1.一种食品加工生产线的品质自动检测方法,其特征在于:包括以下步骤,步骤一、部署若干个传感器设备和图像采集设备在目标果汁食品若干个生产区域,设置检测点,确定该检测点所代表的区域,及所代表区域的边缘;采集目标果汁食品在若干个生产区域的实时环境数据,具体为环境温度Wd、湿度Sd、氧气浓度O2Nd和PM2.5浓度数据PM;
建立第一环境数据集;
步骤二、实时采集若干个生产过程中目标食品的外观缺陷、酸碱度、微生物含量、重金属含量、农药残留含量、成分配比数据及包装检测数据;建立第二数据集;
步骤三、实时采集若干个生产区域中生产参数数据;建立第三生产数据集;
步骤四、建立数字分析模型,将第一环境数据集、第二数据集和第三生产数据集进行处理、分析和计算获得:实时环境系数Ssx、第一缺陷系数Qxx、搅拌系数Jbx、过滤系数GLx、质量系数ZLx和包装严密系数Bzx;
步骤五、并将实时环境系数Ssx、第一缺陷系数Qxx、搅拌系数Jbx、过滤系数GLx、质量系数ZLx和包装严密系数Bzx分别与第一环境阈值X1、第二外观阈值X2、第三搅拌效率阈值X3、第四过滤效率阈值X4、第五质量阈值X5和第六包装阈值X6进行对比,获得相对应的评估结果,并依据相对应的评估结果,生成相对应的预警信息;
将发霉系数Fm、氧化系数Yh和结晶系数JJ进行通过以下相关联公式生成第一缺陷系数Qxx:,式中,w5、w6和w7分别表示发霉系
数Fm、氧化系数Yh和结晶系数JJ的预设比例系数,且
,且 ; 表示第
二修正常数;
将酸碱度pH、微生物含量Ws、重金属含量ZJS、农药残留含量NYc和成分配比数值CFpb;
无量纲处理后,通过以下公式计算获得质量系数ZLx:
,式
中:Y1表示目标果汁食品预设酸碱度阈值,Y2表示目标果汁食品预设微生物含量阈值,Y3表示目标果汁食品预设重金属含量阈值,Y4表示目标果汁食品预设农药残留含量阈值,Y5表示目标果汁食品预设成分配比阈值,r1、r2、r3、r4和r5表示权重值,且 ,, , , ,且; 表示第三修正常数;
将搅拌器的旋转速率jbsl、搅拌时间sj1、液体搅拌温度jbwd、过滤速率glsl、过滤器孔径kj、过滤孔数量slz和过滤时间sj2,无量纲处理后,通过以下公式计算获得搅拌系数Jbx和过滤系数GLx:;
;式中:E1、E2、E3和E4表示权重值,且E1+E2
=1.0;E3+E4=1.0;且 , , , ;ln表示
对数运算;
所述包装严密系数Bzx的获取方式为,获取果汁包装真空检测的漏气值LQz和获取包装方式中螺旋盖的螺纹长度Lwcd,通过以下公式计算获得包装严密系数Bzx:;
所述步骤五包括:
S51、将实时环境系数Ssx与第一环境阈值X1对比,获得第一评估结果,包括:当实时环境系数Ssx>第一环境阈值X1,则表示生产区域实时环境不合格,生成第一预警信息;当实时环境系数Ssx≤第一环境阈值X1,表示生产区域实时环境合格;
S52、将第一缺陷系数Qxx与第二外观阈值X2对比,获得第二评估结果,包括:当第一缺陷系数Qxx>第二外观阈值X2,则表示水果有缺陷,不合格,生成第二预警信息;当第一缺陷系数Qxx≤第二外观阈值X2,表示水果无缺陷,合格;
S53、将搅拌系数Jbx与第三搅拌效率阈值X3对比,获得第三评估结果,包括:当搅拌系数Jbx<第三搅拌效率阈值X3,则表示搅拌速率不合格,生成第三预警信息;当搅拌系数Jbx≥第三搅拌效率阈值X3,表示搅拌速率合格;
S54、将过滤系数GLx与第四过滤效率阈值X4对比,获得第四评估结果,包括:当过滤系数GLx<第四过滤效率阈值X4,则表示过滤速率不合格,生成第四预警信息;当过滤系数GLx≥第四过滤效率阈值X4,则表示过滤速率合格;
S55、将质量系数ZLx与第五质量阈值X5对比,获得第五评估结果,包括:当质量系数ZLx>第五质量阈值X5,则表示质量不合格,生成第五预警信息;当质量系数ZLx≤第五质量阈值X5,则表示质量合格;
S56、将包装严密系数Bzx与第六包装阈值X6对比,获得第六评估结果,包括:当包装严密系数Bzx>第六包装阈值X6,则表示包装不合格,生成第六预警信息;当包装严密系数Bzx≤第六包装阈值X6,则表示包装合格;
步骤六、依据相对应的预警信息,生成相对应的决策方案。
2.根据权利要求1所述的一种食品加工生产线的品质自动检测方法,其特征在于:所述步骤一包括:S11、在果汁食品若干个生产区域,包括水果准备、榨汁、过滤澄清、杀菌保鲜和调配包装区域,均设置检测点,在检测点内部署若干个传感器设备和图像采集设备;
S12、采集若干个检测点内的实时环境数据,并在不同生产阶段生成的实时环境数据标注相对应的时间戳,并建立第一环境数据集;
提取第一环境数据集内环境温度Wd、湿度Sd、氧气浓度O2Nd和PM2.5浓度数据PM,所述环境温度Wd通过温度传感器直接测量获取,所述湿度Sd通过湿度传感器直接测量获取,所述氧气浓度O2Nd通过氧气浓度传感器直接测量获取,所述PM2.5浓度数据PM通过电阻式传感器直接测量获取。
3.根据权利要求2所述的一种食品加工生产线的品质自动检测方法,其特征在于:所述步骤二包括:S21、部署图像传感器或相机设备,实时拍摄生产区域目标果汁食品的图像,利用图像识别技术,提取各个生产区域中的图像,通过纹理和颜色空间技术,识别水果的霉点特征、氧化特征以及果汁结晶特征;
并将霉点特征、变色特征以及果汁结晶进行分析计算获得:发霉系数Fm、氧化系数Yh和结晶系数JJ;
S22、并部署pH传感器、微生物传感器、重金属检测仪器、农药残留检测仪器和成分传感器在若干个生产区域检测点,实时采集酸碱度pH、微生物含量Ws、重金属含量ZJS、农药残留含量NYc和成分配比数值CFpb;
S23、在包装区域安装真空检测传感器,检测果汁包装的密封性能数据,获取漏气值LQz;将发霉系数Fm、氧化系数Yh、结晶系数JJ、酸碱度pH、微生物含量Ws、重金属含量ZJS、农药残留含量NYc、成分配比数值CFpb和漏气值LQz进行预处理后,建立第二数据集。
4.根据权利要求3所述的一种食品加工生产线的品质自动检测方法,其特征在于:所述发霉系数Fm和氧化系数Yh的获取方式为:提取图像中水果霉点面积mdmj、提取图像中水果氧化发黑发灰区域面积yhmj和提取水果的表面积bmj;通过以下公式计算获得发霉系数Fm和氧化系数Yh:;
;
所述结晶系数JJ的获取方式为:提取玻璃瓶中果汁的结晶区域,采用图像分割技术,将图像中的结晶区域与其他区域进行分离,测量获取结晶区域面积jjmj,并测量计算玻璃瓶果汁面积gzmj;通过以下公式获取结晶系数JJ:。
5.根据权利要求4所述的一种食品加工生产线的品质自动检测方法,其特征在于:所述步骤三包括:采集榨汁和过滤澄清区域的生产参数,包括搅拌器的旋转速率jbsl、搅拌时间sj1、液体搅拌温度jbwd、过滤速率glsl、过滤器孔径kj、过滤孔数量slz和过滤时间sj2,并建立第三生产数据集。
6.根据权利要求5所述的一种食品加工生产线的品质自动检测方法,其特征在于:将环境温度Wd、湿度Sd、氧气浓度O2Nd和PM2.5浓度数据PM,进行清洗、平滑、滤波和无量纲处理后,通过以下公式生成实时环境系数Ssx;
,式
中,Q1表示目标果汁食品预设温度阈值,Q2表示目标果汁食品预设湿度阈值,Q3表示目标果汁食品预设氧气浓度阈值,Q4表示目标果汁食品预设PM2.5浓度阈值,w1、w2、w3和w4表示权重值,且 , , , ,且; 表示第一修正常数。
7.根据权利要求1所述的一种食品加工生产线的品质自动检测方法,其特征在于:所述步骤六包括:第一预警信息生成第一决策方案,包括:采取措施调整环境参数,使当前环境参数符合要求,检查和维护温度、湿度、氧气浓度和PM2.5浓度检测设备;
第二预警信息生成第二决策方案,包括:将有缺陷的水果从生产线上剔除,确保只有符合质量标准的水果进入下一阶段的加工;检查生产过程中导致水果缺陷的区域,采取措施进行改进和修正;
第三预警信息生成第三决策方案,包括:调整搅拌器的旋转速率、搅拌时间和液体搅拌温度;
第四预警信息生成第四决策方案,包括:检查过滤设备孔径是否堵塞,对过滤设备进行清洗和维护;
第五预警信息生成第五决策方案,包括:加强对酸碱度、微生物含量、重金属含量和农药残留含量的控制,保证在可接受范围内,并重新对成分进行配比,使成分配比符合预设阈值;
第六预警信息生成第二六策方案,包括:检查螺旋盖的螺纹长度和改进封口工艺。
8.一种食品加工生产线的品质自动检测系统,包括权利要求1‑7任一项所述的一种食品加工生产线的品质自动检测方法,其特征在于:包括数据采集模块、模型建立分析模块、评估预警模块和决策方案生成模块;
所述数据采集模块包括第一环境数据集采集单元、第二数据集采集单元和第三生产数据集采集单元;
所述第一环境数据集采集单元用于采集目标果汁食品生产区域的实时环境数据,包括环境温度、湿度、氧气浓度和PM2.5浓度,建立第一环境数据集;
所述第二数据集采集单元用于采用图像传感器或相机设备,用于实时拍摄目标果汁食品的图像,以进行外观缺陷、发霉、氧化和结晶特征的识别;并采集酸碱度、微生物含量、重金属含量、农药残留含量、成分配比数据及包装检测数据;建立第二数据集;
所述第三生产数据集采集单元用于实时采集榨汁和过滤澄清区域的生产参数数据,包括搅拌器的旋转速率、搅拌时间、液体搅拌温度、过滤速率、过滤器孔径、过滤孔数量和过滤时间,建立第三生产数据集;
所述模型建立分析模块用于建立数字分析模型,将第一环境数据集、第二数据集和第三生产数据集进行处理、分析和计算获得:实时环境系数Ssx、第一缺陷系数Qxx、搅拌系数Jbx、过滤系数GLx、质量系数ZLx和包装严密系数Bzx;
所述评估预警模块用于将实时环境系数Ssx、第一缺陷系数Qxx、搅拌系数Jbx、过滤系数GLx、质量系数ZLx和包装严密系数Bzx分别与第一环境阈值X1、第二外观阈值X2、第三搅拌效率阈值X3、第四过滤效率阈值X4、第五质量阈值X5和第六包装阈值X6进行对比,获得相对应的评估结果,并依据相对应的评估结果,生成相对应的预警信息;
所述决策方案生成模块用于依据相对应的预警信息,生成相对应的决策方案。