本發(fā)明涉及貨架期預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法及裝置。

背景技術(shù)：

水果屬鮮活農(nóng)產(chǎn)品，顯著的特點(diǎn)是生鮮易腐，需要明確了解其可食用期，才能在其最大限度地保持原有新鮮度、風(fēng)味和營養(yǎng)的期限內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸和銷售。目前在水果冷鏈運(yùn)輸中已有搭載溫濕度傳感器的保溫箱投入使用，可以檢測記錄運(yùn)輸過程中箱內(nèi)溫度和濕度的變化。但水果的品質(zhì)和貨架期是水果價值的決定因素，新鮮程度越高，剩余貨架期較長的水果具有較高的價格。僅僅單純監(jiān)測溫濕度變化，并不能準(zhǔn)確了解水果的品質(zhì)變化和剩余的可食用期。此外，溫濕度的波動對水果的貨架期有顯著影響，經(jīng)歷溫度波動后水果剩余貨架期也會隨之變化。因水果剩余貨架期未知而導(dǎo)致運(yùn)輸和上架銷售批次分配不合理，往往會出現(xiàn)之前水果品質(zhì)較好價格較高，之后水果急劇腐敗無人問津的情況，這就使得水果的銷售利潤較低。因此該方法有待改進(jìn)。

由上可知，水果貨架期預(yù)測是易腐水果冷鏈運(yùn)輸中所面臨的主要問題，目前主要通過一些溫度、濕度傳感器記錄環(huán)境溫濕度履歷，而對于水果在冷鏈運(yùn)輸環(huán)境下貨架期的波動預(yù)測卻沒有研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法及裝置，能夠預(yù)測處于冷鏈運(yùn)輸過程中、波動溫濕度環(huán)境下水果的剩余貨架期。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提出一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法，包括：

S1、在冷鏈運(yùn)輸環(huán)節(jié)利用氣味傳感器獲取待預(yù)測的水果釋放的多種標(biāo)志性氣體的濃度，根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值；

S2、將所述信噪比譜特征值輸入預(yù)設(shè)的剩余貨架期預(yù)測模型，計(jì)算得到所述水果的剩余貨架期。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提出一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的裝置，包括：

氣味傳感器陣列，用于在冷鏈運(yùn)輸環(huán)節(jié)獲取待預(yù)測的水果釋放的多種標(biāo)志性氣體的濃度；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值，將所述信噪比譜特征值輸入預(yù)設(shè)的剩余貨架期預(yù)測模型，計(jì)算得到所述水果的剩余貨架期。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法及裝置，通過采集水果產(chǎn)生的標(biāo)志性氣體的濃度，根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值，并將所述信噪比譜特征值輸入預(yù)設(shè)的剩余貨架期預(yù)測模型，計(jì)算得到所述水果的剩余貨架期，能夠預(yù)測處于運(yùn)輸過程中、波動溫濕度環(huán)境下水果的剩余貨架期，從而有助于優(yōu)化訂單分配，提高運(yùn)輸效率，為合理制定銷售計(jì)劃提供指導(dǎo)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法一實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的裝置另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清 楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

參看圖1，本實(shí)施例公開一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法，包括：

S1、在冷鏈運(yùn)輸環(huán)節(jié)利用氣味傳感器獲取待預(yù)測的水果釋放的多種標(biāo)志性氣體的濃度，根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值；

S2、將所述信噪比譜特征值輸入預(yù)設(shè)的剩余貨架期預(yù)測模型，計(jì)算得到所述水果的剩余貨架期。

本發(fā)明實(shí)施例中，可以通過電子鼻和氣象色譜-質(zhì)譜連用的方法篩選出水果從新鮮到腐敗過程中的標(biāo)志性氣體。因水果腐敗過程中產(chǎn)生的氣味是復(fù)合型的，由多種氣體組成，為了便于后續(xù)分析，可以利用主成分分析法等分析方法選定影響較大且濃度變化較明顯的幾大類氣體進(jìn)行研究。

本實(shí)施例提供的基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法，通過采集水果產(chǎn)生的標(biāo)志性氣體的濃度，根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值，并將所述信噪比譜特征值輸入預(yù)設(shè)的剩余貨架期預(yù)測模型，計(jì)算得到所述水果的剩余貨架期，能夠預(yù)測處于運(yùn)輸過程中、波動溫濕度環(huán)境下水果的剩余貨架期，從而有助于優(yōu)化訂單分配，提高運(yùn)輸效率。

可選地，在本發(fā)明基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法的另一實(shí)施例中，所述根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值，包括：

對所述濃度進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并提取所述傳感器的響應(yīng)特征值，其中，所述響應(yīng)特征值包括初始值、信噪比譜特征值計(jì)算周期的穩(wěn) 定值、從所述初始值至穩(wěn)定值的上升時間以及從所述初始值至穩(wěn)定值的上升速率；

將所述響應(yīng)特征值輸入DSP(數(shù)字信號處理器)，采用非線性隨機(jī)共振法計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值，其中，所述非線性隨機(jī)共振法所使用的雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的特征描述如下：

式中，a和b為勢函數(shù)參數(shù)，x為布朗運(yùn)動粒子的位置，A為輸入信號強(qiáng)度，f₀為調(diào)制信號頻率，為實(shí)參數(shù)，D為噪聲強(qiáng)度，ξ(t)為高斯白噪聲，t表示時間，

所述信噪比譜特征值EIG_SNR的計(jì)算公式為

式中，ω為功率譜尖峰對應(yīng)的頻率，Ω為隨機(jī)共振噪聲對應(yīng)的頻率，S(ω)為信號功率譜密度，S_N(Ω)為噪聲在信號頻率區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)度。

本發(fā)明實(shí)施例中，可以使用氣味傳感器陣列采集待預(yù)測的水果釋放的多種標(biāo)志性氣體。氣味傳感器陣列中有多種傳感器，每種傳感器對不同氣體有交叉響應(yīng)，被檢測氣體的濃度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺俳?jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信息。需要說明的是，氣味傳感器陣列采集待預(yù)測的水果釋放的多種標(biāo)志性氣體的濃度為實(shí)時采集，而計(jì)算水果的信噪比譜特征值為周期性計(jì)算。在一個計(jì)算周期內(nèi)，信噪比譜特征值計(jì)算周期的穩(wěn)定值為氣味傳感器陣列采集的混合氣體濃度的穩(wěn)定值。若初始值表示為V_s，穩(wěn)定值表示為V_e，上升時間表示為T_i， 則上升速率為非線性隨機(jī)共振法包括三個因素：雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)、外加噪聲源和輸入信號，其中，輸入信號即為響應(yīng)特征值。將所述響應(yīng)特征值輸入DSP，采用非線性隨機(jī)共振法即可計(jì)算出所述水果的信噪比譜特征值，采用非線性隨機(jī)共振法計(jì)算信噪比譜特征值的過程為現(xiàn)有技術(shù)，此處不再贅述。

可選地，在本發(fā)明基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法的另一實(shí)施例中，所述S2，包括：

S20、根據(jù)預(yù)先確定的所述水果的新鮮度預(yù)測模型計(jì)算所述水果的新鮮度T_q，其中，所述新鮮度預(yù)測模型為T_q＝(EIG_SNR+m)/n，m和n為預(yù)先計(jì)算出的參數(shù)；

S21、通過將所述新鮮度T_q與預(yù)先計(jì)算出的多個不同品質(zhì)階段的新鮮度進(jìn)行比較，確定出所述水果所處的品質(zhì)階段；

S22、根據(jù)所述水果所處的品質(zhì)階段確定出所述水果的剩余貨架期。

本發(fā)明實(shí)施例中，因水果種類的不同，m和n的數(shù)值也有所不同，可以由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出具體可以通過計(jì)算多組不同新鮮度水果樣品的信噪比譜特征值，并對所述多組不同新鮮度水果樣品的信噪比譜特征值進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，得到所述新鮮度預(yù)測模型。

可選地，在本發(fā)明基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法的另一實(shí)施例中，所述S21，包括：

將所述新鮮度T_q與所述多個不同品質(zhì)階段的新鮮度進(jìn)行比較，若T_q≤T₁，則確定出所述水果所處的品質(zhì)階段為T₁所對應(yīng)的品質(zhì)階段，或者若T_q∈(T_i,T_i+1]，則確定出所述水果所處的品質(zhì)階段為T_i+1所對應(yīng)的品質(zhì)階段，或者若T_q>T_n-1，則確定出所述水果所處的品質(zhì) 階段為T_n所對應(yīng)的品質(zhì)階段，其中，所述多個不同品質(zhì)階段包括n個階段，新鮮度從新鮮至不可食用分別為T₁,T₂,…,T_n，1≤i≤n-2。

本發(fā)明實(shí)施例中，可根據(jù)水果種類確定出多個品質(zhì)階段，比如可以確定蘋果的品質(zhì)階段包括新鮮、次新鮮、不新鮮、可食用和不可食用。多個不同品質(zhì)階段的新鮮度的計(jì)算方法與所述水果的新鮮度的計(jì)算方法一致，此處不再贅述。

可選地，在本發(fā)明基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的方法的另一實(shí)施例中，所述S22，包括：

通過查找預(yù)先確定的品質(zhì)階段與剩余貨架期的對應(yīng)關(guān)系確定出所述水果所處的品質(zhì)階段對應(yīng)的剩余貨架期，并將所述剩余貨架期作為所述水果的剩余貨架期。

本發(fā)明實(shí)施例中，可以采用理化分析手段與感官評價方法追蹤監(jiān)測水果樣品品質(zhì)隨時間的變化，并劃定出多個不同品質(zhì)階段的時間范圍。假設(shè)多個不同品質(zhì)階段包括新鮮、次新鮮、不新鮮、可食用和不可食用五個階段，時間范圍分別為采摘后三天內(nèi)、采摘后從第四天至第十天、采摘后從第十一天至第二十天、采摘后從第二十一天至第三十天、采摘后第三十一天開始往后。水果樣品某一品質(zhì)階段的剩余貨架期可以為該階段的下一個階段至不可食用階段所經(jīng)歷的時間，比如新鮮階段的剩余貨架期為二十七天。

參看圖2，本實(shí)施例公開一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的裝置，包括：

氣味傳感器陣列1，用于在冷鏈運(yùn)輸環(huán)節(jié)獲取待預(yù)測的水果釋放的多種標(biāo)志性氣體的濃度；

計(jì)算模塊2，用于根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值，將所述信噪比譜特征值輸入預(yù)設(shè)的剩余貨架期預(yù)測模型，計(jì)算得到所述水果的剩余貨架期。

本實(shí)施例提供的基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的裝 置，通過采集水果產(chǎn)生的標(biāo)志性氣體的濃度，根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值，并將所述信噪比譜特征值輸入預(yù)設(shè)的剩余貨架期預(yù)測模型，計(jì)算得到所述水果的剩余貨架期，能夠預(yù)測處于運(yùn)輸過程中、波動溫濕度環(huán)境下水果的剩余貨架期，從而有助于優(yōu)化訂單分配，提高運(yùn)輸效率。

圖3示例了一種基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的裝置另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，該裝置可以包括：溫濕度傳感器101、氣味傳感器陣列102、主控制器103、貨架期預(yù)測子模塊104、存儲器105、顯示器106、電源107和人機(jī)交互子模塊108，其中，溫濕度傳感器101用于對箱體內(nèi)部環(huán)境溫濕度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳輸至主控制器；氣味傳感器陣列102用于對多種標(biāo)志性氣體的濃度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳輸至主控制器；主控制器103用于調(diào)度各個模塊，提供管理控制平臺，對傳感器陣列采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理(包括對傳感器陣列采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，提取響應(yīng)特征值)，然后存儲在存儲器105中并將數(shù)據(jù)發(fā)送至貨架期預(yù)測子模塊104；貨架期預(yù)測子模塊104用于貨架期的預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果傳輸給主控制器103；存儲器105用于數(shù)據(jù)信息存儲；顯示器106用于溫度、濕度數(shù)據(jù)和貨架期預(yù)測結(jié)果的顯示；電源107用于提供裝置電源和進(jìn)行充電管理；人機(jī)交互子模塊108用于用戶對裝置主控器的操作(包括開啟、關(guān)閉)，進(jìn)行貨架期預(yù)測模型類型的選擇。

下面對本發(fā)明基于特定氣味指紋對水果進(jìn)行貨架期預(yù)測的裝置的實(shí)施過程進(jìn)行說明。

水果放入箱中后即啟動該裝置，并根據(jù)運(yùn)輸保存的水果種類通過人機(jī)交互子模塊選擇激活相應(yīng)的剩余貨架期預(yù)測模型。之后采用溫濕度傳感器獲得運(yùn)輸過程中溫濕度的實(shí)時數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送到主控制器，通過氣味傳感器陣列獲得特定氣體在運(yùn)輸過程中的濃度變化數(shù)據(jù)，傳送到主控制器。然后利用主控制器對傳感器采集的數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理，存儲在存儲器中，并將特定氣體濃度數(shù)據(jù)發(fā)送至貨架期預(yù)測子模塊進(jìn)行剩余貨架期預(yù)測。而后貨架期預(yù)測子模塊根據(jù)所述濃度計(jì)算所述水果的信噪比譜特征值，將所述信噪比譜特征值輸入預(yù)設(shè)的剩余貨架期預(yù)測模型，計(jì)算得到所述水果的剩余貨架期，并將得到的剩余貨架期發(fā)送至主控制器中。接著主控制器將溫濕度數(shù)據(jù)和貨架期預(yù)測結(jié)果發(fā)送至顯示器，并將貨架期預(yù)測結(jié)果信息存儲至存儲器中。最后顯示器顯示箱內(nèi)環(huán)境溫濕度和預(yù)測的水果剩余貨架期。

雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。