一种冷藏餐盒多传感协同的食品新鲜度等级评估方法与流程

本发明涉及信息，尤其涉及一种冷藏餐盒多传感协同的食品新鲜度等级评估方法。

背景技术：

1、冷藏食品的新鲜度精准评估是保障食品安全与公众健康的核心环节。在现代餐饮与预制菜产业中，准确判断餐盒内食品的变质程度具有不可替代的关键性作用。当前常规的检测手段通常依赖于设定一个绝对的气味浓度界限，一旦超过该界限便认定食品腐败。这种方式忽略了食品自身成分对气味环境的持续干扰，尤其在面对成分复杂的混合餐食时，往往无法剥离正常食材气味与真实变质气味的界限，极易造成误判或漏判。发酵酱汁配菜在冷藏存放过程中会持续释放浓郁且稳定的背景气味，这种特性会直接大幅抬高餐盒内部气味采集的初始基准线。基准线的异常升高，使得完全正常可食用的食品也会呈现出极高的气味浓度读数，打破了常规认知中气味变浓等同于腐败的判定常理。更为棘手的是，由于检测设备的响应量程范围存在上限，被发酵气味占据大量空间后，后续食品真正发生变质时所产生的腐败气味增量，会被严重压缩在一个极其狭窄的响应区间内。比如一份带有发酵豆瓣酱的冷藏盒饭，刚封装时浓烈的酱香味就会让检测设备报出高浓度预警，产生变质的误判，而当饭菜随着冷藏时间延长真正开始发酸发臭时，这部分微弱的腐败气味增量完全被掩盖在原有的高浓度酱香基准线之下，使得设备采集的气味浓度读数变化微乎其微，腐败气味增量始终落在已被酱香基准线抬高的读数区间内，无法越过既有的报警界限形成可辨识的抬升，从而错失变质警告。如何在使用多传感器协同监测时，有效剥离发酵配菜带来的高浓度背景气味干扰，并在被严重压缩的狭窄响应区间内精准识别出真实的腐败气味增量，成为实现复杂调味食品新鲜度等级准确评估的关键问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种冷藏餐盒多传感协同的食品新鲜度等级评估方法，主要包括：

2、获取冷藏餐盒内挥发性有机化合物敏感薄膜阵列与温湿度探头按连续时间序列采集的混合气味原始数据，并同步记录冷藏环境温湿度、发酵酱汁品类和食品冷藏累计时长，对所述混合气味原始数据进行降维处理与特征提取，得到气味数据；依据所述气味数据和所述发酵酱汁品类，调用发酵酱汁气味特征数据库进行模式匹配，识别冷藏过程中持续释放的稳定背景气味成分，判断所述气味数据是否存在发酵气味造成的信号掩盖；对存在所述信号掩盖的气味数据扣除发酵背景气味，得到腐败气味数据；对所述腐败气味数据进行时间序列分析，跟踪腐败气味读数随所述食品冷藏累计时长延长产生的上升趋势，沿连续时间累加得到腐败气味累积浓度；依据所述稳定背景气味成分占据的气味读数幅度，确定剩余腐败气味响应空间并划定压缩腐败气味响应区间，把所述腐败气味累积浓度映射至所述压缩腐败气味响应区间，识别食品变质程度；依据所述食品变质程度、所述冷藏环境温湿度和所述食品冷藏累计时长，比对新鲜等级表，确定新鲜度等级。

3、进一步的，所述对所述混合气味原始数据进行降维处理与特征提取，得到气味数据，包括：按采集时刻对膜片响应信号、温度读数和湿度读数进行对齐，得到餐盒时序采集数据；提取同一采集时刻下的多膜片响应幅值、温度读数、湿度读数、发酵酱汁品类标识和食品冷藏累计时长，剔除缺失采集时刻，对超过预设跳变阈值的读数以相邻读数均值替换，得到混合气味整理数据；采用主成分分析算法提取各膜片响应幅值随所述食品冷藏累计时长变化的共同波动成分，按贡献度顺序保留表征混合气味状态的成分，得到所述气味数据。

4、进一步的，所述调用发酵酱汁气味特征数据库进行模式匹配，识别冷藏过程中持续释放的稳定背景气味成分，包括：依据所述气味数据中的共同波动成分、温湿度读数、食品冷藏累计时长和所述发酵酱汁品类，调取同品类酱汁在相同冷藏条件下的膜片通道响应谱，得到目标酱汁参照谱；把所述目标酱汁参照谱与各膜片通道响应幅值占比逐通道比对，提取谱形相符且连续冷藏时刻波动低于预设稳定阈值的响应部分，得到所述稳定背景气味成分。

5、进一步的，所述得到所述稳定背景气味成分后，包括：把所述稳定背景气味成分与所述气味数据中的当前气味读数进行幅度比较，得到背景气味占据的读数幅度；当所述读数幅度超过预设掩盖阈值时，判定存在信号掩盖。

6、进一步的，所述对存在所述信号掩盖的气味数据扣除发酵背景气味，得到腐败气味数据，包括：获取所述稳定背景气味成分、浓度基线、膜片通道响应谱、温湿度读数和发酵酱汁品类标识，按所述膜片通道响应谱在各膜片通道中标记发酵酱汁持续释放的背景响应，得到背景响应标记数据；依据所述背景响应标记数据，对相同采集时刻和相同膜片通道的背景响应进行扣除，保留未被标记为发酵背景气味的通道读数，得到背景扣除气味数据；从所述背景扣除气味数据中提取随食品冷藏累计时长变化的通道读数，读数高于预设残留阈值时确定为腐败气味残留成分，得到所述腐败气味数据。

7、进一步的，所述对所述腐败气味数据进行时间序列分析，跟踪腐败气味读数随所述食品冷藏累计时长延长产生的上升趋势，包括：获取采集时刻、食品冷藏累计时长、膜片通道标识和腐败气味读数，按食品冷藏累计时长对同一膜片通道的腐败气味读数排序，得到腐败时序读数。

8、进一步的，所述得到腐败时序读数后，包括：依据所述腐败时序读数确定相邻采集时刻的读数差值作为读数升幅，剔除低于预设残留阈值的读数；当连续采集时刻的所述读数升幅均高于预设上升阈值时，确定腐败上升趋势；沿连续采集时刻对保留的腐败气味读数进行累加，得到所述腐败气味累积浓度。

9、进一步的，所述依据所述稳定背景气味成分占据的气味读数幅度，确定剩余腐败气味响应空间并划定压缩腐败气味响应区间，包括：确定稳定背景气味成分的浓度基线在传感器预设最大可分辨读数中占据的背景占用读数；以传感器预设最大可分辨读数扣除所述背景占用读数，得到所述剩余腐败气味响应空间；以背景扣除后的基线起点作为区间下限，以所述剩余腐败气味响应空间对应的最大可分辨腐败信号读数作为区间上限，划定所述压缩腐败气味响应区间。

10、进一步的，所述把所述腐败气味累积浓度映射至所述压缩腐败气味响应区间，识别食品变质程度，包括：按读数幅度确定腐败气味累积浓度在所述压缩腐败气味响应区间内的映射落点，计算所述映射落点超出区间下限的上升幅度，依据所述映射落点和所述上升幅度识别所述食品变质程度。

11、进一步的，所述依据所述食品变质程度、所述冷藏环境温湿度和所述食品冷藏累计时长，比对新鲜等级表，确定新鲜度等级，包括：按同一采集时刻归集所述食品变质程度、冷藏环境温度、冷藏环境湿度和食品冷藏累计时长，得到等级比对数据；从所述新鲜等级表中检索变质程度区间、温度区间、湿度区间和冷藏时长区间均相符的等级表项，得到等级候选表项；读取所述等级候选表项对应的新鲜度等级，以确定所述新鲜度等级。

12、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

13、本发明公开了一种冷藏餐盒多传感协同的食品新鲜度等级评估方法。针对冷藏餐盒内发酵酱汁持续释放的稳定背景气味会长期叠加于气味采集基线，导致可食用食品同样呈现较高气味读数，造成腐败气味信号被发酵背景气味掩盖的问题，本发明通过挥发性有机化合物敏感薄膜阵列与温湿度探头采集混合气味原始数据，应用主成分分析算法进行降维与特征提取后，结合发酵酱汁品类与预存气味特征数据库进行模式匹配，识别并剔除发酵酱汁持续释放的稳定背景气味成分，获得剥离发酵背景后的腐败气味数据。进一步地，根据稳定背景气味成分对传感器动态响应范围的占用程度，确定剩余可供腐败气味增量填充的有效响应空间，划定压缩后的腐败气味响应区间，将剥离背景后的腐败气味累积浓度映射至该窄幅判定区间内，依据其落点位置及上升幅度识别食品变质程度，结合冷藏环境温湿度与累计时长确定新鲜度等级。本发明有效解决了发酵背景干扰导致的腐败信号掩盖问题，实现了含发酵酱汁冷藏餐盒的精准新鲜度评估。