徐 君

（江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院糧食工程與管理系，淮安 223003）

·質(zhì)量管理·

食品貯藏過程的模擬與控制軟件設(shè)計(jì)

徐 君*

（江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院糧食工程與管理系，淮安 223003）

通過對(duì)食品在貯藏過程中品質(zhì)特性變化的研究，建立數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)庫，采用VB6.0和SQL設(shè)計(jì)開發(fā)具有自學(xué)習(xí)功能的食品貯藏過程品質(zhì)變化的數(shù)學(xué)模型、模擬與控制軟件，為保證食品的品質(zhì)和安全性等提供依據(jù)參考。

貯藏品質(zhì)；數(shù)據(jù)庫；自學(xué)習(xí)；VB6.0

當(dāng)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(zhì)的預(yù)測(cè)和控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是食品在貯藏過程中品質(zhì)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(duì)食品的感官指標(biāo)、理化指標(biāo)和衛(wèi)生指標(biāo)都有顯著影響。國內(nèi)目前對(duì)食品貯藏過程中品質(zhì)的變化研究比較單一，都是集中在某一產(chǎn)品上面，通常用采用貨架期進(jìn)行評(píng)價(jià)，現(xiàn)在已知食品貨架期的預(yù)測(cè)方法和預(yù)測(cè)模型有很多，但大多數(shù)方法和模型只適用于一類食品。國外在對(duì)食品品質(zhì)變化的數(shù)學(xué)模型研究的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了快速檢測(cè)技術(shù)、TTI技術(shù)、微生物預(yù)測(cè)軟件（SSP，SFP應(yīng)用軟件）等。我國在食品品質(zhì)控制中這些技術(shù)的應(yīng)用還比較落后，目前沒有一個(gè)完整的食品預(yù)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)。

隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，公眾對(duì)食品食用安全性的要求越來越高，消費(fèi)者食品安全意識(shí)顯著增強(qiáng)。傳統(tǒng)的最終產(chǎn)品檢測(cè)的方法只能對(duì)最終產(chǎn)品是否安全合格做出評(píng)價(jià)，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(zhì)和貨架期的因素很多，不能快速地得到想要的結(jié)果。尤其是對(duì)于食品物流行業(yè)、大型超市、倉庫等，不能有效對(duì)食品進(jìn)行管理。本項(xiàng)目的研究能夠?qū)Ω鞣N食品貯藏過程中品質(zhì)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，并和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)食品的品質(zhì)變化和貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠?qū)κ称愤M(jìn)行有效調(diào)度。同時(shí)項(xiàng)目的研究可以避免大家在食品品質(zhì)和貨架期研究方面進(jìn)行重復(fù)研究。本項(xiàng)目研究的系統(tǒng)能夠自行處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能夠建立自適應(yīng)模型，能夠兼容目前常用的帶通訊接口的食品檢測(cè)設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)連續(xù)記錄數(shù)據(jù)，消除誤差。

1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)采用VB6.0進(jìn)行編寫，支持Windows系統(tǒng)，包括文件、參數(shù)設(shè)置、動(dòng)態(tài)模擬、系統(tǒng)維護(hù)、幫助等。其中文件菜單下包括：食品品質(zhì)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)學(xué)建模、數(shù)字仿真、軟件設(shè)計(jì)；參數(shù)設(shè)置菜單下包括：食品加工貯藏條件的選擇、食品標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)手動(dòng)選擇、儀器設(shè)備的選擇、通訊參數(shù)、輸出設(shè)置；動(dòng)態(tài)模擬菜單下包括：數(shù)學(xué)建模、動(dòng)態(tài)模擬、品質(zhì)預(yù)測(cè)、貨架期、貯藏方案、品質(zhì)控制、進(jìn)出貨建議等；系統(tǒng)維護(hù)菜單包括：更新與學(xué)習(xí)、內(nèi)容搜索比較、組件添加；幫助菜單包括：操作幫助、軟件介紹、團(tuán)隊(duì)介紹等。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 軟件結(jié)構(gòu)

文件菜單和幫助菜單下的內(nèi)容為內(nèi)容的介紹。在參數(shù)設(shè)置中可以設(shè)置食品加工貯藏中的所有條件、食品標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)置好這些參數(shù)后就可以進(jìn)行品質(zhì)的動(dòng)態(tài)控制與模擬了，通過系統(tǒng)中的模型自動(dòng)選擇可以得到品質(zhì)變化的動(dòng)態(tài)曲線，同時(shí)根據(jù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)食品做出評(píng)價(jià)、貨架期的計(jì)算和貯藏方案的建議，這些內(nèi)容在通過參數(shù)設(shè)置中設(shè)置好的報(bào)表格式輸出，輸出的內(nèi)容可以打印出。在動(dòng)態(tài)模擬中還可以通過外部儀器設(shè)的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，此時(shí)只需要在參數(shù)設(shè)置中設(shè)置好儀器設(shè)備加載儀器驅(qū)動(dòng)（目前只能支持幾部儀器）后，就可以在動(dòng)態(tài)模擬中自動(dòng)顯示采集的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自己可以根據(jù)采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行線性或非線性分析，建立數(shù)學(xué)模擬，同時(shí)和系統(tǒng)中自己的模型進(jìn)行比較，從而對(duì)模型進(jìn)行修正。如果系統(tǒng)不支持的儀器設(shè)備，我們也可以通過系統(tǒng)維護(hù)中的更新和自學(xué)習(xí)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出數(shù)學(xué)模型并讓系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記住，也可以在自學(xué)習(xí)中把別人研究的動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行錄入，這樣在內(nèi)容搜索比較中查找到是否有重復(fù)的研究，同時(shí)自學(xué)習(xí)的過程也可以系統(tǒng)地把多個(gè)模型進(jìn)行比較修正，自我完善。為了此系統(tǒng)能夠自動(dòng)搜索和與外界交流，可以支持IE瀏覽器，能夠遠(yuǎn)程操作，同時(shí)能夠遠(yuǎn)程連接期刊數(shù)據(jù)庫中的食品品質(zhì)控制的資料，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自我完善。

2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)學(xué)模型的建立與確定

在進(jìn)行貯藏過程食品品質(zhì)動(dòng)態(tài)模型的建立過程中，首先通過儀器設(shè)備采集或者手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)以在直角坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)的方式顯示出來，同時(shí)根據(jù)點(diǎn)的變化形狀在系統(tǒng)已有模型庫中找出最適當(dāng)前變化狀態(tài)的模型，采用參數(shù)估計(jì)、誤差分析計(jì)算出模型方程并顯示出其趨勢(shì)圖，同時(shí)計(jì)算出誤差，判斷精度是否能夠達(dá)到要求。如果模型精度達(dá)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(shù)據(jù)庫中；如果在原有模型數(shù)據(jù)庫中沒有找到相似模型或者在計(jì)算中發(fā)現(xiàn)模型精度達(dá)不到要求（不符合a＜0.05，r＞0.85），則需要重新建立數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過誤差分析后將達(dá)到要求（a＜0.5，r＞0.85）的模型寫入到數(shù)據(jù)庫中。數(shù)學(xué)模型建立過程的程序見圖2（a）。

圖2 軟件系統(tǒng)運(yùn)行過程圖

2.2 食品貯藏品質(zhì)的動(dòng)態(tài)模擬與控制

在進(jìn)行食品貯藏過程的品質(zhì)模擬時(shí)，首先進(jìn)行參數(shù)設(shè)置（原料的類型、加工條件、貯藏條件、品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)等），系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)在其數(shù)據(jù)中查找數(shù)學(xué)模型，然后通過VB6.0中的Mschart控件以直角坐標(biāo)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(jù)參數(shù)的設(shè)置能夠同時(shí)在一個(gè)圖中顯示多個(gè)品質(zhì)指標(biāo)的變化情況或者不同貯藏條件下的變化情況。還能夠根據(jù)設(shè)定的食品品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，求出該食品在當(dāng)前貯藏條件下的貨架期；或者根據(jù)設(shè)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(bào)表的形式顯示出來（見圖2（b））。同時(shí)可以根據(jù)當(dāng)前的情況對(duì)未來短期內(nèi)食品的處理作出建議。

圖3 食品在不同貯藏條件下品質(zhì)的動(dòng)態(tài)模擬

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

采用SQL建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)如下頁圖4所示。數(shù)據(jù)庫在運(yùn)行時(shí)采用序號(hào)和名稱的雙重查詢方式。由于系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)過程和后期的系統(tǒng)維護(hù)，因此系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫要實(shí)現(xiàn)更新功能。在數(shù)據(jù)庫更新時(shí)可以采用系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別模型并更新與人工直接輸入更新相結(jié)合的方式。

4 系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)過程

由于系統(tǒng)誤差和偶然誤差的存在，即試驗(yàn)過程中樣品的限制、試驗(yàn)條件的限制、加工過程或貯藏方法的波動(dòng)等，都會(huì)影響品質(zhì)變化的數(shù)學(xué)模型導(dǎo)致其失擬或偏離實(shí)際情況。通過對(duì)實(shí)際過程的“跟蹤”，可以不斷修正原有數(shù)學(xué)模型或重新建立數(shù)學(xué)模型，使系統(tǒng)不斷積累“經(jīng)驗(yàn)”，使其適應(yīng)不同條件變化下的模擬。不過在重新建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，要判斷系統(tǒng)原有數(shù)據(jù)庫中是否有相類似的模型存在，如果有則比較兩個(gè)模型的擬合精度，如果重新建立的數(shù)學(xué)模型的擬合精度高，就需要更新數(shù)據(jù)庫，賦予數(shù)據(jù)庫新的經(jīng)驗(yàn)；如果系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中沒有類似新建立的模型，則把新建立的模型寫入數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)通過不斷采集信息、處理信息和自動(dòng)學(xué)習(xí)，系統(tǒng)的適應(yīng)性將越來越完善。系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)原理見圖5。同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的模型可以判斷此種方法是否已經(jīng)有人研究過，避免重復(fù)研究。

圖4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

圖5 系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)過程

［1］ 仙鵬，傅澤田，劉雪，等.生鮮農(nóng)產(chǎn)品貨架期預(yù)測(cè)研究進(jìn)展［G］李道亮.“第一屆國際計(jì)算機(jī)及計(jì)算技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用討論會(huì)”暨第一屆中國農(nóng)村信息化發(fā)展論壇論文集.北京：中國農(nóng)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(shù)學(xué)學(xué)報(bào)，1998，3（13）：348-353.

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［6］ 龔沛曾，陸慰民，楊志強(qiáng).Visual Basic程序設(shè)計(jì)教程（6.0版）［M］.北京：北京高等教育出版社，2000.

［7］ 蔣鐵海，劉朝暉.ADO.NET數(shù)據(jù)庫對(duì)象編程方法和技巧［J］.信息技術(shù)，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(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程專業(yè)，碩士，助教。

2011-10-07

2011-11-08