食品貯藏過程的模擬與控制軟件設計

徐 君

（江蘇財經職業(yè)技術學院糧食工程與管理系，淮安 223003）

·質量管理·

食品貯藏過程的模擬與控制軟件設計

徐 君*

（江蘇財經職業(yè)技術學院糧食工程與管理系，淮安 223003）

通過對食品在貯藏過程中品質特性變化的研究，建立數學模型數據庫，采用VB6.0和SQL設計開發(fā)具有自學習功能的食品貯藏過程品質變化的數學模型、模擬與控制軟件，為保證食品的品質和安全性等提供依據參考。

貯藏品質；數據庫；自學習；VB6.0

當前在食品安全問題頻發(fā)的情況下，研究食品在貯藏過程中品質的預測和控制具有重要的現實意義。但是食品在貯藏過程中品質的變化受眾多因素的影響，原輔料（原輔料的組成和原輔料的比例）、加工工藝（工藝條件與加工方法）、貯藏條件（貯藏的環(huán)境和包裝方式）等因素對食品的感官指標、理化指標和衛(wèi)生指標都有顯著影響。國內目前對食品貯藏過程中品質的變化研究比較單一，都是集中在某一產品上面，通常用采用貨架期進行評價，現在已知食品貨架期的預測方法和預測模型有很多，但大多數方法和模型只適用于一類食品。國外在對食品品質變化的數學模型研究的基礎上，又出現了快速檢測技術、TTI技術、微生物預測軟件（SSP，SFP應用軟件）等。我國在食品品質控制中這些技術的應用還比較落后，目前沒有一個完整的食品預測系統(tǒng)出現。

隨著我國經濟和社會的持續(xù)發(fā)展，公眾對食品食用安全性的要求越來越高，消費者食品安全意識顯著增強。傳統(tǒng)的最終產品檢測的方法只能對最終產品是否安全合格做出評價，不能從根本上解決問題，從而也就不能確保食品的安全性。而且影響食品品質和貨架期的因素很多，不能快速地得到想要的結果。尤其是對于食品物流行業(yè)、大型超市、倉庫等，不能有效對食品進行管理。本項目的研究能夠對各種食品貯藏過程中品質變化進行動態(tài)模擬，并和相關標準進行對比，對食品的品質變化和貨架期進行預測，能夠對食品進行有效調度。同時項目的研究可以避免大家在食品品質和貨架期研究方面進行重復研究。本項目研究的系統(tǒng)能夠自行處理實驗數據，能夠建立自適應模型，能夠兼容目前常用的帶通訊接口的食品檢測設備，能夠實時連續(xù)記錄數據，消除誤差。

1 軟件系統(tǒng)結構

本系統(tǒng)采用VB6.0進行編寫，支持Windows系統(tǒng)，包括文件、參數設置、動態(tài)模擬、系統(tǒng)維護、幫助等。其中文件菜單下包括：食品品質評價的基礎知識、數學建模、數字仿真、軟件設計；參數設置菜單下包括：食品加工貯藏條件的選擇、食品標準的自動手動選擇、儀器設備的選擇、通訊參數、輸出設置；動態(tài)模擬菜單下包括：數學建模、動態(tài)模擬、品質預測、貨架期、貯藏方案、品質控制、進出貨建議等；系統(tǒng)維護菜單包括：更新與學習、內容搜索比較、組件添加；幫助菜單包括：操作幫助、軟件介紹、團隊介紹等。結構如圖1所示。

圖1 軟件結構

文件菜單和幫助菜單下的內容為內容的介紹。在參數設置中可以設置食品加工貯藏中的所有條件、食品標準，在設置好這些參數后就可以進行品質的動態(tài)控制與模擬了，通過系統(tǒng)中的模型自動選擇可以得到品質變化的動態(tài)曲線，同時根據設置的標準對食品做出評價、貨架期的計算和貯藏方案的建議，這些內容在通過參數設置中設置好的報表格式輸出，輸出的內容可以打印出。在動態(tài)模擬中還可以通過外部儀器設的實時采集數據進行處理，此時只需要在參數設置中設置好儀器設備加載儀器驅動（目前只能支持幾部儀器）后，就可以在動態(tài)模擬中自動顯示采集的數據，系統(tǒng)自己可以根據采集的數據自動進行線性或非線性分析，建立數學模擬，同時和系統(tǒng)中自己的模型進行比較，從而對模型進行修正。如果系統(tǒng)不支持的儀器設備，我們也可以通過系統(tǒng)維護中的更新和自學習對采集的數據進行處理，得出數學模型并讓系統(tǒng)數據庫記住，也可以在自學習中把別人研究的動態(tài)過程進行錄入，這樣在內容搜索比較中查找到是否有重復的研究，同時自學習的過程也可以系統(tǒng)地把多個模型進行比較修正，自我完善。為了此系統(tǒng)能夠自動搜索和與外界交流，可以支持IE瀏覽器，能夠遠程操作，同時能夠遠程連接期刊數據庫中的食品品質控制的資料，對系統(tǒng)進行自我完善。

2 系統(tǒng)程序設計

2.1 數學模型的建立與確定

在進行貯藏過程食品品質動態(tài)模型的建立過程中，首先通過儀器設備采集或者手動輸入數據，并實時動態(tài)以在直角坐標系內描點的方式顯示出來，同時根據點的變化形狀在系統(tǒng)已有模型庫中找出最適當前變化狀態(tài)的模型，采用參數估計、誤差分析計算出模型方程并顯示出其趨勢圖，同時計算出誤差，判斷精度是否能夠達到要求。如果模型精度達到要求（a＜0.05，r＞0.85），則把其以追加或修改的方式寫入到數據庫中；如果在原有模型數據庫中沒有找到相似模型或者在計算中發(fā)現模型精度達不到要求（不符合a＜0.05，r＞0.85），則需要重新建立數學模型，經過誤差分析后將達到要求（a＜0.5，r＞0.85）的模型寫入到數據庫中。數學模型建立過程的程序見圖2（a）。

圖2 軟件系統(tǒng)運行過程圖

2.2 食品貯藏品質的動態(tài)模擬與控制

在進行食品貯藏過程的品質模擬時，首先進行參數設置（原料的類型、加工條件、貯藏條件、品質評價指標等），系統(tǒng)會自動在其數據中查找數學模型，然后通過VB6.0中的Mschart控件以直角坐標圖的形式顯示出來，效果與SAS和Excel中的Chart圖效果一樣（如圖3），根據參數的設置能夠同時在一個圖中顯示多個品質指標的變化情況或者不同貯藏條件下的變化情況。還能夠根據設定的食品品質標準，求出該食品在當前貯藏條件下的貨架期；或者根據設定的合理的貨架期，采用規(guī)劃求解求出適宜的貯藏方案，還可以以報表的形式顯示出來（見圖2（b））。同時可以根據當前的情況對未來短期內食品的處理作出建議。

圖3 食品在不同貯藏條件下品質的動態(tài)模擬

3 系統(tǒng)數據庫結構

采用SQL建立系統(tǒng)數據庫,數據庫結構如下頁圖4所示。數據庫在運行時采用序號和名稱的雙重查詢方式。由于系統(tǒng)要實現自學習過程和后期的系統(tǒng)維護，因此系統(tǒng)數據庫要實現更新功能。在數據庫更新時可以采用系統(tǒng)自動識別模型并更新與人工直接輸入更新相結合的方式。

4 系統(tǒng)的自學習過程

由于系統(tǒng)誤差和偶然誤差的存在，即試驗過程中樣品的限制、試驗條件的限制、加工過程或貯藏方法的波動等，都會影響品質變化的數學模型導致其失擬或偏離實際情況。通過對實際過程的“跟蹤”，可以不斷修正原有數學模型或重新建立數學模型，使系統(tǒng)不斷積累“經驗”，使其適應不同條件變化下的模擬。不過在重新建立數學模型時，要判斷系統(tǒng)原有數據庫中是否有相類似的模型存在，如果有則比較兩個模型的擬合精度，如果重新建立的數學模型的擬合精度高，就需要更新數據庫，賦予數據庫新的經驗；如果系統(tǒng)數據庫中沒有類似新建立的模型，則把新建立的模型寫入數據庫。系統(tǒng)通過不斷采集信息、處理信息和自動學習，系統(tǒng)的適應性將越來越完善。系統(tǒng)的自學習原理見圖5。同時根據數據庫中的模型可以判斷此種方法是否已經有人研究過，避免重復研究。

圖4 系統(tǒng)數據庫結構

圖5 系統(tǒng)的自學習過程

［1］ 仙鵬，傅澤田，劉雪，等.生鮮農產品貨架期預測研究進展［G］李道亮.“第一屆國際計算機及計算技術在農業(yè)中的應用討論會”暨第一屆中國農村信息化發(fā)展論壇論文集.北京：中國農業(yè)科技出版社，2007：336-341.

［2］ 邢黎峰，孫明高，王元軍.生物生長的Richards模型［J］.生物數學學報，1998，3（13）：348-353.

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［7］ 蔣鐵海，劉朝暉.ADO.NET數據庫對象編程方法和技巧［J］.信息技術，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年畢業(yè)于華中農業(yè)大學食品科學與工程專業(yè)，碩士，助教。

2011-10-07

2011-11-08