食品贮藏过程的模拟与控制软件设计

徐 君

（江苏财经职业技术学院粮食工程与管理系，淮安 223003）

·质量管理·

食品贮藏过程的模拟与控制软件设计

徐 君*

（江苏财经职业技术学院粮食工程与管理系，淮安 223003）

通过对食品在贮藏过程中品质特性变化的研究，建立数学模型数据库，采用VB6.0和SQL设计开发具有自学习功能的食品贮藏过程品质变化的数学模型、模拟与控制软件，为保证食品的品质和安全性等提供依据参考。

贮藏品质；数据库；自学习；VB6.0

当前在食品安全问题频发的情况下，研究食品在贮藏过程中品质的预测和控制具有重要的现实意义。但是食品在贮藏过程中品质的变化受众多因素的影响，原辅料（原辅料的组成和原辅料的比例）、加工工艺（工艺条件与加工方法）、贮藏条件（贮藏的环境和包装方式）等因素对食品的感官指标、理化指标和卫生指标都有显著影响。国内目前对食品贮藏过程中品质的变化研究比较单一，都是集中在某一产品上面，通常用采用货架期进行评价，现在已知食品货架期的预测方法和预测模型有很多，但大多数方法和模型只适用于一类食品。国外在对食品品质变化的数学模型研究的基础上，又出现了快速检测技术、TTI技术、微生物预测软件（SSP，SFP应用软件）等。我国在食品品质控制中这些技术的应用还比较落后，目前没有一个完整的食品预测系统出现。

随着我国经济和社会的持续发展，公众对食品食用安全性的要求越来越高，消费者食品安全意识显著增强。传统的最终产品检测的方法只能对最终产品是否安全合格做出评价，不能从根本上解决问题，从而也就不能确保食品的安全性。而且影响食品品质和货架期的因素很多，不能快速地得到想要的结果。尤其是对于食品物流行业、大型超市、仓库等，不能有效对食品进行管理。本项目的研究能够对各种食品贮藏过程中品质变化进行动态模拟，并和相关标准进行对比，对食品的品质变化和货架期进行预测，能够对食品进行有效调度。同时项目的研究可以避免大家在食品品质和货架期研究方面进行重复研究。本项目研究的系统能够自行处理实验数据，能够建立自适应模型，能够兼容目前常用的带通讯接口的食品检测设备，能够实时连续记录数据，消除误差。

1 软件系统结构

本系统采用VB6.0进行编写，支持Windows系统，包括文件、参数设置、动态模拟、系统维护、帮助等。其中文件菜单下包括：食品品质评价的基础知识、数学建模、数字仿真、软件设计；参数设置菜单下包括：食品加工贮藏条件的选择、食品标准的自动手动选择、仪器设备的选择、通讯参数、输出设置；动态模拟菜单下包括：数学建模、动态模拟、品质预测、货架期、贮藏方案、品质控制、进出货建议等；系统维护菜单包括：更新与学习、内容搜索比较、组件添加；帮助菜单包括：操作帮助、软件介绍、团队介绍等。结构如图1所示。

图1 软件结构

文件菜单和帮助菜单下的内容为内容的介绍。在参数设置中可以设置食品加工贮藏中的所有条件、食品标准，在设置好这些参数后就可以进行品质的动态控制与模拟了，通过系统中的模型自动选择可以得到品质变化的动态曲线，同时根据设置的标准对食品做出评价、货架期的计算和贮藏方案的建议，这些内容在通过参数设置中设置好的报表格式输出，输出的内容可以打印出。在动态模拟中还可以通过外部仪器设的实时采集数据进行处理，此时只需要在参数设置中设置好仪器设备加载仪器驱动（目前只能支持几部仪器）后，就可以在动态模拟中自动显示采集的数据，系统自己可以根据采集的数据自动进行线性或非线性分析，建立数学模拟，同时和系统中自己的模型进行比较，从而对模型进行修正。如果系统不支持的仪器设备，我们也可以通过系统维护中的更新和自学习对采集的数据进行处理，得出数学模型并让系统数据库记住，也可以在自学习中把别人研究的动态过程进行录入，这样在内容搜索比较中查找到是否有重复的研究，同时自学习的过程也可以系统地把多个模型进行比较修正，自我完善。为了此系统能够自动搜索和与外界交流，可以支持IE浏览器，能够远程操作，同时能够远程连接期刊数据库中的食品品质控制的资料，对系统进行自我完善。

2 系统程序设计

2.1 数学模型的建立与确定

在进行贮藏过程食品品质动态模型的建立过程中，首先通过仪器设备采集或者手动输入数据，并实时动态以在直角坐标系内描点的方式显示出来，同时根据点的变化形状在系统已有模型库中找出最适当前变化状态的模型，采用参数估计、误差分析计算出模型方程并显示出其趋势图，同时计算出误差，判断精度是否能够达到要求。如果模型精度达到要求（a＜0.05，r＞0.85），则把其以追加或修改的方式写入到数据库中；如果在原有模型数据库中没有找到相似模型或者在计算中发现模型精度达不到要求（不符合a＜0.05，r＞0.85），则需要重新建立数学模型，经过误差分析后将达到要求（a＜0.5，r＞0.85）的模型写入到数据库中。数学模型建立过程的程序见图2（a）。

图2 软件系统运行过程图

2.2 食品贮藏品质的动态模拟与控制

在进行食品贮藏过程的品质模拟时，首先进行参数设置（原料的类型、加工条件、贮藏条件、品质评价指标等），系统会自动在其数据中查找数学模型，然后通过VB6.0中的Mschart控件以直角坐标图的形式显示出来，效果与SAS和Excel中的Chart图效果一样（如图3），根据参数的设置能够同时在一个图中显示多个品质指标的变化情况或者不同贮藏条件下的变化情况。还能够根据设定的食品品质标准，求出该食品在当前贮藏条件下的货架期；或者根据设定的合理的货架期，采用规划求解求出适宜的贮藏方案，还可以以报表的形式显示出来（见图2（b））。同时可以根据当前的情况对未来短期内食品的处理作出建议。

图3 食品在不同贮藏条件下品质的动态模拟

3 系统数据库结构

采用SQL建立系统数据库,数据库结构如下页图4所示。数据库在运行时采用序号和名称的双重查询方式。由于系统要实现自学习过程和后期的系统维护，因此系统数据库要实现更新功能。在数据库更新时可以采用系统自动识别模型并更新与人工直接输入更新相结合的方式。

4 系统的自学习过程

由于系统误差和偶然误差的存在，即试验过程中样品的限制、试验条件的限制、加工过程或贮藏方法的波动等，都会影响品质变化的数学模型导致其失拟或偏离实际情况。通过对实际过程的“跟踪”，可以不断修正原有数学模型或重新建立数学模型，使系统不断积累“经验”，使其适应不同条件变化下的模拟。不过在重新建立数学模型时，要判断系统原有数据库中是否有相类似的模型存在，如果有则比较两个模型的拟合精度，如果重新建立的数学模型的拟合精度高，就需要更新数据库，赋予数据库新的经验；如果系统数据库中没有类似新建立的模型，则把新建立的模型写入数据库。系统通过不断采集信息、处理信息和自动学习，系统的适应性将越来越完善。系统的自学习原理见图5。同时根据数据库中的模型可以判断此种方法是否已经有人研究过，避免重复研究。

图4 系统数据库结构

图5 系统的自学习过程

［1］ 仙鹏，傅泽田，刘雪，等.生鲜农产品货架期预测研究进展［G］李道亮.“第一届国际计算机及计算技术在农业中的应用讨论会”暨第一届中国农村信息化发展论坛论文集.北京：中国农业科技出版社，2007：336-341.

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［7］ 蒋铁海，刘朝晖.ADO.NET数据库对象编程方法和技巧［J］.信息技术，2003，27（5）：93-96.

Software design for simulation and controlling offood storage quality

XUJun*
（Grain engineering and management department of Jiangsu vocational and technical college of finance＆&economics，Huai'an 223003，China）

The data base of mathematic model and quality index of different foods during storage were established according to their quality properties.The software of establish of storage mathematic model,quality simulating and controlling with self-learning function was developed using VB6.0 and SQL,so as to provide data of food quality and safety.

storage quality；mathematic model；data base；self-learning；VB6.0

TS205.9

A

1673-6004（2011）04-0052-02

*徐君，男，1981年出生，2004年毕业于华中农业大学食品科学与工程专业，硕士，助教。

2011-10-07

2011-11-08