基本信息
- 项目名称：
- 基于RFID的水产品货架期智能指示器的设计与实现
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 基于水产品易腐易变质的特性，其“从池塘到餐桌”的整个流通过程对环境的要求严格。温度、温度变化频度、流通时间，都直接影响水产品货架期。本项目以南美白对虾为例研究了其品质随温度、时间的变化过程，经过处理、分析大量生化实验数据后提出了一种高精度的南美白对虾货架期预测算法。然后研发了基于改算法的货架期智能预测指示器，借助于RFID、web技术，最终形成了以水产品为主体的物联网，实现了货架期实时预测与监测。
- 详细介绍：
- 基于RFID的水产品货架期智能指示器由两部分组成，分别为：水产品货架期预测装置、预测信息读写器，两者通过RFID通信。 预测装置首先通过装置底部的温度传感器检测水产品温度，然后由货架期智能预测规则库中相应的算法，计算货架期并存储至内部闪存中，再将温度、货架期等信息组成信息数据包，由射频收发芯片发送出去。读写器接收并同步显示标签信息后由微处理器处理存储至扩展存储器，待用户需要时，可方便地在读写器上查询或经读写器的串口将这些数据传输至电脑上查询，解决了实时监测水产品在冷链流通过程中的温度和货架期等难题。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：设计一款经济、实用的水产品货架期实时检测设备。 使水产品在冷链物流中进行动态监控，提供溯源信息支持；在及时发现不安全水产品时，能够快速追溯到水产品的来源地及该批次水产品的其他去向，最终实现水产品的全程质量跟踪管理。 基本思路： 分析现有的货架期指示器不足和局限性，通过生化实验研究温度、时间等变量对水产品挥发性盐基氮含量、微生物总数、三甲胺值、PH值等品质参数的影响状况，选择合适的品质参数计算水产品货架期。并利用实验数据设计预测算法，通过分析和比对，结合一级动力学方程、Arrhenius方程设计货架期预测算法的预测结果与实验所得货架期耦合度最高。结合算法、传感器、RFID无线通信，实现一个能够实时预测货架期的智能嵌入式装置，使其在水产品存储-流通-零售整个冷链流通过程中，通过实时采集水产品的温度、预测其货架期、传输数据的功能，同时具备性能稳定、低功耗、大容量存储等特性。 创新点： 1、提出了多种水产品的智能预测算法； 2、结合RFID技术实现以水产品为主体的物联网； 3、改进二进制数树的防冲突算法解决多预测装置冲突问题； 4、研制了新型的水产品货架期智能指示器。 关键技术： 1.货架期指示器前端与后端的RFID接口电路的设计； 2.设计低功耗的货架期指示器。 技术指标： 1.实现对水产品货架期的较准确的预测； 2.减少货架期指示器前段的冲突，从而解决由于货架期指示器前段冲突产生的数据损失的问题； 3.设计出具有低功耗的RFID货架期指示器。
科学性、先进性
- 以南美白对虾为研究对象的实验中，基于RFID的水产品货架期智能预测装置与传统货架期指示器比较： 1、对于任意水产品种类来说，仅靠某一个鲜度指标不能确保得到高精度的货架期预测值； 2、生化式货架期预测仪器，都是通过颜色的变化来反映被测食品的货架期，预测精度低、误差大，且不可重复使用； 3、电子式货架期预测仪器，在严格意义上来说，并不能成为是预测仪器，当前几乎所有的电子式仪器都只是简单记录被测食品温度和时间历程，并不预测货架期，只是从温度和时间历程来粗略反映其品质状况； 4、无论是生化式还是电子式预测装置，通常只能预测某一类食品的货架期。本指示器采用的预测算法能准确预测多种水产品的货架期。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品；图纸；现场演示；图片；样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 基于RFID的水产品货架期智能指示器由两部分组成，分别为：水产品货架期预测装置、预测信息读写器，两者通过RFID通信。本指示器属于环境检测技术和无线射频技术的技术领域，是两者的集成创新，应用于冷链流通或销售的水产品实时信息无线监测方面。 当前，人们对水产品的货架期要求越来越高，特别对易腐的水产品，消费者和供应商都希望能直观快速地了解水产品流通过程中的温度、货架期变化过程及其流通渠道。基于RFID的水产品货架期智能指示器具有高预测精度、外形薄巧(65*25*15mm3)、超低功耗、快速实时RFID数据传输、在水产品流通过程中的阶段均可以方便使用，为实时监测水产品在冷链流通过程中的温度、货架期、流通渠道等信息提供了直观高效快捷的工具。
同类课题研究水平概述
- 现今，食品货架期智能预测技术大致可以分为三类，第一类是通过指示器颜色的变化反应食品货架期，如：Lifelines公司的Fresh-Check TTI，3M公司研制的3M Monitor Mark TTI，瑞典的VITSAB TTI等。第二类是温度历程记录仪，只能记录食品在流通过程的温度变化过程，如：浙江大学的徐向东等发明的温度记录装置等。第三类是电子式货架期智能预测仪，如：上海理工大学谷雪莲等根据牛乳的3T曲线结合计算机技术研制出了一种电子式时间-温度指示卡，可以准确地全程记录温度并能有效预测货架期；CliniSense公司的LifeTrackTM Technology Demonstrator是一种能显示某食品剩余货架期的电子装置；以及上海海洋大学陈明等研制出的多品种水产品货架期智能预测仪，能水产品特殊的潮湿环境中正常工作，即：采集温度、预测货架期并存储信息，待用户需要分析处理数据时，可将储存的数据经由RS232传输至上位机。 近年来水产品安全事件的频繁发生，使得相关科研单位及其他部分都致力于探索不同的控制水产品安全的方法，即必须实现水产品在冷链流通过程的全程可跟踪和追溯，因此必须构建冷链实时信息的监测系统。 当前监测系统中，最常用的如条形码技术，该技术价格低廉，就今天企业和食品流通的现状，采用它进行信息标识更具可操作性。条形代码是一种微型数据文件，将符号转换为可读的数据，在信息传输系统中，提高仓库操作效率与正确率，推动仓库货位周转。但条形码存储的信息一旦写入便不可修改，并且不可重复使用。一旦事故发生，也无法从条形码中追溯水产品的变质过程，从而无法责任到人。 而RFID系统因其本身所具有的特点，如体积小、容量大、可重复使用等，可支持快速读写、移动识别、定位及长期跟踪管理，为彻底解决水产品溯源和实时信息检测提供了可行的方案。在泰国、澳大利亚、英国在畜牧等方面利用RFID完成了全程监控动物的基本状况，并在整个产业链当中追踪与监管。但国内外对于RFID在食品行业的应用都还处于发展的初期，因此，在嵌入式系统技术日臻成熟的今天，结合RFID技术研发应用于多种水产品的货架期预测系统，具备实现的可能性，并具有较好的发展前景。
