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原文传递一种非接触式牛奶新鲜度检测系统及其检测方法

专利名称：	一种非接触式牛奶新鲜度检测系统及其检测方法
摘要：	本发明一种非接触式牛奶新鲜度检测装置及其检测方法，属于牛奶新鲜度检测技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种非接触式牛奶新鲜度检测系统硬件结构及其检测方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：包括用于采集数据与处理数据的微处理器，微处理器外部连接有信息交互装置，具体为键盘与显示屏，微处理器的外围电路还连接有时钟控制芯片与温度传感器，微处理器的信号输出端分别与数据存储模块、数据通信模块相连；数据通信模块具体为GPRS无线通信模块，GPRS无线通信电路通过无线网络与上位机建立连接，上位机外部设置有用于显示牛奶新鲜度数据的显示屏；上位机还内置有用于对采集数据进行数据训练的软件；本发明用于牛奶新鲜度检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	太原理工大学
发明人：	张玲玲;吕玉祥;田慧敏;康霞霞;王慧
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910647828.9
公开号：	CN110412227A
代理机构：	太原高欣科创专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	崔浩;冷锦超
分类号：	G01N33/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	030024 山西省太原市迎泽西大街79号
主权项：	1.一种非接触式牛奶新鲜度检测系统，其特征在于：包括用于采集数据与处理数据的微处理器，所述微处理器外部连接有信息交互装置，具体为键盘与显示屏，所述微处理器的外围电路还连接有时钟控制芯片与温度传感器，所述微处理器的信号输出端分别与数据存储模块、数据通信模块相连；所述数据通信模块具体为GPRS无线通信模块，所述GPRS无线通信电路通过无线网络与上位机建立连接，所述上位机外部设置有用于显示牛奶新鲜度数据的显示屏；所述上位机还内置有用于对采集数据进行数据训练的软件；检测系统还包括恒温恒湿箱，所述恒温恒湿箱内部放置有多个用于盛放牛奶的烧杯。 2.根据权利要求1所述的一种非接触式牛奶新鲜度检测系统，其特征在于：所述微处理器的型号为STM32F103C8T6。 3.一种非接触式牛奶新鲜度检测系统的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将恒温恒湿箱设置在某一确定温度，湿度确定成90％RH，经过一段时间恒温恒湿箱的温湿度稳定后，通过实验量筒分别量取三份相同的250ml新鲜牛奶作为实验样品，倒入到烧杯中并放置到恒温恒湿实验箱中，将试验样品搅拌均匀，相隔一小时检测牛奶的PH值，通过多次测量得到牛奶PH值与时间的变化规律；步骤二：通过改变恒温箱温度，进行多次实验得到多组在不同温度下牛奶变质过程的数据，并对相应数据进行实验分析；利用BP神经网络原理建立数学模型，通过matlab数学软件调试模型，，建立新鲜度PH值与温度、时间的函数关系，通过在恒温20℃、25℃、30℃、40℃下，检测牛奶新鲜度PH值随时间变化的关系；步骤2.1：建立BP神经网络的数学模型；网络在训练前，首先对样本进行归一化数据处理，对神经网络的输入和输出进行一定的预处理，取消各维数据间数量级差别，加快网络训练速度；对样本数据进行归一化的处理，将输入和输出数据变换到区间[0,1]，设样本XN的最大值和最小值分别为Xmax和Xmin，是归一化处理后的数据，满足公式：步骤2.2：设计BP神经网络模型；设计网络输入和输出：经过预处理的数据温度和时间作为BP神经网络的输入样本进行训练和测试，输出层数据即为每个输入样本相应的PH数值，是网络训练要达到的目标值；设计网络层数以及各层神经元个数：对任何在闭区间的连续函数，用含有一个隐层的BP神经网络来逼近，采用典型的三层网络结构，包含输入层、一个隐含层、输出层；其中输入层个数为1个，隐含层节点数确定为11个，输出层个数为1个，对应每个样本的PH数值；设计隐层节点数：通过实验得出最佳隐层节点数的计算公式为： H＝2I+1；其中H为隐含层的节点数，I为输入层节点数，O为输出层节点数，a为常数；通过上述公式来确定节点数的大概范围选择隐含层，用试凑法确定最佳的节点数，确定选取隐含层节点数为11个；步骤三：实验结果与分析：采用三层神经网络结构，用牛奶新鲜度PH值作为网络的输出端，网络采时间1个输入节点一个输出节点为PH值，隐层为11个节点，隐含层和输出层的传递函数采用tansig函数，训练函数选用trainlm函数；操作时通过微处理器内部集成的时钟控制芯片设置定时器，定时1h，采集环境温度数据T，以及获得精确的储藏时间t，结合所建立的PH值相关模型，获得实时PH值，然后将数据打包通过GPRS无线通信模块发送给上位机，并通过上位机内置软件LabVIEW对收到的数据处理，并进行实时显示。
所属类别：	发明专利