一种农产品检测前处理一体化控制系统

技术领域

本发明涉及食品安全检测技术领域，尤其是一种农产品检测前处理一体化控制系统。

背景技术

食品安全领域存在着农药残留、添加剂滥用、有害微生物滋生等问题，国家加强对食品安全的监管防控，抽样检测是必要手段。在抽样检测过程中，对测试样品的前处理非常重要，合理规范的前处理工作能有效提高检测的准确性。虽然在检测工作中，大部分样品的前处理流程都有标准和规定，但是人为操作的误差和不规范性依然难以避免。

常用的农产品检测前处理包括粉碎、搅拌、浓缩、离心、振荡、萃取等流程。为便于现场操作，出现了一些将多个前处理功能集成在一个箱体中的“食品安全检测前处理箱”产品。但是，现有技术只是为了实现搬挪方便，把各个设备进行简单整合，设备彼此之间依然是相互独立，各自控制，功能单一，未能发挥集成开发的潜在性能。

发明内容

针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种农产品检测前处理一体化控制系统。农产品检测前处理一体化控制系统包括：

驱动单元，用于驱动农产品检测前处理仪器；

采集单元，用于采集农产品检测前处理过程中测得的测量参数；

核心管理单元；所述核心管理单元用于从所述采集单元获取所述测量参数；所述核心管理单元用于设定单个子处理流程或者设定标准处理流程，所述标准处理流程由多个子处理流程按顺序组成；所述核心管理单元用于根据测量参数，控制所述驱动单元驱动所述农产品检测前处理仪器执行单个所述子处理流程或者所述标准处理流程。

进一步地，所述核心管理单元包括：

存储模块；所述存储模块用于存储各所述子处理流程的工作参数；

控制核心模块；所述控制核心模块用于设定单个所述子处理流程或者设定所述标准处理流程，读取所设定的所述子处理流程或所述标准处理流程相应的所述工作参数，根据所述测量参数和读取到的所述工作参数，生成调制信息，所述调制信息用于控制所述驱动单元驱动所述农产品检测前处理仪器进行所述农产品检测前处理；

实时时钟模块；所述实时时钟模块用于向所述控制核心模块提供时钟信号。

进一步地，所述根据所述测量参数和读取到的所述工作参数，生成调制信息，包括：

根据读取到的所述工作参数计算调制信息；

以所述测量参数作为反馈量，对所述调制信息进行负反馈调整。

进一步地，所述采集单元包括：

数据采集模块；所述数据采集模块用于对所述农产品检测前处理过程中存在或产生的模拟信号进行获取和梳理；

模数转换模块；所述模数转换模块用于将经所述数据采集模块获取并梳理好的模拟信号转换为所述测量参数数值。

进一步地，所述驱动单元包括：

变频调节模块；所述变频调节模块用于从所述控制核心模块获取所述调制信息，将所述调制信息转换为驱动信号；

隔离驱动模块；所述隔离驱动模块与所述变频调节模块进行隔离连接，根据所述驱动信号对所述农产品检测前处理仪器进行参数可调的驱动。

进一步地，所述农产品检测前处理一体化控制系统还包括：

电源管理单元；所述电源管理单元用于为所述驱动单元、采集单元、核心管理单元和农产品检测前处理仪器提供不同电压的工作电源。

进一步地，所述电源管理单元包括：

大电流驱动电源模块；所述大电流驱动电源模块用于为所述农产品检测前处理仪器提供动力电源；

低压工作电源模块；所述低压工作电源模块用于为所述采集单元提供正负6伏电压的基准电源，为所述驱动单元和核心管理单元提供5伏电压、3.3伏电压的工作电源。

进一步地，所述农产品检测前处理一体化控制系统还包括：

人机交互单元；所述人机交互单元用于通过人机交互界面获取对单个子处理流程或者标准处理流程的设定操作，将所述设定操作发送至所述核心管理单元。

进一步地，所述人机交互单元用于通过人机交互界面获取对单个子处理流程或者标准处理流程的设定操作，将所述设定操作发送至所述核心管理单元，包括：

所述人机交互单元通过所述人机交互界面获取对单个子处理流程或者标准处理流程的设定选择；

当选择设定单个子处理流程，所述人机交互单元通过所述人机交互界面获取所述子处理流程的种类；

当选择设定标准处理流程，所述人机交互单元通过所述人机交互界面确定新建标准处理流程或选择现有标准处理流程；当确定新建标准处理流程，所述人机交互单元通过所述人机交互界面获取所述标准处理流程中各子处理流程的种类和顺序；当确定选择现有标准处理流程，所述人机交互单元通过所述人机交互界面，获取对现有标准处理流程中各子处理流程的种类和顺序的修改操作或确认操作；

所述人机交互单元将获取到的所述子处理流程的种类和/或顺序发送至所述核心管理单元。

进一步地，所述核心管理单元还用于在控制所述驱动单元驱动所述农产品检测前处理仪器执行一个所述子处理流程之后，通过所述人机交互单元显示提示消息，所述提示消息用于提示准备执行下一个子处理流程。

本发明的有益效果是：实施例中的农产品检测前处理一体化控制系统，通过采集单元、核心管理单元、驱动单元与农产品检测前处理仪器形成一个负反馈的控制闭环，能够对农产品检测前处理中的工作参数进行闭环控制，维持农产品检测前处理中的工作参数的稳定；另一方面，核心管理单元支持设定单个子处理流程或含有多个子处理流程的标准处理流程，既可以节约对各个农产品检测前处理仪器单独配置控制器件的成本，又可以实现多个农产品检测前处理仪器之间的联动，通过不同的子处理流程组合实现更多的检测前处理功能；再者，通过标准处理流程可以打包执行多个子处理流程，实现了多个子处理流程的标准化，能够避免由用户手动分别执行多个子处理流程所造成的误差，保持试样处理的一致性，降低操作人员的工作难度和经验要求。

附图说明

图1为实施例中农产品检测前处理一体化控制系统的结构图；

图2为实施例中农产品检测前处理一体化控制系统的操作流程图；

图3为实施例中农产品检测前处理一体化控制系统进行标准处理流程操作的流程图；

图4为实施例中农产品检测前处理一体化控制系统进行单个子处理流程操作的流程图。

具体实施方式

本实施例中，参照图1，农产品检测前处理一体化控制系统包括驱动单元、采集单元和核心管理单元。其中，农产品检测前处理一体化控制系统用于对农产品检测前处理过程进行控制。本实施例中，分别使用离心机、搅碎机、风干机、振荡仪、金属浴加热装置、蒸发皿加热装置、培养皿加热装置等农产品检测前处理仪器，去进行粉碎、搅拌、浓缩、离心、振荡、萃取等农产品检测前处理过程。

本实施例中，将农产品检测样品前处理过程中的搅碎流程、振荡流程、离心流程、金属浴加热流程、蒸发流程、风干流程、培养流程分别定义为一个子处理流程，例如搅碎流程是一个子处理流程，振荡流程是一个子处理流程，离心流程是一个子处理流程。多个相同或不同的子处理流程以一定顺序组合成标准处理流程，例如一个标准处理流程可以是搅碎流程-振荡流程-离心流程的顺序组合，可以是搅碎流程-振荡流程-金属浴加热流程-振荡流程-离心流程的顺序组合等。一个标准处理流程所包含的子处理流程种类及其顺序，可以预先设置好并存储在核心管理单元中，也可以在使用时根据农产品检测样品前处理流程的需求进行现场设置。

本实施例中，参照图1，核心管理单元包括存储模块、控制核心模块和实时时钟模块。其中，实时时钟模块为控制核心模块提供计时用的时钟信号；存储模块存储有各子处理流程的工作参数，例如存储离心流程这一子处理流程中的转速和时间等工作参数，存储蒸发流程这一子处理流程中的加热曲线、加热强度和时间等工作参数；控制核心模块与人机交互模块连接，人机交互模块可以显示人机交互界面，用户通过人机交互界面向控制核心模块输入对单个子处理流程或者标准处理流程的设定，读取所设定的子处理流程或标准处理流程相应的工作参数。

本实施例中，参照图1，采集单元包括数据采集模块和模数转换模块，其中数据采集模块与温度传感器、环境温湿度传感器、电子称的压电传感器等传感器连接，采集这些传感器在农产品检测前处理过程中测得的温度模拟信号、湿度模拟信号、压电模拟信号等模拟信号后，进行形式转换，信号放大滤波等梳理工作，具体地，可以对模拟信号进行电流、电压或脉冲信号，通过转换、滤波等手段转化成可由AD芯片转换的电压信号。模数转换模块将这些模拟信号转换成温度、湿度和压电强度等数字形式的测量参数，从而实现对农产品检测前处理过程中的测量参数的采集。采集单元将采集到的测量参数上传至核心管理单元。

本实施例中，核心管理单元根据测量参数和读取到的工作参数，生成调制信息，将调制信息发送至驱动单元，使得驱动单元根据调制信息驱动农产品检测前处理仪器进行农产品检测前处理。具体地，核心管理单元根据读取到的工作参数，通过预置的理论公式和经验公式或者数据表，计算或查询调制信息，然后以测量参数作为反馈量对调制信息进行负反馈调整，例如当测量参数偏离理论值，则按照偏离幅度对调制信息进行调增或调减。

在核心管理单元设定了单个子处理流程的情况下，核心管理单元生成调制信息所用的工作参数是单个子处理流程对应的工作参数，因此所生成的调制信息能够控制农产品检测前处理仪器进行单个子处理流程。在核心管理单元设定了标准处理流程的情况下，核心管理单元生成调制信息所用的工作参数是标准处理流程中多个子处理流程对应的工作参数，因此所生成的调制信息能够控制农产品检测前处理仪器依次进行多个子处理流程，从而形成农产品检测前处理过程所需的子处理流程组合。

本实施例中，参照图1，驱动单元包括变频调节模块和隔离驱动模块，其中变频调节模块能够将控制核心模块发送过来的调制信息转换成可以驱动隔离驱动模块中的大功率驱动器件的驱动信号，驱动信号可以通过隔离驱动模块中的光耦隔离器件传输给隔离驱动模块，控制隔离驱动模块中的大功率开关电路，驱动农产品检测前处理仪器进行工作。具体地，驱动单元可以通过接收不同的调制信息并生成相应的驱动信号，分别可以调节离心机、搅碎机、风干机、振荡仪等电动仪器的电机转速，以及调节金属浴加热装置、蒸发皿加热装置、培养皿加热装置等加热装置的加热功率。本实施例中，隔离驱动模块包括了信号隔离和功率驱动的功能，连接在变频调节模块与农产品检测前处理仪器之间，避免农产品检测前处理仪器所产生的反电动势以及反向电流等损坏变频调节模块。

本实施例中，采集单元、核心管理单元、驱动单元与农产品检测前处理仪器形成一个负反馈的控制闭环，能够对农产品检测前处理中的工作参数进行闭环控制，维持农产品检测前处理中的工作参数的稳定；另一方面，核心管理单元支持设定单个子处理流程或含有多个子处理流程的标准处理流程，既可以节约对各个农产品检测前处理仪器单独配置控制器件的成本，又可以实现多个农产品检测前处理仪器之间的联动，通过不同的子处理流程组合实现更多的检测前处理功能；再者，通过标准处理流程可以打包执行多个子处理流程，实现了多个子处理流程的标准化，能够避免由用户手动分别执行多个子处理流程所造成的误差，保持试样处理的一致性，降低操作人员的工作难度和经验要求。

本实施例中，当核心管理单元通过人机交互单元获取对单个子处理流程或者标准处理流程的设定操作时，具体执行以下处理：

S1.人机交互单元通过人机交互界面获取对单个子处理流程或者标准处理流程的设定选择；

S2.当步骤S1中，用户选择设定单个子处理流程，人机交互单元通过人机交互界面获取子处理流程的种类，然后跳转到步骤S6；

S3.当步骤S1中，用户选择设定标准处理流程，人机交互单元通过人机交互界面确定新建标准处理流程或选择现有标准处理流程；

S4.当步骤S3中，用户确定新建标准处理流程，人机交互单元通过人机交互界面获取标准处理流程中各子处理流程的种类和顺序，然后跳转到步骤S6；

S5.当步骤S3中，用户确定选择现有标准处理流程，人机交互单元通过人机交互界面，获取对现有标准处理流程中各子处理流程的种类和顺序的修改操作或确认操作，然后跳转到步骤S6；

S6.人机交互单元将通过步骤S2、S4或S5获取到的子处理流程的种类和/或顺序发送至核心管理单元。

本实施例中，当核心管理单元设定了标准处理流程，即核心管理单元通过驱动单元控制农产品检测前处理执行多个子处理流程，核心管理单元在控制驱动单元驱动农产品检测前处理仪器执行一个子处理流程之后，通过人机交互单元显示提示消息，提示用户准备执行下一个子处理流程。

以进行一次金属浴子处理流程的操作过程为例，对步骤S1-S6进行说明。用户通过人机交互界面，对核心管理单元进行温度、时间、加热曲线等参数设置，然后核心管理单元3根据所设参数控制驱动单元，驱动金属浴加热装置进行加热，同时持续通过采集单元4获取金属浴加热装置的温度信息，根据温度信息和参数要求，控制驱动单调节加热装置的加热强度，在经过所设定的时间要求后完成金属浴过程。参照图2，本实施例的操作流程如下：控制器系统初始化后，显示系统初始界面，由用户通过人机交互界面选择是进入标准处理流程操作还是进行单一子处理流程操作。如选择进入标准处理流程操作界面，可选择某一个标准处理流程操作，并进一步选择是否需要修改已有的设置。如选择进入修改设置，则可以在修改界面修改各个子处理流程的顺序、参数，并进行保存，替换所选标准处理流程的原有存档。如不修改，可直接进入标准处理流程的工作界面，按系统提示逐步进行各个子处理流程的操作。在初始界面上，如用户选择进行单一子处理流程操作，则进入子处理流程选择界面，选择任意一个子处理流程，进入参数设置界面进行具体的参数设置，然后启动子处理流程的工作过程。

以对水产品进行孔雀石绿检测的前处理为例，对核心管理单元的提示功能进行说明。参照图3，当用户进行标准处理流程操作时，比如选择了进行某种检测孔雀石绿方法的标准前处理流程，系统进入标准处理流程初始界面，提示用户进行样品准备，通过电子秤称取一定数量的水产品部分肌肉样品，放置在离心管中，通过人机界面操作进入下一步，核心管理单元通过人机交互单元发出提示消息，以提醒用户添加相关试剂，并进入下个子处理流程，即振荡流程，同时界面上显示了流程设置好的相关参数。用户确认后，系统自动按设定强度、时长等参数进行振荡操作。水产品检测前处理一开始的过程中，需要经过多个振荡子程序，核心管理单元每完成一个子程序后，会通过人机交互单元以鸣响一下蜂鸣器的形式发出提示消息，并在界面上提醒用户添加相关剂量的试剂。完成振荡后，还需要进入离心、加温风干、冲洗静置等流程，操作过程如所述振荡流程的操作方式，系统提醒用户进行添加试剂等人工干预后，自动根据设定的温度、转速、时长等标准参数完成子处理流程的工作。整个标准处理流程操作完成后，系统鸣响蜂鸣器提醒用户，然后回到系统初始界面。

用户也可以根据需要，单独进行某个子处理流程的处理操作。参照图4，当用户进行单一子处理流程操作时，比如选择进入加温风干流程操作，系统进入子处理流程初始界面，提示用户进行样品准备，并通过界面设置子处理流程的各项参数，如加热温度、吹风强度，风干时长等。设置好参数后，进入下一步，系统自动按设定的参数控制风机的转速，同时根据温度传感器的数据控制金属浴的加热功率。在达到所设置的温度和风干的时间后，鸣响蜂鸣器，提醒用户子处理流程操作结束，然后回到系统初始界面。

本实施例中，由于核心管理单元可以内置操作软件进行流程管理，在每个环节自动进行添加试剂剂量、静置时长等标准内容的提示，因此可以降低操作人员的工作难度和经验要求。

本实施例中，参照图1，农产品检测前处理一体化控制系统还包括电源管理单元，具体地，电源管理单元包括大电流驱动电源模块和低压工作电源模块，其中，大电流驱动电源模块用于为农产品检测前处理仪器提供动力电源，低压工作电源模块用于为采集单元提供正负6伏电压的基准电源，为驱动单元和核心管理单元提供5伏电压、3.3伏电压的工作电源，从而使得电源管理单元为驱动单元、采集单元、核心管理单元和农产品检测前处理仪器提供不同电压的工作电源，并且可以避免驱动单元、采集单元、核心管理单元和农产品检测前处理仪器等用电设备的接入、断开或者功率变化影响其他用电设备的工作状态，提高农产品检测前处理一体化控制系统的工作稳定性。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。