本發(fā)明涉及一種監(jiān)測試驗平臺，具體是一種便捷食品安全監(jiān)測試驗平臺。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的人開始重視健康，尤其注重入口食品的安全。在三聚氰胺牛奶、蘇丹紅鴨蛋及皮革明膠等重大衛(wèi)生事故爆發(fā)以后，廣大消費者對于食品安全更加擔憂和關(guān)注，但苦于沒有辦法鑒別出入口之物是否安全和衛(wèi)生，只能被迫消費或者減少消費，甚至不消費，對于國民經(jīng)濟的發(fā)展及個人健康都大大不利。為加強對食品安全的監(jiān)督和管理，一些新的檢測技術(shù)不斷涌現(xiàn)。如采用人工感官品評方法，但人的感覺器官易受環(huán)境、品評員個體差異以及主觀因素的干擾，從而降低了品評結(jié)果的準確性。同時，人工感官防范更不適合品評有毒害物質(zhì)。以色譜類為代表的儀器分析方法雖可定性和定量分析食品氣味成分，但該方法普遍存在耗時長、成本高、設(shè)備昂貴、有毒害等不足，不適合現(xiàn)場檢測的需要。而且檢測的結(jié)果只能是針對被檢測到的食品，不能保證其他沒有被檢測的食品是否安全，而且一旦檢測到危害健康物質(zhì)只能小范圍傳播，不能引起廣泛關(guān)注，存在地域限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種便捷食品安全監(jiān)測試驗平臺，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種便捷食品安全監(jiān)測試驗平臺，包括檢測單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、中央處理單元以及用戶終端和第三方服務(wù)單元，所述檢測單元通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元與所述中央處理單元相連通，所述中央處理單元通過有線或無線方式與一個所述用戶終端連接，所述用戶終端通過第三方服務(wù)單元與第三方用戶終端通信；所述檢測單元包括食品檢測探頭組、探頭選擇模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，所述食品檢測探頭組對食品安全的多項檢測指標進行檢測，所述探頭選擇模塊控制選擇所述食品檢測探頭組中探頭的開啟與關(guān)閉，所述數(shù)據(jù)輸出模塊與所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元連接；所述的中央處理單元包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)計算模塊、比對模塊、存儲模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，存儲模塊中存儲有作為比對標準的本地數(shù)據(jù)庫；所述第三方服務(wù)單元包括數(shù)據(jù)信息服務(wù)和運營服務(wù)，所述用戶終端能通過所述數(shù)據(jù)信息服務(wù)將檢測結(jié)果和/或食品相關(guān)信息上傳至服務(wù)公眾平臺供所述第三方用戶終端獲取，所述用戶終端和第三方用戶終端均能在第三方服務(wù)單元中進行運營服務(wù)；所述食品檢測探頭組包括攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、前端信號濾波緩存模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和FPGA模塊，所述前端信號濾波緩存模塊分別連接攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A還分別連接控制模塊和FPGA模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器B分別連接FPGA模塊和控制模塊，控制模塊還連接控制器，控制器還連接FPGA模塊；所述攝像頭模塊A、攝像頭模塊B均通過直流耦合單端輸入驅(qū)動電路連接前端信號濾波緩存模塊，直流耦合單端輸入驅(qū)動電路包括放大器U1和電阻R1，攝像頭模塊A采集的信號輸入放大器U1同相輸入端，放大器U1反相端分別連接放大器U1輸出端和電阻R1，電阻R1另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINA，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINB連接電阻R2，電阻R2另一端分別連接接地電容C1、接地電容C2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VREF，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳SENSE接地。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述控制器分別通過串行外設(shè)接口SPI和外部存儲器接口EMIF連接FPGA模塊。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述控制器采用TMS320C6416。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B均采用AD9240。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述放大器U1采用AD746。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)預(yù)處理電路。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述檢測單元、數(shù)據(jù)處理單元和中央處理單元成一體設(shè)置，并通過傳輸網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)線連接所述用戶終端。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述數(shù)據(jù)傳輸模塊與所述傳輸網(wǎng)絡(luò)相匹配。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可以通過控制探頭選擇模塊選擇檢測探頭對食品進行檢測，無需拆裝檢測探頭，只需通過控制探頭選擇模塊即可快捷方便的檢測需要檢測的參數(shù)指標，使檢測更智能化。

附圖說明

圖1為便捷食品安全監(jiān)測試驗平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為便捷食品安全監(jiān)測試驗平臺中食品檢測探頭組的電路圖；

圖3為便捷食品安全監(jiān)測試驗平臺中直流耦合單端輸入驅(qū)動電路的電路圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。

請參閱圖1～3，本發(fā)明實施例中，一種便捷食品安全監(jiān)測試驗平臺，包括檢測單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、中央處理單元以及用戶終端和第三方服務(wù)單元，所述檢測單元通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元與所述中央處理單元相連通，所述中央處理單元通過有線或無線方式與一個所述用戶終端連接，所述用戶終端通過第三方服務(wù)單元與第三方用戶終端通信；所述檢測單元包括食品檢測探頭組、探頭選擇模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，所述食品檢測探頭組對食品安全的多項檢測指標進行檢測，所述探頭選擇模塊控制選擇所述食品檢測探頭組中探頭的開啟與關(guān)閉，所述數(shù)據(jù)輸出模塊與所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元連接；所述的中央處理單元包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)計算模塊、比對模塊、存儲模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，存儲模塊中存儲有作為比對標準的本地數(shù)據(jù)庫；所述第三方服務(wù)單元包括數(shù)據(jù)信息服務(wù)和運營服務(wù)，所述用戶終端能通過所述數(shù)據(jù)信息服務(wù)將檢測結(jié)果和/或食品相關(guān)信息上傳至服務(wù)公眾平臺供所述第三方用戶終端獲取，所述用戶終端和第三方用戶終端均能在第三方服務(wù)單元中進行運營服務(wù)；所述食品檢測探頭組包括攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、前端信號濾波緩存模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和FPGA模塊，所述前端信號濾波緩存模塊分別連接攝像頭模塊A、攝像頭模塊B、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A還分別連接控制模塊和FPGA模塊，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器B分別連接FPGA模塊和控制模塊，控制模塊還連接控制器，控制器還連接FPGA模塊；所述攝像頭模塊A、攝像頭模塊B均通過直流耦合單端輸入驅(qū)動電路連接前端信號濾波緩存模塊，直流耦合單端輸入驅(qū)動電路包括放大器U1和電阻R1，攝像頭模塊A采集的信號輸入放大器U1同相輸入端，放大器U1反相端分別連接放大器U1輸出端和電阻R1，電阻R1另一端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINA，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VINB連接電阻R2，電阻R2另一端分別連接接地電容C1、接地電容C2和模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳VREF，模數(shù)轉(zhuǎn)換器A引腳SENSE接地。所述控制器分別通過串行外設(shè)接口SPI和外部存儲器接口EMIF連接FPGA模塊。所述控制器采用TMS320C6416。所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器A和模數(shù)轉(zhuǎn)換器B均采用AD9240。所述放大器U1采用AD746。所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)預(yù)處理電路。所述檢測單元、數(shù)據(jù)處理單元和中央處理單元成一體設(shè)置，并通過傳輸網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)線連接所述用戶終端。所述數(shù)據(jù)傳輸模塊與所述傳輸網(wǎng)絡(luò)相匹配。

通常，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換和傳輸是通過對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制來實現(xiàn)的，但對于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這種方法有較大的局限性，因為高速A/D建立穩(wěn)定的工作狀態(tài)需要相當長的時間，頻繁改變A/D的工作狀態(tài)會影響測量精度，甚至造成信號失真，模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9240的時序控制與傳統(tǒng)的A/D有所不同，完全依靠時鐘控制采樣、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)輸出，在第一個時鐘的上升沿開始采樣轉(zhuǎn)換，第4個時鐘上升沿到來時，數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在D1～D14端口上，本發(fā)明系統(tǒng)自通電時起，模數(shù)轉(zhuǎn)換器始終處于工作狀態(tài)，對數(shù)據(jù)不停進行轉(zhuǎn)換，以減少誤碼率，提高采樣精度。本發(fā)明中，攝像頭模塊A和攝像頭模塊B被采樣信號為0～5V的模擬信號，模擬輸入采用直流耦合單端輸入驅(qū)動電路，如圖3所示，系統(tǒng)為雙通道輸入同時采樣，在選擇前向通道的驅(qū)動電路時，選用了高速雙通道放大器AD746，以實現(xiàn)2個通道的單位放大跟蹤。

在設(shè)計系統(tǒng)時，本發(fā)明采用了FPGA來實現(xiàn)雙通道數(shù)據(jù)的緩存和數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪壿嬁刂?，其芯片選用Spartan3E系列FPGA，Spartan3E是一款高性能低價格的可編程邏輯器件，集成度高體積小，具有豐富的邏輯單元和存儲單元，其內(nèi)部的BlockRam可以配置為大小不同的各種類型存儲器，如單口RAM、雙口RAM和同步FIFO。經(jīng)分析認為FIFO更適合作為A/D采樣數(shù)據(jù)高速寫入的存儲器。FIFO存儲器就像數(shù)據(jù)管道一樣，數(shù)據(jù)從管道的一頭流入，從另一頭流出，先進入的數(shù)據(jù)先流出。FIFO具有2套數(shù)據(jù)線而無地址線，可在其一端寫操作而在另一端進行讀操作，數(shù)據(jù)在其中順序移動，從而達到很高的傳輸速度和效率，且由于省去了地址線，有利于PCB板布線。采用FIFO構(gòu)成高速A/D采樣緩存時，由于轉(zhuǎn)換速度較快，如果直接將ADC采樣后的數(shù)據(jù)存儲到FIFO中，對時序配置要求非常嚴格，如果兩者時序關(guān)系配合不當，就會發(fā)生數(shù)據(jù)存儲出錯或者掉數(shù)，利用FPGA可以方便地控制時序和數(shù)據(jù)傳輸，簡單、可靠地實現(xiàn)采樣和存儲。

本發(fā)明利用FPGA構(gòu)造了2個完全一樣的FIFO，將2路A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分別送入2個FIFO中，實現(xiàn)雙通道采樣數(shù)據(jù)的緩存和傳輸，設(shè)計中A/D轉(zhuǎn)換時鐘和FIFO寫時鐘為同一時鐘源，自上電起，A/D和時鐘電路一直處于工作狀態(tài)，不停地進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，但數(shù)據(jù)是否寫入到FIFO中，由FIFO的寫使能信號來決定，當控制器發(fā)出寫使能信號有效時，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)才能存儲到FIFO中。A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的輸出和轉(zhuǎn)換時鐘有一定的相位差，在FPGA內(nèi)部，可通過延時或時鐘管理器來滿足建立時間和保持時間，保證數(shù)據(jù)不失碼地傳輸?shù)紽IFO中，F(xiàn)PGA的作用除了構(gòu)造FIFO以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通道復(fù)用外，還可以作為協(xié)處理器由控制器控制來進行一些簡單高效的數(shù)據(jù)預(yù)處理(如插值、取平均、FIR濾波等)，以減少控制器處理的數(shù)據(jù)量。

本發(fā)明提供的食品安全監(jiān)測試驗平臺，包括檢測單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、中央處理單元以及用戶終端和第三方服務(wù)單元，檢測單元通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元與中央處理單元相連通，中央處理單元通過有線或無線方式與一個用戶終端連接，用戶終端通過第三方服務(wù)單元與第三方用戶終端通信。檢測單元包括食品檢測探頭組、探頭選擇模塊和數(shù)據(jù)輸出模塊，食品檢測探頭組包括沉淀物檢測探頭、化學(xué)污染物檢測探頭、食品添加劑檢測探頭、有毒化學(xué)物質(zhì)檢測探頭、天然有毒成分檢測探頭、生物性毒素檢測探頭和放射性核素檢測探頭中的任意一種或多種，食品檢測探頭組對食品安全的多項檢測指標進行檢測，探頭選擇模塊控制選擇食品檢測探頭組中探頭的開啟與關(guān)閉，數(shù)據(jù)輸出模塊與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元連接；由于該食品檢測探頭組包括不同的食品檢測探頭，并且可以通過控制探頭選擇模塊選擇檢測探頭對食品進行檢測，無需拆裝檢測探頭，只需通過控制探頭選擇模塊即可快捷方便的檢測需要檢測的參數(shù)指標，使檢測更智能化。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括A/D轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)預(yù)處理電路。對檢測單元檢測的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，處理后傳送到中央處理單元。中央處理單元包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)計算模塊、比對模塊、存儲模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，存儲模塊中存儲有作為比對標準的本地數(shù)據(jù)庫。檢測單元、數(shù)據(jù)處理單元和中央處理單元成一體設(shè)置，并通過傳輸網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)線連接用戶終端；傳輸網(wǎng)絡(luò)為WIFI、BT或藍牙；數(shù)據(jù)傳輸模塊與所述傳輸網(wǎng)絡(luò)相匹配。經(jīng)中央處理單元得出的檢測結(jié)果通過傳輸網(wǎng)絡(luò)或是數(shù)據(jù)線傳送至用戶終端，用戶可以更直觀的查看食品檢測結(jié)果，無需用戶自己分析，即可直銷被檢測的食品是否安全。第三方服務(wù)單元包括數(shù)據(jù)信息服務(wù)和運營服務(wù)，數(shù)據(jù)信息服務(wù)包括數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)同步；運營服務(wù)包括計算結(jié)費、用戶管理、網(wǎng)絡(luò)管理、業(yè)務(wù)管理、安全認證和統(tǒng)計管理；用戶終端能通過數(shù)據(jù)信息服務(wù)將檢測結(jié)果和/或食品相關(guān)信息上傳至服務(wù)公眾平臺供第三方用戶終端獲取，用戶終端和第三方用戶終端均能在第三方服務(wù)單元中進行運營服務(wù)。

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。