CN114965560A CN202210393896.9A CN202210393896A CN114965560A CN 114965560 A CN114965560 A CN 114965560A CN 202210393896 A CN202210393896 A CN 202210393896A CN 114965560 A CN114965560 A CN 114965560A
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Abstract

本发明提供一种肉类水分流失感知方法及装置，该方法包括：基于目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态；基于目标参数和温度的时空分布状态以及肉类预冷传热传质模型，获取目标肉类在预冷过程中的水分流失量；其中，肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系。本发明提供的肉类水分流失感知方法及装置，能在保证肉类安全性和完整性的前提下，更高效、更准确的实现肉类水分流失的非破坏性实时动态感知。

Description

肉类水分流失感知方法及装置
技术领域
本发明涉及肉类品质检测技术领域，尤其涉及一种肉类水分流失感知方法及装置。
背景技术
随着生活水平的提高和膳食结构的改变，人们对肉类品质提出了更高的要求。
肉类品质对温度变化较为敏感，较高的温度环境会加速肉类腐败变质，降低肉类品质，缩短肉类的货架期，并导致食源性疾病风险增加，对肉类的跨区域和跨境远程销售以及企业整体经济效益产生不利影响。因此，为有效维持或提升肉类品质，保障经济效益和社会效益，可以通过预冷将肉类的温度迅速降低至适宜的较低温度保存。
通常情况下，肉类在预冷过程中会出现水分流失的现象，而不恰当的预冷条件会造成肉类水分的加速流失，导致肉类品质下降。现有技术中，通常依赖于人工判断肉类的水分流失情况。但是，人工判断肉类的水分流失情况时受个人经验和主观性影响较大，难以准确的量化肉类的水分流失情况，并且判断效率较低。因此，如何更高效、更准确的感知肉类的水分流失是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种肉类水分流失感知方法及装置，用以解决现有技术中难以准确、高效的感知肉类的水分流失的缺陷，实现更高效、更准确的感知肉类的水分流失。
本发明提供一种肉类水分流失感知方法，包括：
获取目标数据；
基于所述目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及所述目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态；
基于所述目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、所述目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对所述目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取随时间动态变化的所述目标肉类在预冷过程中的水分流失量；
其中，所述目标数据，包括：所述目标预冷空间的环境信息和所述目标肉类的特征数据；所述肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和所述样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与所述样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；所述目标肉类与所述样本肉类的类型相同。
根据本发明提供的一种肉类水分流失感知方法，所述获取所述目标肉类在预冷过程中的水分流失量之后，还包括：
基于所述水分流失量，更新所述目标预冷空间的预冷条件。
根据本发明提供的一种肉类水分流失感知方法，所述基于所述水分流失量，更新所述目标预冷空间的预冷条件，包括：
基于所述目标肉类温度的时空分布状态，获取所述目标肉类在预冷过程中的温度离散系数，基于所述目标数据，获取所述目标肉类的预冷效率；
基于所述温度离散系数、所述预冷效率和所述水分流失量，更新所述目标预冷空间的预冷条件。
根据本发明提供的一种肉类水分流失感知方法，所述基于所述目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及所述目标预冷空间内的目标肉类温度的时空分布状态，包括：
基于所述目标数据，构建所述目标预冷空间的原始三维几何模型；
基于所述目标数据，确定所述原始三维几何模型的初始条件和边界条件，并对所述原始三维几何模型进行网格划分，获得所述目标预冷空间的三维几何模型；
基于所述三维几何模型，获取所述目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及所述目标肉类温度的时空分布状态。
根据本发明提供的一种肉类水分流失感知方法，所述基于所述目标数据，构建所述目标预冷空间的原始三维几何模型，包括：
基于所述目标数据中所述目标预冷空间的尺寸信息、所述目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息、所述制冷设备的位置信息、所述目标预冷空间内吊轨的尺寸信息、所述吊轨的位置信息以及所述目标肉类单体的三维几何模型，构建所述原始三维几何模型。
根据本发明提供的一种肉类水分流失感知方法，所述基于所述目标数据，确定所述原始三维几何模型的初始条件和边界条件，包括：
将所述目标数据中所述目标预冷空间的初始温度、所述目标预冷空间的初始湿度、所述目标预冷空间中的制冷设备的初始送风速度以及所述目标肉类的初始温度，确定为所述原始三维几何模型的初始条件，
将所述目标数据中所述目标预冷空间中的制冷设备出风口的位置，确定为所述原始三维几何模型的流体入口边界，将所述制冷设备进风口的位置确定为所述原始三维几何模型的流体出口边界，
将所述目标预冷空间内所述目标肉类所占空间确定为固体域，将所述目标肉类的密度、比热容、热导率、水分扩散系数以及水分蒸发系数，确定为所述固体域的边界条件，
将所述目标预冷空间内的非固体域确定为流体域，将空气的密度、比热容、热导率，确定为所述流体域的边界条件。
根据本发明提供的一种肉类水分流失感知方法，所述肉类预冷传热传质模型，是基于质量守恒定理、动量守恒定理和能量守恒定理，利用有限体积方法构建的。
本发明还提供一种肉类水分流失感知装置，包括：
数据获取模块，用于获取目标数据；
状态监控模块，用于基于所述目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及所述目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态；
流失感知模块，用于基于所述目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、所述目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对所述目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取随时间动态变化的所述目标肉类在预冷过程中的水分流失量；
其中，所述目标数据，包括：所述目标预冷空间的环境信息和所述目标肉类的特征数据；所述肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和所述样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与所述样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；所述目标肉类与所述样本肉类的类型相同。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述肉类水分流失感知方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述肉类水分流失感知方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述肉类水分流失感知方法。
本发明提供的肉类水分流失感知方法及装置，通过基于目标数据，获取目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态以及目标预冷空间内的目标肉类温度的时空分布状态，基于目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，获取随时间动态变化的目标肉类的水分流失量，肉类预冷传热传质模型用于描述样本预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系，目标肉类与样本肉类的类型相同，能在保证肉类安全性和完整性的前提下，更高效、更准确的实现肉类水分流失的非破坏性实时动态感知，能为预冷条件优化提供数据基础，对于提升预冷环境与肉类水分流失量之间的动态耦合感知能力，减少肉类预冷损失，提高预冷综合效益具有重要的工程应用价值与经济价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的肉类水分流失感知方法的流程示意图之一；
图2是本发明提供的肉类水分流失感知方法的流程示意图之二；
图3是本发明提供的肉类水分流失感知装置的结构示意图；
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1是本发明提供的肉类水分流失感知方法的流程示意图。下面结合图1描述本发明的肉类水分流失感知方法。如图1所示，该方法包括：步骤101、获取目标数据。
其中，目标数据，包括：目标预冷空间的环境信息和目标肉类的特征数据。
具体地，目标预冷空间内预冷的肉类为本发明提供的肉类水分流失感知方法的感知对象。可以将目标预冷空间内预冷的肉类，称为目标肉类。
需要说明的是，本发明实施例中的肉类，可以为猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉和鸭肉等。
可选地，目标肉类的类型可以为一种或多种。例如：目标肉类可以为猪肉；或者，目标肉类可以为牛肉和羊肉。猪肉极具营养价值，深受消费者喜爱，在肉类市场中占有较大比重，以下以猪肉为例，说明本发明提供的肉类品质感知方法。
目标预冷空间的环境信息，可以用于描述目标预冷空间的环境。
可选地，目标预冷空间的环境信息可以包括但不限于目标预冷空间的尺寸信息、目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息和位置信息、目标预冷空间内目标肉类的堆栈方式、目标预冷空间的初始温度、初始湿度和目标预冷空间中的制冷设备的初始送风速度，以及目标预冷空间所在地区空气的密度、比热容和热导率等。其中，目标预冷空间的初始温度、初始湿度和目标预冷空间中的制冷设备的初始送风速度，为将目标肉类放入目标预冷空间时，目标预冷空间的温度、湿度和上述制冷设备的送风速度。
可选地，目标预冷空间可以设置有若干条吊轨，用于悬挂目标肉类，目标预冷空间的环境信息还可以包括上述吊轨的尺寸信息和位置信息。目标预冷空间内目标肉类的堆栈方式可以为悬挂于上述吊轨。
目标肉类的特征数据，可以用于描述目标肉类的特征。
可选地，目标肉类的特征数据可以包括但不限于目标肉类单体的三维几何模型(猪肉胴体的三维几何模型)，以及目标肉类的初始温度、密度、比热容、热导率、水分扩散系数和水分蒸发系数，以及目标肉类的预冷时长和目标肉类的表面积等。其中，目标肉类的初始温度，为将目标肉类放入目标预冷空间时，目标肉类的温度。
本发明实施例中可以通过多种方式获取目标数据，例如：可以通过数据查询等方式，获取目标预冷空间的尺寸信息、目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息和位置信息、目标肉类单体的三维几何模型、目标肉类的密度、比热容和热导率以及目标预冷空间所在地区空气的密度、比热容和热导率等数据；或者，可以利用各类传感器(例如：温湿度传感器、风速传感器等)，获取目标预冷空间内目标内类的堆栈方式、目标预冷空间的初始温度、初始湿度和初始风速以及目标肉类的初始温度等数据。
需要说明的是，目标肉类单体的三维几何模型，可以是基于X射线计算机断层扫描技术构建的。
步骤102、基于目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态。
其中，目标参数，包括：温度、湿度和风速。
具体地，获取目标数据之后，可以基于目标数据，通过数值计算、数理统计等方式或者基于预先构建的数学模型，获取稳态下目标预冷空间内风速的时空分布状态以及瞬态下目标预冷空间内温度和湿度的时空分布状态。其中，上述目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态，可以用于描述目标预冷空间内温度、湿度和风速随时间和/或空间的变化而变化的情况。
获取目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态之后，可以通过数值计算、数理统计等方式，基于目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态，获取目标肉类在预冷过程中温度的时空分布状态。其中，上述目标肉类在预冷过程中温度的时空分布状态，可以用于描述目标肉类在预冷过程中温度随时间和/或空间的变化而变化的情况。
可选地，还可以基于设置于目标预冷空间内的各类传感器，获取目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态和/或目标肉类温度的时空分布状态。
步骤103、基于目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取目标肉类在预冷过程中的水分流失量。
其中，肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；目标肉类与样本肉类的类型相同。
具体地，由于预先构建的肉类预冷传热传质模型可以用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类在预冷过程中温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系，因此获取目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态以及目标肉类温度的时空分布状态之后，可以基于上述肉类预冷传热传质模型，获取目标肉类的水分流失量。其中，样本肉类与目标肉类的类型相同，即在目标肉类为猪肉的情况下，样本肉类亦为猪肉。
可选地，上述肉类预冷传热传质模型可以是通过周期性的获取样本肉类的水分流失量、样本预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态和样本肉类温度的时空分布状态之后，通过数值计算、数理统计等方式，或者基于深度学习的方法构建的。
可选地，上述肉类预冷传热传质模型的表现形式可以包括但不限于拟合曲线、函数或映射表等。
需要说明的是，目标肉类在预冷过程中的水分流失量是随时间动态变化的。基于目标肉类的水分流失量，还可以获取某一特定时刻目标肉类的水分流失量。
本发明实施例通过基于目标数据，获取目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态以及目标预冷空间内的目标肉类温度的时空分布状态，基于目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，获取随时间动态变化的目标肉类的水分流失量，肉类预冷传热传质模型用于描述样本预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系，目标肉类与样本肉类的类型相同，能在保证肉类安全性和完整性的前提下，更高效、更准确的实现肉类水分流失的非破坏性实时动态感知，能为预冷条件优化提供数据基础，对于提升预冷环境与肉类水分流失量之间的动态耦合感知能力，减少肉类预冷损失，提高预冷综合效益具有重要的工程应用价值与经济价值。
基于上述各实施例的内容，获取目标肉类在预冷过程中的水分流失量之后，还包括：基于水分流失量，更新目标预冷空间的预冷条件。
需要说明的是，不恰当的预冷条件会造成肉类水分的加速流失，甚至造成肉类出现冷害，影响肉类整体的预冷均匀性，进而导致肉类品质下降。预冷条件的设置通常依赖于人工经验，预冷效率不可控，并且由于现场严较为复杂、周期较长、成本较高以及效率较低的因素，难以准确的对预冷效果进行评估，进而难以科学的调控预冷条件。
本发明实施例中，获取目标肉类的水分流失量之后，可以基于上述水分流失量，通过数值计算、数理统计等方式，获取目标预冷空间的最优预冷条件，并可以基于上述最优预冷条件，对目标预冷空间的预冷条件进行更新。
本发明实施例通过基于目标肉类的水分流失量，更新目标预冷空间的预冷条件，能更准确的对预冷条件进行调控，能提高肉类的预冷效果，从而能更好的保持肉类品质。
基于上述各实施例的内容，基于水分流失量，更新目标预冷空间的预冷条件，包括：基于目标肉类温度的时空分布状态，获取目标肉类在预冷过程中的温度离散系数，基于目标数据，获取目标肉类的预冷效率。
具体地，基于目标肉类温度的时空分布状态，可以通过数值计算的方式，获取目标肉类在预冷过程中的温度离散系数。
可选地，基于目标肉类温度的时空分布状态，求解目标肉类在预冷过程中的温度离散系数的具体计算公式如下：
Figure BDA0003596574870000101
其中，Cv表示目标肉类在预冷过程中的温度离散系数；m：表示目标肉类中猪肉胴体的数量；Ti：表示目标肉类中第i个猪肉胴体的温度；Tave：表示目标肉类的平均温度。
基于目标数据，可以通过数值计算的方式获取目标肉类的预冷效率。
可选地，基于目标数据中的预冷时长和目标肉类指定位置的温度，可以通过数值计算的方式获取目标肉类的预冷效率。其中，预冷时长，为自目标肉类放入目标预冷空间的时刻起，目标肉类在目标预冷空间中进行预冷的时长。指定位置可以为猪肉胴体中大腿中心位置的温度。
基于温度离散系数、预冷效率和水分流失量，更新目标预冷空间的预冷条件。
具体地，获取目标肉类在预冷过程中的温度离散系数和目标肉类的预冷效率之后，可以基于上述温度离散系数、上述预冷效率和目标肉类的水分流失量，通过数值计算、数理统计等方式，通过对比不同预冷条件下(不同预冷温度、湿度、风速以及不同肉类胴体数量、排列方式等)的温度离散系数、预冷效率及水分流失量，获取目标预冷空间的最优预冷条件，并可以基于上述最优预冷条件，对目标预冷空间的预冷条件进行更新。
本发明实施例通过基于目标肉类温度的时空分布状态，获取目标肉类在预冷过程中的温度离散系数，基于目标数据，获取目标肉类的预冷效率，基于目标肉类的水分流失量、上述温度离散系数和上述预冷效率，更新目标预冷空间的预冷条件，能进一步提高对预冷条件进行调控的准确性。
基于上述各实施例的内容，基于目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及目标预冷空间内的目标肉类温度的时空分布状态，包括：基于目标数据，构建目标预冷空间的原始三维几何模型；
具体地，获取目标数据之后，可以基于上述目标数据进行数学建模，构建目标预冷空间的原始三维几何模型。目标预冷空间的原始三维几何模型可以用于通过数学的方式表示目标预冷空间。
基于目标数据，确定原始三维几何模型的初始条件和边界条件，并对原始三维几何模型进行网格划分，获得目标预冷空间的三维几何模型。
具体地，构建目标预冷空间的原始三维几何模型之后，可以基于目标数据确定上述原始三维几何模型的初始条件和边界条件，并可以对上述原始三维几何模型进行网格划分，获得目标预冷空间的是三维几何模型。
可选地，可以基于相对误差计算方法的网格独立性验证和时间独立性验证，分别计算不同密度网格和不同模拟时间步长对于计算准确性的影响，确定最佳网格数量和时间步。进而可以基于上述最佳网格数量和时间步，对上述原始三维几何模型进行网格划分。
基于三维几何模型，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及目标肉类温度的时空分布状态。
具体地，获得目标预冷空间的是三维几何模型，可以对目标肉类的预冷过程进行模拟，获取目标预冷空间内温度、湿度及风速的时空分布状态和目标肉类的温度时空分布状态。
可选地，基于目标预冷空间的三维几何模型获得目标预冷空间内温度、湿度及风速的时空分布状态和目标肉类的温度时空分布状态之后，还可以利用各类传感器采集验证数据，并基于验证数据对上述三维几何模型的计算精度进行验证。
可以在目标预冷空间内制冷设备的出风口位置布置风速传感器，用于获取上述制冷设备出风口处的送风风速，并可以获取上述送风风速的平均值作为上述三维几何模型的速度入口边界条件。其中，上述风速传感器的数量可以为4个。
可以在目标预冷空间内的指定位置布置风速传感器，实时监测目标预冷空间内的风速变化，每5分钟记录一次监测数据，作为上述三维几何模型的验证数据。
可以在目标预冷空间指定位置布置温湿度传感器，实时监测目标预冷空间内的温湿度变化，每5分钟记录一次监测数据，作为上述目标预冷空间的三维几何模型的验证数据。
可以将探针式无线温度传感器布置在目标肉类指定位置，实时监测上述位置的温度变化，每5分钟记录一次监测数据，作为上述三维几何模型的验证数据。
可选地，获取验证数据之后，可以基于均方根误差(Root Mean Square Error，RMSE)和平均绝对百分比误差评价(Mean Absolute Percentage Error，MAPE)，对上述三维几何模型的计算精度进行验证，具体计算公式如下：
Figure BDA0003596574870000131
Figure BDA0003596574870000132
其中，n表示验证数据的数量；yi表示第i个验证数据；
Figure BDA0003596574870000133
表示第i个基于上述三维几何模型获取到的目标预冷空间内目标参数的时空分布状态。
需要说明的是，基于各类传感器采集得到的验证数据，可以验证得到上述三维几何模型的计算精度较高。
本发明实施例通过基于目标数据，构建目标预冷空间的原始三维几何模型之后，基于目标数据确定上述原始三维几何模型的初始条件和边界条件，并对上述原始三维几何模型进行网格划分，获得目标预冷空间的三维几何模型，基于上述三维几何模型，对目标肉类的预冷过程进行模拟，获取目标预冷空间内温度、湿度及风速的时空分布状态和目标肉类的温度时空分布状态，能在无需在目标预冷空间内设置各类传感器的情况下，更准确、更高效的获取目标预冷空间内温度、湿度及风速的时空分布状态和目标肉类温度的时空分布状态，能降低肉类品质感知的成本投入。
基于上述各实施例的内容，基于目标数据，构建目标预冷空间的原始三维几何模型，包括：基于目标数据中目标预冷空间的尺寸信息、目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息、制冷设备的位置信息、目标预冷空间内吊轨的尺寸信息、吊轨的位置信息以及目标肉类单体的三维几何模型，构建原始三维几何模型。
具体地，目标数据中目标预冷空间的环境信息可以包括：目标预冷空间的尺寸信息、目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息、上述制冷设备的位置信息、目标预冷空间内吊轨的尺寸信息以及上述吊轨的位置信息。其中，目标预冷空间内设置有至少一条吊轨。上述吊轨可以用于悬挂目标肉类。基于吊轨的位置信息，可以确定吊轨的分布特征。
目标数据中目标肉类的特征信息可以包括目标肉类单体的几何模型。
相应地，基于目标预冷空间的尺寸信息、目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息、上述制冷设备的位置信息、目标预冷空间内吊轨的尺寸信息、上述吊轨的位置信息以及目标肉类单体的几何模型，可以通过数学建模的方式，构建目标预冷空间的原始三维几何模型。
可选地，目标预冷空间内的制冷设备，可以为冷风机。上述制冷设备的数量可以为一个或多个。上述制冷设备的位置信息，可以用于描述上述制冷设备在目标预冷空间中的位置。本发明实施例中对上述制冷设备的具体数量不作限定。
本发明实施例通过基于目标数据中目标数据中目标预冷空间的尺寸信息、目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息、制冷设备的位置信息、目标预冷空间内吊轨的尺寸信息、吊轨的位置信息以及目标肉类单体的三维几何模型，能更准确、更高效的构建目标预冷空间的原始三维几何模型。
基于上述各实施例的内容，基于目标数据，确定原始三维几何模型的初始条件和边界条件，包括：将目标数据中目标预冷空间的初始温度、目标预冷空间的初始湿度、目标预冷空间中的制冷设备的初始送风速度以及目标肉类的初始温度，确定为原始三维几何模型的初始条件，将目标数据中目标预冷空间中的制冷设备出风口的位置，确定为原始三维几何模型的流体入口边界，将制冷设备进风口的位置确定为原始三维几何模型的流体出口边界，将目标预冷空间内目标肉类所占空间确定为固体域，将目标肉类的密度、比热容、热导率、水分扩散系数以及水分蒸发系数，确定为固体域的边界条件，将目标预冷空间内的非固体域确定为流体域，将空气的密度、比热容、热导率，确定为流体域的边界条件。
具体地，目标数据中目标预冷空间的环境信息可以包括：目标预冷空间的初始温度和初始湿度，以及目标预冷空间中的制冷设备的初始送风速度、上述制冷设备出风口的位置、上述制冷设备进风口的位置，以及目标预冷空间内空气的密度、比热容和热导率。其中，目标预冷空间的初始温度、初始湿度和目标预冷空间中的制冷设备的初始送风速度，为将目标肉类放入目标预冷空间时，目标预冷空间内的温度、湿度和上述制冷设备的送风速度。
目标数据中目标内容的环境信息可以包括：目标预冷空间内目标肉类的初始温度、密度、比热容、热导率、水分扩散系数以及水分蒸发系数。其中，目标肉类的初始温度，为目标肉类放入目标预冷空间时的温度。
相应地，可以将目标数据中目标预冷空间的初始温度、初始湿度、目标预冷空间中的制冷设备的初始送风速度以及目标肉类的初始温度，确定为目标预冷空间的原始三维几何模型的初始条件。
可以将目标数据中目标预冷空间中制冷设备的出风口的位置，确定为上述原始三维几何模型的流体入口边界。
可以将目标数据中目标预冷空间中制冷设备的进风口的位置，确定为上述原始三维几何模型的流体出口边界。
可以将目标预冷空间内目标肉类所在的空间，确定为目标预冷空间内的固体域。可以将目标预冷空间内非固体域的空间，确定为目标预冷空间内的流体域。
可以将目标数据中目标肉类的密度、比热容、热导率、水分扩散系数和水分蒸发系数，确定为上述固体域的边界条件。
可以将目标数据中空气的密度、比热容和热导率，确定为上述流体域的边界条件。
本发明实施例通过基于目标数据确定目标预冷空间的原始三维几何模型的初始条件和边界条件，从而能基于目标预冷空间的三维几何模型更准确、更高效的模拟目标肉类的预冷过程。
基于上述各实施例的内容，肉类预冷传热传质模型，是基于质量守恒定理、动量守恒定理和能量守恒定理，利用有限体积方法构建的。
具体地，可以通过各类传感器，获取样本预冷空间的环境信息和样本预冷空间内的样本肉类的特征数据。
样本预冷空间的环境信息可以包括但不限于样本预冷空间内空气的密度、温度、比热容和热导率，以及上述空气中的水分浓度、水蒸气压力和水分活度，以及样本预冷空间内的风速和样本预冷空间中内壁面的温度等。
样本肉类的特征数据可以包括但不限于样本肉类的密度、温度、比热容和热导率，以及样本肉类的表面温度、样本肉类表面的水分浓度、样本肉类表面的水蒸气压力、样本肉类表面的水分活度和样本肉类表面的辐射发射率等。
样本预冷空间内流体的对流换热过程，可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003596574870000161
其中，ρa表示空气的密度，单位为kg m-3；Ta表示空气的温度，单位为K；ca表示空气的比热容，单位为J kg-1 K-1；ka表示空气的热导率，单位为W m-1 K-1；u表示流体流动的速度矢量。
基于质量守恒定理、动量守恒定理和能量守恒定理，可以通过有限体积方法构建肉类预冷传热传质模型。
肉类预冷传热传质模型可以通过如下公式表示：
Figure BDA0003596574870000171
其中，ρp表示样本肉类的密度，单位为kg m-3；Tp表示样本肉类的温度，单位为K；cp表示样本肉类的比热容，单位为J kg-1K-1；kp表示样本肉类的热导率，单位为W m-1K-1；qcon表示对流热通量，单位为W m-2；qeva表示蒸发热通量，单位为W m-2；qrad表示辐射热通量，单位为W m-2。
需要说明的是，样本肉类内部无能量产生，肉类预冷传热传质模型可以用于描述样本肉类内部的热量传递过程。
对流热通量qcon可以通过如下公式表示：
qcon＝kh(Ts-Ta) (6)
Figure BDA0003596574870000172
其中，Ts表示样本肉类的表面温度，单位为K；kh表示对流换热系数，单位为W m-2 K-1。
蒸发热通量qeva可以通过如下公式表示：
qeva＝km(Cs-Ca)Lv (8)
km＝kh/(ρaca(Le)2/3) (9)
Le＝ka/(ρacaDa) (10)
Figure BDA0003596574870000173
Figure BDA0003596574870000174
Figure BDA0003596574870000181
Figure BDA0003596574870000182
其中，km表示对流质量传递系数，单位为m s-1；Cs表示样本肉类表面的水分浓度，单位为kg m-3；Ca表示样本预冷空间内空气的水分浓度，单位为kg m-3；Lv表示水分蒸发潜热，单位为KJ kg-1；Le表示刘易斯数；Da表示水分扩散系数，单位为m2 s-1；Ps表示样本肉类表面的水蒸气压力，单位为Pa；Pa表示样本预冷空间内空气的水蒸气压力，单位为Pa；as表示样本肉类表面的水分活度；aa表示样本预冷空间内空气的水分活度；ps表示Ts下纯水饱和蒸气压，单位为Pa；Rw表示水蒸气理想气体常数，单位为J kg-1 K-1。
辐射热通量qrad可以通过如下公式表示：
qrad＝σε(Ts 4-Tw 4) (15)
其中，σ表示Stefan-Boltzmann常数，取值为5.67*10-8Wm-2K-4；ε表示样本肉类表面的辐射发射率；Tw表示样本预冷空间中内壁面的温度，单位为K。
基于上述肉类预冷传热传质模型、目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态以及目标肉类温度的时空分布状态，目标肉类在预冷过程中的水分流失量可以通过如下公式计算：
Figure BDA0003596574870000183
其中，Δm表示目标肉类在预冷过程中的水分流失量，单位为kg；s表示目标肉类的表面积，单位为m2；t表示预冷时长；km表示对流质量传递系数，单位为m·s-1；公式(16)中的Cs表示目标肉类表面的水分浓度，单位为kg·m-3；Ca表示目标预冷空间内空气的水分浓度，单位为kg·m-3。
需要说明的是，对流质量传递系数km、目标肉类表面的水分浓度Cs和目标预冷空间内空气的水分浓度Ca，可以基于目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及上述肉类预冷传热传质模型计算得到。
本发明实施例通过基于质量守恒定理、动量守恒定理和能量守恒定理，利用有限体积方法构建的肉类预冷传热传质模型，能更准确的描述样本肉类内部的热量传递过程，进而能基于肉类预冷传热传质模型更准确的获取肉类在预冷过程中的水分流失量。
为了便于对本发明提供的肉类品质感知方法的理解，以下通过一个实例说明本发明提供的肉类品质感知方法。图2是本发明提供的肉类品质感知方法的流程示意图之二。如图2所示，获取目标数据，基于目标数据构建目标预冷空间的原始三维几何模型之后，基于目标数据确定上述原始三维几何模型的初始条件和边界条件，并对上述原始三维几何模型进行网格划分，获得目标预冷空间的三维几何模型。
基于目标预冷空间的三维几何模型，获取目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态和目标预冷空间内的目标肉类温度的时空分布状态。
基于目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态和目标预冷空间内的目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，获取目标肉类在预冷过程中的水分流失量。
在接收到用户输入的不同预冷条件(风速、胴体数量、初始温度等)的情况下，可以基于目标肉类在预冷过程中的水分流失量，自动智能筛选出最佳预冷条件，从而最大限度地提升肉类预冷的整体经济效益和社会效益。
图3是本发明提供的肉类水分流失感知装置的结构示意图。下面结合图3对本发明提供的肉类水分流失感知装置进行描述，下文描述的肉类水分流失感知装置与上文描述的本发明提供的肉类水分流失感知方法可相互对应参照。如图3所示，该装置包括：数据获取模块301、状态监控模块302和流失感知模块303。
数据获取模块301，用于获取目标数据。
状态监控模块302，用于基于目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态。
流失感知模块303，用于基于目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对所述目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取目标肉类在预冷过程中的水分流失量。
其中，目标数据，包括：目标预冷空间的环境信息和目标肉类的特征数据；肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；目标肉类与样本肉类的类型相同。
具体地，数据获取模块301、状态监控模块302和流失感知模块303电连接。
数据获取模块301可以通过多种方式获取目标数据，例如：可以通过数据查询等方式，获取目标预冷空间的尺寸信息、目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息和位置信息、目标肉类单体的三维几何模型、目标肉类的密度、比热容和热导率以及目标预冷空间所在地区空气的密度、比热容和热导率等数据；或者，可以利用各类传感器(例如：温湿度传感器、风速传感器等)，获取目标预冷空间内目标内类的堆栈方式、目标预冷空间的初始温度、初始湿度和初始风速以及目标肉类的初始温度等数据。
状态监控模块302可以基于目标数据，通过数值计算、数理统计等方式或者基于预先构建的数学模型，获取稳态下目标预冷空间内风速的时空分布状态以及瞬态下目标预冷空间内温度和湿度的时空分布状态。其中，上述目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态，可以用于描述目标预冷空间内温度、湿度和风速随时间和/或空间的变化而变化的情况。获取目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态之后，可以通过数值计算、数理统计等方式，基于目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态，获取目标肉类在预冷过程中温度的时空分布状态。其中，上述目标肉类在预冷过程中温度的时空分布状态，可以用于描述目标肉类在预冷过程中温度随时间和/或空间的变化而变化的情况。
流失感知模块303可以基于上述肉类预冷传热传质模型，获取目标肉类的水分流失量。
可选地，肉类水分流失感知装置还可以包括预冷条件更新模块。
预冷条件更新模块可以用于基于水分流失量，更新目标预冷空间的预冷条件。
可选地，预冷条件更新模块可以具体用于基于目标肉类温度的时空分布状态，获取目标肉类在预冷过程中的温度离散系数，基于目标数据，获取目标肉类的预冷效率；基于温度离散系数、预冷效率和水分流失量，更新目标预冷空间的预冷条件。
可选地，肉类水分流失感知装置还可以包括肉类预冷传热传质模型构建模块。
肉类预冷传热传质模型构建模块可以用于基于质量守恒定理、动量守恒定理和能量守恒定理，利用有限体积方法构建肉类预冷传热传质模型构建模块。
本发明实施例通过基于目标数据，获取目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态以及目标预冷空间内的目标肉类温度的时空分布状态，基于目标预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，获取随时间动态变化的目标肉类的水分流失量，肉类预冷传热传质模型用于描述样本预冷空间内温度、湿度和风速的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系，目标肉类与样本肉类的类型相同，能在保证肉类安全性和完整性的前提下，更高效、更准确的实现肉类水分流失的非破坏性实时动态感知，能为预冷条件优化提供数据基础，对于提升预冷环境与肉类水分流失量之间的动态耦合感知能力，减少肉类预冷损失，提高预冷综合效益具有重要的工程应用价值与经济价值。
图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行肉类水分流失感知方法，该方法包括：获取目标数据；基于目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态；基于目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取目标肉类在预冷过程中的水分流失量；其中，目标数据，包括：目标预冷空间的环境信息和目标肉类的特征数据；肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；目标肉类与样本肉类的类型相同。
此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的肉类水分流失感知方法，该方法包括：
获取目标数据；基于目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态；基于目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取目标肉类在预冷过程中的水分流失量；其中，目标数据，包括：目标预冷空间的环境信息和目标肉类的特征数据；肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；目标肉类与样本肉类的类型相同。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的肉类水分流失感知方法，该方法包括：获取目标数据；基于目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态；基于目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取目标肉类在预冷过程中的水分流失量；其中，目标数据，包括：目标预冷空间的环境信息和目标肉类的特征数据；肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；目标肉类与样本肉类的类型相同。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上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各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种肉类水分流失感知方法，其特征在于，包括：
获取目标数据；
基于所述目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及所述目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态；
基于所述目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、所述目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对所述目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取所述目标肉类在预冷过程中的水分流失量；
其中，所述目标数据，包括：所述目标预冷空间的环境信息和所述目标肉类的特征数据；所述肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和所述样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与所述样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；所述目标肉类与所述样本肉类的类型相同。
2.根据权利要求1所述的肉类水分流失感知方法，其特征在于，所述获取所述目标肉类在预冷过程中的水分流失量之后，还包括：
基于所述水分流失量，更新所述目标预冷空间的预冷条件。
3.根据权利要求2所述的肉类水分流失感知方法，其特征在于，所述基于所述水分流失量，更新所述目标预冷空间的预冷条件，包括：
基于所述目标肉类温度的时空分布状态，获取所述目标肉类在预冷过程中的温度离散系数，基于所述目标数据，获取所述目标肉类的预冷效率；
基于所述温度离散系数、所述预冷效率和所述水分流失量，更新所述目标预冷空间的预冷条件。
4.根据权利要求1所述的肉类水分流失感知方法，其特征在于，所述基于所述目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及所述目标预冷空间内的目标肉类温度的时空分布状态，包括：
基于所述目标数据，构建所述目标预冷空间的原始三维几何模型；
基于所述目标数据，确定所述原始三维几何模型的初始条件和边界条件，并对所述原始三维几何模型进行网格划分，获得所述目标预冷空间的三维几何模型；
基于所述三维几何模型，获取所述目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及所述目标肉类温度的时空分布状态。
5.根据权利要求4所述的肉类水分流失感知方法，其特征在于，所述基于所述目标数据，构建所述目标预冷空间的原始三维几何模型，包括：
基于所述目标数据中所述目标预冷空间的尺寸信息、所述目标预冷空间内制冷设备的尺寸信息、所述制冷设备的位置信息、所述目标预冷空间内吊轨的尺寸信息、所述吊轨的位置信息以及所述目标肉类单体的三维几何模型，构建所述原始三维几何模型。
6.根据权利要求4所述的肉类水分流失感知方法，其特征在于，所述基于所述目标数据，确定所述原始三维几何模型的初始条件和边界条件，包括：
将所述目标数据中所述目标预冷空间的初始温度、所述目标预冷空间的初始湿度、所述目标预冷空间中的制冷设备的初始送风速度以及所述目标肉类的初始温度，确定为所述原始三维几何模型的初始条件，
将所述目标数据中所述目标预冷空间中的制冷设备出风口的位置，确定为所述原始三维几何模型的流体入口边界，将所述制冷设备进风口的位置确定为所述原始三维几何模型的流体出口边界，
将所述目标预冷空间内所述目标肉类所占空间确定为固体域，将所述目标肉类的密度、比热容、热导率、水分扩散系数以及水分蒸发系数，确定为所述固体域的边界条件，
将所述目标预冷空间内的非固体域确定为流体域，将空气的密度、比热容、热导率，确定为所述流体域的边界条件。
7.根据权利要求1所述的肉类水分流失感知方法，其特征在于，所述肉类预冷传热传质模型，是基于质量守恒定理、动量守恒定理和能量守恒定理，利用有限体积方法构建的。
8.一种肉类水分流失感知装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取目标数据；
状态监控模块，用于基于所述目标数据，获取目标预冷空间内目标参数的时空分布状态，以及所述目标预冷空间内预冷的目标肉类温度的时空分布状态；
流失感知模块，用于基于所述目标预冷空间内目标参数的时空分布状态、所述目标肉类温度的时空分布状态以及预先构建的肉类预冷传热传质模型，对所述目标肉类在预冷过程中的水分流失进行感知，获取随时间动态变化的所述目标肉类在预冷过程中的水分流失量；
其中，所述目标数据，包括：所述目标预冷空间的环境信息和所述目标肉类的特征数据；所述肉类预冷传热传质模型，用于描述样本预冷空间内目标参数的时空分布状态和所述样本预冷空间内的样本肉类温度的时空分布状态，与所述样本肉类在预冷过程中的水分流失量之间的映射关系；所述目标肉类与所述样本肉类的类型相同。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述肉类水分流失感知方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述肉类水分流失感知方法。
11.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述肉类水分流失感知方法。
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