專利名稱：用于果蔬保鮮的通用型臭氧發(fā)生器自動控制方法及控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的用于果蔬保鮮的通用型臭氧發(fā)生器自動控制方法及控制器和其使用該儀器 進行果蔬保鮮的作用范圍和方法，屬于果蔬無害化保鮮技術類。
(二)
背景技術：
蔬菜和水果在采收后通過呼吸作用維持生命，隨著貯藏時間的延長，呼吸所造成的養(yǎng)分 消耗會導致果蔬的品質(zhì)下降，降低了果蔬的新鮮度和可食性。乙烯是一種成熟衰老相關的激 素，抑制果蔬乙烯的合成或減少貯藏環(huán)境中乙烯的濃度可以有效的降低果蔬的呼吸強度，延 緩躍變型果蔬呼吸高峰的出現(xiàn)，抑制果蔬的衰老。此外， 一些細菌和霉菌等有害微生物的侵 染也是造成采后貯藏運輸過程中蔬菜、水果品質(zhì)下降甚至腐爛變質(zhì)的重要原因。因此，有效 地抑制果蔬乙烯的合成，降低果蔬的呼吸強度，抑制病源微生物的侵染和繁殖是保持果蔬新 鮮品質(zhì)，延長貯藏期的重要技術手段。
臭氧是一種強氧化劑，其氧化能力比氯強1.5倍，又是一種良好的消毒劑和殺菌劑，既可 有效殺滅果蔬表面的微生物，又能抑制并延緩果蔬有機物的水解，同時可分解果蔬成熟過程 中釋放的乙烯，從而延長果蔬的貯藏期。申請?zhí)枮?3154228.X的中國專利"一種利用臭氧保鮮水果的方法及儲存庫"公開了一種臭氧保鮮水果的方法。通過三種濃度的臭氧間歇性投放貯 藏庫，殺死水果表面和空氣中的各種細菌，氧化水果生長過程中產(chǎn)生的乙烯，以實現(xiàn)水果的 保鮮。目前，果蔬的臭氧保鮮主要采用這種方法,即按照一定的臭氧濃度，通過間歇釋放達到 殺菌和分解乙烯的目的。這種方法的主要缺陷是通用性差，需要管理人員具備較高的專業(yè)素 質(zhì)。此外，果蔬采后乙烯的釋放并不是固定不變的，且不同果蔬對臭氧的耐受閾值不同，這 就導致固定濃度的臭氧處理在能耗和保鮮效果上存在---定的缺陷。目前，許多果蔬貯藏和流 通企業(yè)已經(jīng)購置了臭氧發(fā)生器，但控制方法只能通過定時器進行機械設置，無法根據(jù)貯藏的 果蔬種類、貯藏空間大小、貯藏量和環(huán)境溫度濕度等實際工作情況進行智能型的自動化控制。 本發(fā)明所涉及的用于果蔬保鮮的通用型臭氧發(fā)生器自動控制方法及控制器可解決以上問題。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
針對以往發(fā)明的不足，本發(fā)明通過大量試驗經(jīng)數(shù)學建模方式獲得不同果蔬采后乙烯釋放 特性、臭氧耐受閾值和控制病原微生物的最低臭氧濃度等數(shù)據(jù)，通過數(shù)學建模建立數(shù)學模型， 根據(jù)貯藏空間大小、貯藏量和貯藏環(huán)境的溫度濕度，對數(shù)學模型進行校正后，通過ARM處 理器(CPU)計算出臭氧發(fā)生器運行的運行參數(shù)，自動控制臭氧發(fā)生器工作，以實現(xiàn)降低乙烯濃度和抑制病原菌繁殖，延長蔬菜、水果的貯藏期。
本發(fā)明所采取的技術方案為
通過大量試驗獲得了櫻桃番茄、番茄、黃瓜、西葫蘆、蘋果等蔬菜、水果采后不同條件 下的乙烯釋放特性數(shù)據(jù)；通過大量試驗獲得了抑制櫻桃番茄、番茄、黃瓜、西葫蘆、蘋果等 蔬菜、水果臭氧耐受閾值通過大量試驗獲得了抑制櫻桃番茄、番茄、黃瓜、西葫蘆、蘋果 等蔬菜、水果中病原微生物的最低臭氧濃度。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，通過數(shù)學建模方式獲得了櫻杉^ 番茄、番茄、黃瓜、西葫蘆、蘋果等蔬菜、水果的數(shù)學模型。通過該方法建立的數(shù)學模型是 通用型臭氧發(fā)生器自動控制器能夠控制臭氧發(fā)生器自動運行的核心技術方法。
系統(tǒng)采用圖像化操作界面，方便用戶使用。系統(tǒng)啟動后需要根據(jù)所控制的臭氧發(fā)生器的 氧氣來源、臭氧發(fā)生能力等進行參數(shù)設置；系統(tǒng)運行前，系統(tǒng)檢測輸入的貯藏環(huán)境的空間體 積、溫度、濕度等參數(shù)是否超出臭氧發(fā)生器的工作能力，并給出相應的提示。系統(tǒng)根據(jù)用戶 輸入的臭氧發(fā)生器生產(chǎn)臭氧能力、貯藏空間大小、貯藏量和貯藏溫度濕度等信息，對所構建 的數(shù)學模型進行校正，通過ARM處理器(CPU)計算出臭氧發(fā)生器運行參數(shù)，通過控制電 路控制臭氧發(fā)生器的運行。同時，適合不同蔬菜、水果的臭氧發(fā)生器運行參數(shù)可通過升級方 式追加到本設備的數(shù)據(jù)存儲器中。
用于果蔬保鮮的通用型臭氧發(fā)生器自動控制器由觸摸屏或其它鍵盤輸入系統(tǒng)、LCD顯示 屏、數(shù)據(jù)存儲器、時鐘系統(tǒng)、通訊控制系統(tǒng)、看門狗電路系統(tǒng)、光電耦合系統(tǒng)和ARM處理 器(CPU)構成。系統(tǒng)采用過壓保護和光電隔離措施，有很髙安全性和抗干擾性能。
果蔬保鮮的通用型臭氧發(fā)生器自動控制器可方便的與各種型號的臭氧發(fā)生器配合使用， 控制臭氧產(chǎn)生濃度適宜，適宜于各種果蔬的采后貯藏保鮮。系統(tǒng)采用圖形界面，方便非專業(yè) 人員操作，且具有功耗低，易于推廣使用的特點。
(四) 附圉說明


圖1是通用型臭氧發(fā)生器自動控制器的硬件原理圖。
圖2是通用型臭氧發(fā)生器自動控制器正面圖。
圖3是通用型臭氧發(fā)生器自動控制器側面圖。
圖4是系統(tǒng)軟件的主程序總體結構流程圖。
圖中l(wèi)是數(shù)據(jù)存儲器2是觸摸屏電路；3是LCD顯示屏；4是控制電路；5是光電耦合 系統(tǒng)；6是穩(wěn)壓和過壓保護電路7是看門狗電路系統(tǒng)；8是ARM處理器(CPU); 9是電源 開關；IO是控制臭氧發(fā)生器接口； ll是電源接口。
(五)
具體實施例方式
圃像界面的設計實現(xiàn)本發(fā)明在硬件上移植了 UC/GUI圖形界面，可以方便的繪制按鈕、單
選框、文本框等圖形界面元素。UC/GUI是一種而向嵌入式實時系統(tǒng)的圖形用戶界面系統(tǒng)' 結構簡單，采用模塊化分層設計，非常適合嵌入式系統(tǒng)的使用。本發(fā)明在此基礎上繪制了所 有人機交換界面。
硬件設計的實現(xiàn)采用三星公司的16/32位嵌入式RISC處理器S3C44B0 (ARM處理器)或 其它具備數(shù)據(jù)運算能力的處理器作為核心處理器，該處理器自帶液晶控制接口，可以方便的 與液晶顯示器連接。通過設計的穩(wěn)壓和過壓保護電路，可保證電路正常運行，同時為防止程 序死鎖或跑飛，特加了外部看門狗電路，使系統(tǒng)在死鎖或跑飛時快速自動重新啟動，恢復到 正常運行狀態(tài)。
采用夏普LNM7M632或其同類屏幕作為顯示器件，該顯示器分辨率高達640x240像素， 256色偽彩，實際顯示效果良好。該顯示器自帶觸摸屏，用UC/GUI繪制鍵盤，用戶可以方 便的點擊觸摸屏輸入各項參數(shù)，也可采用其它輸入設備代替觸摸屏進行輸入操作。
對臭氧發(fā)生器的控制模塊采用光耦、三極管和繼電器構成，通過處理器的一根管腳控制 繼電器的閉合。臭氧發(fā)生器接入繼電器的高壓控制回路中，這樣就可以通過處理器直接控制 臭氧發(fā)生器工作。
軟件設計的實現(xiàn)當系統(tǒng)上電后，處理器S3C44B0自動初始化各硬件，點亮液晶屏，繪制主 界面，同時掃描觸摸屏，檢測用戶是否有輸入，檢測到用戶輸入后將數(shù)據(jù)存入EEPROMM， 然后根據(jù)用戶輸入的數(shù)據(jù)自動計算出控制方程，控制臭氧發(fā)生器定期工作。系統(tǒng)軟件的主程 序總體結構如圖4所示。
如圖1所示，通用型臭氧發(fā)生器自動控制器系統(tǒng)中的電源經(jīng)過穩(wěn)壓過壓保護電路(6)將 穩(wěn)壓送給ARM處理器(CPU, 8)， ARM處理器讀取寧據(jù)存儲器(1)里的程序，程序開始運 行，通過觸摸屏(2)讀取用戶輸入的各種參數(shù)，經(jīng)過ARM處理器(8)運算后自動生成運 行參數(shù)(即臭氧發(fā)生器運行時間)，并將參數(shù)儲存到數(shù)據(jù)存儲器(l)里，相應信息顯示在LCD 顯示器(3)上，根據(jù)運行參數(shù)，ARM處理器(8)通過光電耦合電路(5)控制臭氧發(fā)生器 控制電路(4)動作，打開或關閉臭氧發(fā)生器。系統(tǒng)運行過程中，定時將信息反饋給看門狗電 路系統(tǒng)(7),通過該系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)運行，以保證系統(tǒng)在死鎖或跑飛時快速自動重新啟動，恢 復到正常運行狀態(tài)。
下面通過一個實施例詳述本發(fā)明。
普通番茄保鮮
系統(tǒng)設計
參照臭氧發(fā)生器生產(chǎn)臭氧能力(mg.h")，貯藏空間體積(m3),貯藏量(Kg),貯蔵間 溫度(O和濕度(％)，根據(jù)臭氧發(fā)生器運行參數(shù)數(shù)學模型，通過計算后自動控制臭氧發(fā)生器運行。運行參數(shù)數(shù)學模型如下
運行參數(shù)數(shù)學模型Y= (A+BX-CX2) xD
其中，Y為運行參數(shù)(秒)，X為時間(天)，A， B， C為系統(tǒng)參數(shù)，D為校正參數(shù)。 A: 10~60， B: 0.3~2, C: 0.05~0.5。 D: 0.1~5。
具體操作
1. 第一次運行時用戶通過觸摸屏輸入臭氧發(fā)生翠空氣來源和生產(chǎn)臭氧能力(mg.h"):
2. 輸入貯藏空間體積(m3),貯藏量(Kg)，貯藏間溫度(r)和濕度(％)，系統(tǒng)自動檢 測該臭氧發(fā)生器是否匹配并提示。
3. 啟動臭氧發(fā)生器，進入運行界面，選擇普通番茄，系統(tǒng)經(jīng)過運算后自動控制臭氧發(fā)生 器運行。
權利要求
1、用于果蔬保鮮的通用型臭氧發(fā)生器自動控制方法，其特征在于通過大量試驗獲得不同果蔬采后乙烯釋放特性，臭氧耐受閾值和控制病原微生物的最低臭氧濃度等數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)學建模方式建立數(shù)學模型，根據(jù)臭氧發(fā)生器生產(chǎn)臭氧能力、貯藏空間大小、貯藏量和貯藏環(huán)境的溫度濕度等參數(shù)動態(tài)校正數(shù)學模型后通過ARM處理器計算出臭氧發(fā)生器的運行參數(shù)，自動控制臭氧發(fā)生器工作，以實現(xiàn)降低乙烯濃度和抑制病原菌繁殖，從而延長蔬菜、水果的貯藏期。
2、 用于果蔬保鮮的通用型臭氧發(fā)生器自動控制器，其特征在于可接收用戶輸入的臭氧發(fā)生器 生產(chǎn)臭氧能力、貯藏空間大小、貯藏量和貯藏環(huán)境的溫度、濕度等參數(shù)，根據(jù)數(shù)學模型運 算獲得臭氧發(fā)生器的運行參數(shù)，并通過控制電路連接臭氧發(fā)生器控制其自動運行。
3、 按權利要求2所述的通用型臭氧發(fā)生器自動控制器，是由觸摸屏或其它鍵盤輸入系統(tǒng)、 LCD顯示屏、數(shù)據(jù)存儲器、時鐘系統(tǒng)、通訊控制系統(tǒng)、看門狗電路系統(tǒng)、光電耦合系統(tǒng) 和ARM處理器(CPU)構成，其特征在于1) 根據(jù)數(shù)學模型計算出臭氧發(fā)生器自動運行參數(shù)，并控制臭氧發(fā)生器自動運行；2) 適合不同蔬菜、水果的臭氧發(fā)生器運行參數(shù)可通過升級方式追加到本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲 器中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于果蔬保鮮的通用型臭氧發(fā)生器自動控制方法及控制器。該方法通過大量試驗獲取不同蔬菜、水果乙烯釋放特性，臭氧耐受閾值和抑制病原微生物最低臭氧濃度等參數(shù)，通過數(shù)學建模建立控制臭氧發(fā)生器自動運行的數(shù)學模型。參照貯藏空間大小、貯藏量、貯藏環(huán)境溫度、濕度等數(shù)據(jù)，對數(shù)學模型進行校正，通過ARM處理器(CPU)快速計算出臭氧發(fā)生器工作運行參數(shù)，自動控制臭氧發(fā)生器的運行，以獲得最佳的果蔬保鮮效果。通用型臭氧發(fā)生器自動控制器可通過升級方式將不同果蔬的運行參數(shù)儲存于控制器的數(shù)據(jù)存儲器中，便于維護和升級。系統(tǒng)硬件上采用觸摸屏控制，移植了UC/GUI圖形界面方便非專業(yè)人員操作，且具有功耗低，易于推廣使用的特點。
文檔編號C01B13/11GK101172580SQ20071011317
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權日2007年10月22日
發(fā)明者張培正, 李大鵬, 楊文建, 政 趙, 光 邵, 陳義倫 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學