专利名称：家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种电器报警领域，具体涉及一种家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置及方法。
背景技术：
家庭日常生活中新鲜果蔬的保鲜储藏通常依靠家用冰箱冷藏实现，一些种类的果蔬在低温下能够长期保存。由此产生的实际问题是当消费者一次性购买较大量的果蔬后，将未能及时食用的放入冰箱长期储藏，之后却忘记食用或想起来需要食用时，果蔬产品的储藏期过长，已经不具有食用价值。这样一方面造成了食品的浪费，给消费者带来经济上的损失；另一方面，若消费者不能明确分辨食品品质优劣而继续食用，就会带来食品食用安全上的重大隐患。因此，创新改良现有冰箱的功能，使其能够从实际解决这个问题，是非常有意义的。
当下冰箱新功能的开发已经进入了一个瓶颈期，各大企业都在冰箱的温度范围及控制方面进行改良，而忽略了现代生活节奏加快后，人们使用冰箱时产生的新问题，也没有注意到在越来越追求生活品质的今天，消费者们对智能化家用电器的渴求。
发明内容
本发明是针对现有冰箱无报警提示功能的问题，提出了一种家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置，利用功能集成化模块，在冰箱所提供的低温环境温度与果蔬品质之间建立关系，对果蔬剩余货架期进行实时预测和报警，保证食品安全，减少浪费。
本发明的技术方案为一种家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置，包括温度传感器、信号调理模块、数字信号处理器、LCD显示屏、报警器及选择键盘，温度传感器将温度信号通过信号调理模块放大、滤波后输入数字信号处理器中，通过数字信号处理器中的A/D模块转换成数字信号，输出实时温度显示在LCD显示屏上，其特征在于，键盘输入设定值进入数字信号处理器，数字信号处理器处理数据，输出信号到报警器报警，同时输出到LCD显示屏上显示报警提示。
所述信号调理模块自带定时器。
一种家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警方法，包括家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置，方法包括以下具体步骤 1)装置上电后，信号调理模块进行初始化，温度传感器将温度信号通过信号调理模块放大、滤波后输入信号调理模块中，通过A/D模块转换成数字信号，并将实时温度显示在LCD显示屏上； 2)使用时，按照键盘菜单提示选择相应果蔬品种，信号调理模块根据监控的实时温度值，采用对应果蔬剩余货架期计算公式得到剩余货架期时间，以小时显示于LCD显示屏上； 3)同时信号调理模块内部定时器实现每隔1小时剩余货架期显示自动减1，当显示时间小于24小时，系统报警器发出警报，LCD显示屏上“报警提示”一栏显示“是”，提醒食用。
果蔬剩余货架期的统一计算公式为 φR＝exp(A/Tj+B)×[1-∑ti/exp(A/Ti+B)] (1) 其中，T为热力学温度开尔文，φ单位为天，Tj为当前温度，Ti是前一时刻冰箱冷藏温度，ti是果蔬在该温度下经历的储藏时间，∑表示果蔬在储藏温度Tj前总的品质损失，A、B为试验获得的特征系数，A为(Ea/R)，式中，R为气体常数，J·mol-1·K-1；Ea是表观活化能，J·mol-1。
B为-lnk0+ln(C0-C)；式中，C为贮藏t天后果蔬特征品质的百分含量，％；C0为果蔬特征品质的初始百分含量，％；k0是指前因子，％·d-1。
本发明的有益效果在于本发明家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置及方法，解决现有冰箱功能的不足，在冰箱所提供的低温环境温度与果蔬品质之间建立关系，对果蔬剩余货架期进行实时预测和报警，保证食品安全，减少浪费。
图1为本发明家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置结构示意图。
具体实施例方式 家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置，如图1所示，主要由温度传感器1、信号调理模块2、数字信号处理器(DSP)3、LCD显示屏8、报警器6及选择键盘7构成，温度传感器1将温度信号通过信号调理模块2(放大、滤波)输入数字信号处理器3中，通过数字信号处理器3中的A/D模块4转换成数字信号，并将实时温度显示在LCD显示屏8上；键盘7输入设定值进入数字信号处理器3，数字信号处理器3处理数据，输出信号到报警器6报警，同时输出到LCD显示屏8上显示报警提示。
装置上电后，DSP 3进行初始化，温度传感器1将温度信号通过信号调理模块2(放大、滤波)输入DSP 3中，通过A/D模块4转换成数字信号，并将实时温度显示在液晶屏8上。使用时，按照键盘7菜单提示选择相应果蔬品种，DSP 3根据监控的实时温度值，采用对应果蔬剩余货架期计算公式得到剩余货架期时间，以小时显示于液晶屏8上，同时利用DSP 3内部定时器5实现每隔1小时剩余货架期显示自动减1，当显示时间小于24小时，系统报警器6发出警报，液晶屏上“报警提示”一栏显示“是”。
固化于DSP内部的剩余货架期预测公式(1)，是建立在科学理论及试验数据之上的。首先在冰箱冷藏室温度范围(0-10℃)挑选几个温度点，试验测定各温度下果蔬的关键品质随储藏时间的变化，根据公式(2)对各温度下该关键品质的变化速率k进行线性拟合。然后根据公式(3)在变化速率与储藏温度间建立品质动力学关系，结合感官评定，以果蔬关键品质下降50％作为货架期终点，利用货架期计算公式(4)及TTT原理，推得果蔬的剩余货架期预测公式(1)。其中T为热力学温度开尔文，φ单位为天。Tj为当前温度，Ti是前一时刻冰箱冷藏温度，ti是果蔬在该温度下经历的储藏时间，∑表示果蔬在储藏温度Tj前总的品质损失。
φR＝exp(A/Tj+B)×[1-∑ti/exp(A/Ti+B)] (1) C＝C0-kt(2) 公式(2)中，C为贮藏t天后果蔬特征品质的百分含量，％；C0为果蔬特征品质的初始百分含量，％；k是品质下降速率常数，％·d-1；t为贮藏时间，d。
lnk-lnk0＝-Ea/RT (3) 公式(3)中，k0是指前因子，％·d-1；R为气体常数，J·mol-1·K-1；Ea是表观活化能，J·mol-1；T-绝对温度，K。
公式(1)与(2)联立的到lnt＝(Eα/RT)-lnk0+ln(C0-C) 即t＝exp((Eα/RT)-lnk0+ln(C0-C)) (4) 公式(4)中(Ea/R)就是公式(1)中的A，-lnk0+ln(C0-C)构成公式(1)中的B，通过TTT原理，将剩余货架期预测公式写成(1)式。
以花椰菜为例，花椰菜中维生素C含量下降50％为货架期终点，首先将花椰菜在0℃和6℃的环境下贮藏，测定花椰菜中维生素C百分含量随贮藏时间的变化情况，得到表(1)。利用公式(2)对表(1)数据进行线性拟合，分别求得0℃和6℃时花椰菜中维生素C百分含量的变化速率k1＝0.7542，k2＝1.1727。k1，k2根据公式(3)计算可得花椰菜中维生素C百分含量变化的活化能/R值为-Ea/R＝-5609.5，lnk0＝20.254。花椰菜中维生素C的初始含量为100％，即C0＝100；货架期终点的含量为50％，即C＝50，则ln(C0-C)＝ln50。根据公式(4)可将上述数值代入计算求得花椰菜的A＝5609.5，B＝-16.342，这样就可以对冰箱冷藏室温度范围(0-10℃)内贮藏的花椰菜剩余货架期进行预测。
表(1)
针对西兰花，以西兰花中维生素C含量下降50％为货架期终点，首先将西兰花在2℃和8℃的环境下贮藏，测定花椰菜中维生素C百分含量随贮藏时间的变化情况，得到表(2)。利用公式(2)对表(2)数据进行线性拟合，分别求得2℃和8℃时花椰菜中维生素C百分含量的变化速率k1＝0.3041，k2＝1.9489。k1，k2根据公式(3)计算可得花椰菜中维生素C百分含量变化的活化能/R值为-Ea/R＝-23951，lnk0＝85.857。西兰花中维生素C的初始含量为100％，即C0＝100；货架期终点的含量为50％，即C＝50，则ln(C0-C)＝ln50。根据公式(4)可将上述数值代入计算求得西兰花的A＝23951，B＝-81.945，这样就可以对冰箱冷藏室温度范围(0-10℃)内贮藏的西兰花剩余货架期进行预测。
表(2)
将购回的某种新鲜果蔬放入冰箱冷藏室时，按7上菜单键，选择对应果蔬种类，并确定，DSP 3实时计算此种果蔬产品的剩余货架期(以小时计)，显示在LCD屏幕8上，供消费者查看。同时，装置显示时间开始倒计时，当果蔬剩余货架期为24小时报警器6报警，提醒食用。
权利要求
1、一种家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置，包括温度传感器、信号调理模块、数字信号处理器、LCD显示屏、报警器及选择键盘，温度传感器将温度信号通过信号调理模块放大、滤波后输入数字信号处理器中，通过数字信号处理器中的A/D模块转换成数字信号，输出实时温度显示在LCD显示屏上，其特征在于，键盘输入设定值进入数字信号处理器，数字信号处理器处理数据，输出信号到报警器报警，同时输出到LCD显示屏上显示报警提示。
2、根据权利要求1所述的家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置，其特征在于，所述信号调理模块自带定时器。
3、一种家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警方法，包括家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置，方法包括以下具体步骤
1)装置上电后，信号调理模块进行初始化，温度传感器将温度信号通过信号调理模块放大、滤波后输入信号调理模块中，通过A/D模块转换成数字信号，并将实时温度显示在LCD显示屏上；
2)使用时，按照键盘菜单提示选择相应果蔬品种，信号调理模块根据监控的实时温度值，采用对应果蔬剩余货架期计算公式得到剩余货架期时间，以小时显示于LCD显示屏上；
3)同时信号调理模块内部定时器实现每隔1小时剩余货架期显示自动减1，当显示时间小于24小时，系统报警器发出警报，LCD显示屏上“报警提示”一栏显示“是”，提醒食用。
4、根据权利要求3所述的家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警方法，其特征在于，果蔬剩余货架期的统一计算公式为
φR＝exp(A/Tj+B)×[1-∑ti/exp(A/Ti+B)](1)
式中，T为热力学温度开尔文，φ单位为天，Tj为当前温度，Ti是前一时刻冰箱冷藏温度，ti是果蔬在该温度下经历的储藏时间，∑表示果蔬在储藏温度Tj前总的品质损失，A、B为试验获得的特征系数A为(Ea/R)，式中，R为气体常数，J·mol-1·K-1；Ea是表观活化能，J·mol-1。
B为-lnk0+ln(C0-C)；式中，C为贮藏t天后果蔬特征品质的百分含量，％；C0为果蔬特征品质的初始百分含量，％；k0是指前因子，％·d-1。
全文摘要
本发明涉及一种家用冰箱冷藏室果蔬剩余货架期报警装置及方法，装置内建立有预测果蔬剩余货架期的数据库，实时计算果蔬产品的剩余货架期，显示在LCD面板上，供消费者查看。同时，装置显示时间自动进行倒计时，当果蔬剩余货架期为24小时即报警，提醒消费者食用。解决现有冰箱功能的不足，在冰箱所提供的低温环境温度与果蔬品质之间建立关系，对果蔬剩余货架期进行实时预测和报警，保证食品安全，减少浪费。
文档编号G01K1/00GK101604470SQ20091005485
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者刘宝林, 晨 宋, 钟彦骞, 欣 王, 晨 曹, 燕 周, 焕 黄 申请人:上海理工大学