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专利号: 2017111668814
申请人: 中国农业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向果蔬冷链物流呼吸速率的监测装置,其特征在于,包括:微控制模块、时钟模块、传感器模块、数据传输模块及存储模块;所述微控制模块分别与所述时钟模块、所述传感器模块、所述数据传输模块及所述存储模块连接;

所述时钟模块,用于根据所述微控制模块的时钟指令,产生时间信息,并将所述时间信息上传给所述微控制模块;

所述传感器模块,用于根据所述微控制模块的采集指令,按照所述时间信息,采集果蔬冷链物流环境中影响果蔬呼吸速率的参数信息,所述参数信息包括温度、湿度、O2体积、CO2体积和乙烯体积;

所述数据传输模块,用于根据所述微控制模块的发送指令,发送所述时间信息以及所述参数信息;

所述存储模块,用于存储所述时间信息以及所述参数信息,并根据所述微控制模块的获取指令,将所述时间信息以及所述参数信息上传至所述微控制模块。

2.根据权利要求1所述的监测装置,其特征在于,所述数据传输模块包括:无线发送单元及有线发送单元;

所述无线发送单元,用于无线发送所述时间信息以及所述参数信息;

所述有线发送单元,用于有线发送所述时间信息以及所述参数信息。

3.根据权利要求2所述的监测装置,其特征在于,所述装置还包括:选择模块;所述选择模块分别与所述微控制模块、所述数据传输模块连接及所述存储模块;

所述选择模块,用于根据所述微控制模块的选择指令,选择处理所述时间信息以及所述参数信息对应的处理模式,所述处理模式为无线发送模式、有线发送模式及存储模式中的任一种;

其中,当所述处理模式为无线发送模式时,通过所述无线发送单元发送所述时间信息及所述参数信息;当所述处理模式为有线发送模式时,通过所述有线发送单元发送所述时间信息及所述参数信息;当所述处理模式为存储模式时,通过所述存储模块存储所述时间信息及所述参数信息。

4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的监测装置,其特征在于,所述装置还包括:显示模块;所述显示模块,用于显示温度、湿度、O2体积、CO2体积和乙烯体积。

5.一种面向果蔬冷链物流呼吸速率的监测方法,其特征在于,包括:

按照预设周期采集果蔬采摘后在冷链物流过程中的温度数据T,并设定6个能够覆盖果蔬物流温度范围的恒定温度间隔T1、T2、T3、T4、T5及T6,通过监测装置分别获取O2体积、CO2体积和乙烯体积随时间的变化量x、y和z;其中,所述监测装置的体积为V,所述果蔬的质量和体积分别为m和V1;

计算T1、T2、T3、T4、T5及T6条件下果蔬的呼入O2速率值rx及呼出CO2速率值ry;

分别在T1、T2、T3、T4、T5及T6条件下对所述rx随时间变化的曲线进行拟合,得到6个温度条件下拟合方程的斜率分别为K11、K12、K13、K14、K15及K16,且对应的拟合度为 分别在T1、T2、T3、T4、T5及T6条件下对所述ry随时间变化的曲线进行拟合,得到6个温度条件下拟合方程的斜率分别为K21、K22、K23、K24、K25及K26,且对应的拟合度为根据K11、K12、K13、K14、K15及K16,分别计算6个温度条件下果蔬呼入O2的呼入速率常数k11、k12、k13、k14、k15及k16,根据K21、K22、K23、K24、K25及K26,分别计算6个温度条件下果蔬呼出CO2的呼出速率常数k21、k22、k23、k24、k25及k26;

分别对所述rx及所述ry取自然对数,得到lnrx和lnry;

对T1、T2、T3、T4、T5及T6条件下所述ln rx随时间变化的曲线进行拟合,得到6个温度条件下拟合方程的斜率分别为K31、K32、K33、K34、K35及K36,且对应的拟合度为 对T1、T2、T3、T4、T5及T6条件下所述ln ry随时间变化的曲线进行拟合,得到6个温度条件下拟合方程的斜率分别为K41、K42、K43、K44、K45及K46,且对应的拟合度为根据K31、K32、K33、K34、K35及K36,分别计算6个温度条件下果蔬呼入O2的呼入速率常数k31、k32、k33、k34、k35及k36,根据K41、K42、K43、K44、K45及K46,分别计算6个温度条件下果蔬呼出CO2的呼出速率常数k41、k42、k43、k44、k45及k46;

确定 及 中的最大值max,并基于所述最大值max及确定呼吸速率模型

中的各项参数,并根据确定参数后的呼吸速率模型实现呼吸速率监测。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

建立果蔬呼吸速率随时间变化的原始模型,所述果蔬呼吸速率服从Arrhenius方程;

根据所述原始模型及所述Arrhenius方程,获取所述果蔬呼吸速率随时间和温度变化的呼吸速率模型。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述原始模型包括:

r=r0-kt,

r=r0*exp(-kt);

其中,r为果蔬的呼吸速率,r0为果蔬的呼吸速率的初始值,k为呼吸速率常数,t为时间常数。

8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述Arrhenius方程包括:

k=A*exp(-Ea/RT);

其中,A为指前因子,Ea为反应活化能,R为理想气体常数,T为绝对温度。

9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述呼吸速率模型包括:

r=r0-A*t*exp(-Ea/RT),

r=r0*exp(-A*t*exp(-Ea/RT));

其中,A为指前因子,Ea为反应活化能,R为理想气体常数,T为绝对温度,r0为果蔬的呼吸速率的初始值,t为时间常数。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述基于所述最大值max及确定所述呼吸速率模型中的各项参数,包括:若 对6个温度取倒数,得到6个点(1/T1,k11)、(1/T2,k12)、(1/T3,k13)、(1/T4,k14)、(1/T5,k15)和(1/T6,k16),对上述6个点进行线性拟合得到拟合斜率K1,且对应的拟合度为 得到指前因子A1和反应活化能Ea1,根据所述呼吸速率模型、所述指前因子A1和所述反应活化能Ea1,得到果蔬随时间和温度变化的呼吸速率模型为r=ry=r0*exp(-A4*t*exp(-Ea4/RT));

若 对6个温度取倒数,得到6个点(1/T1,k21)、(1/T2,k22)、(1/T3,k23)、(1/T4,k24)、(1/T5,k25)和(1/T6,k26),对上述6个点进行线性拟合得到拟合斜率K2,且对应的拟合度为 得到指前因子A2和反应活化能Ea2,根据所述呼吸速率模型、所述指前因子A2和所述反应活化能Ea2,得到果蔬随时间和温度变化的呼吸速率模型为r=ry=r0*exp(-A2*t*exp(-Ea2/RT));

若 对6个温度取倒数,得到6个点(1/T1,k31)、(1/T2,k32)、(1/T3,k33)、(1/T4,k34)、(1/T5,k35)和(1/T6,k36),对上述6个点进行线性拟合得到拟合斜率K3,且对应的拟合度为 得到指前因子A3和反应活化能Ea3,根据所述呼吸速率模型、所述指前因子A3和所述反应活化能Ea3,得到果蔬随时间和温度变化的呼吸速率模型为r=rx=r0*exp(-A3*t*exp(-Ea3/RT));

若 对6个温度取倒数,得到6个点(1/T1,k41)、(1/T2,k42)、(1/T3,k43)、(1/T4,k44)、(1/T5,k45)和(1/T6,k46),对上述6个点进行线性拟合得到拟合斜率K4,且对应的拟合度为 得到指前因子A4和反应活化能Ea4,根据所述呼吸速率模型、所述指前因子A4和所述反应活化能Ea4,得到果蔬随时间和温度变化的呼吸速率模型为r=ry=r0*exp(-A4*t*exp(-Ea4/RT))。