果品多元品质时空分布感知方法及系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010548404.X (22)申请日 2020.06.16 (71)申请人 北京农业信息技术研究中心 地址 100097 北京市海淀区曙光花园中路 11号农科大厦A座1107 (72)发明人 韩佳伟杨信廷朱文颖吉增涛 (74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人 郭亮 (51)Int.Cl. G06Q 10/08(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 30/28(2020.0。

2、1) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种果品多元品质时空分布感知方法及系 统 (57)摘要 本发明实施例提供的果品多元品质时空分 布感知方法及系统， 该方法包括： 通过周期性取 样确定不同温湿度条件下果品多元品质变化速 率， 建立果品多元品质动态数学模型； 获取果品 在储运过程中的温湿度时空分布状态； 基于所述 果品多元品质动态数学模型和所述温湿度时空 分布状态， 获取冷链储运过程中的果品品质时空 分布状态。 本发明实施例提供的果品多元品质。

3、时 空分布感知方法及系统， 通过融合果品与环境热 质耦合传递机理以及果品品质变化动力学模型， 在确保果品自身完整性的前提下， 实现果品多元 品质非破坏性、 非接触性动态感知， 对精准调控 果品品质安全、 减少储运果品损失率以及促进冷 链保质增销具有重要经济价值与实际工程应用 价值。 权利要求书2页 说明书9页 附图2页 CN 111861307 A 2020.10.30 CN 111861307 A 1.一种果品多元品质时空分布感知方法， 其特征在于， 包括： S1， 通过周期性取样确定不同温湿度条件下果品多元品质变化速率， 建立果品多元品 质动态数学模型； S2， 获取果品在储运过程中的温湿。

4、度时空分布状态； S3， 基于所述果品多元品质动态数学模型和所述温湿度时空分布状态， 获取冷链储运 过程中的果品品质时空分布状态。 2.根据权利要求1所述的果品多元品质时空分布感知方法， 其特征在于， 在步骤S1中， 所述建立果品多元品动态数学模型， 包括： S11， 通过周期性取样测定不同温湿度条件下果品多元品质的指标值， 建立果品多元品 质变化速率与温湿度之间的数学模型； S12， 基于所述果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型， 建立所述果品多元品 质动态数学模型。 3.根据权利要求2所述的果品多元品质时空分布感知方法， 其特征在于， 在步骤S11中， 所述建立果品多元品质变化速率与。

5、温湿度之间的数学模型， 包括： 确定所述果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型的数学表达式为： 其中， x1为温度， x2为湿度， y为果品多元品质， b0、 bi、 bii和bij均为常数系数， i和j为中间 变量； 利用群智差分算法， 以所述常数系数为变量， 进行群个体编码， 以决定系数为适应度函 数， 通过迭代寻优， 对所述常数系数进行赋值； 所述适应度函数的数学表达式为： 其中， n为数据量， yr为实际值， yp为预测值， yavg为平均值， R2为决定系数， k为中间变量。 4.根据权利要求3所述的果品多元品质时空分布感知方法， 其特征在于， 在步骤S12中， 所述基于所述果品。

6、多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型， 建立所述果品多元品质动 态数学模型， 包括： 根据所述果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型， 计算在不同温湿度下果品 多元品质的变化速率； 基于零阶品质动力学方程或一阶品质动力学方程， 分别构建所述果品多元品质动态数 学模型； 所述零阶品质动力学方程的数学表达式为： pp0-yt 所述一阶品质动力学方程的数学表达式为： pp0e-yt 其中， t为时间， p为t时刻果品单个品质指标值， p0为初始时刻果品单个品质指标值， y为 果品多元品质。 5.根据权利要求1所述的果品多元品质时空分布感知方法， 其特征在于， 在步骤S2中， 权利要求书 1/2。

7、 页 2 CN 111861307 A 2 所述获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态， 包括： S21， 基于储运载体尺寸、 冷风机出风口位置以及果品堆栈方式等三种信息中的至少一 种， 构建储运载体三维结构的数字孪生体结构模型； 对所述数字孪生体结构模型进行网格 划分； S22， 基于果品温湿度初始值、 果品多元品质初始值、 冷空气出风体积流量以及果品湿 热传递系数， 确定所述数字孪生体结构模型的边界条件值， 构建储运载体内部三维空间的 温湿度时空预测模型； S23， 基于所述温湿度时空预测模型， 获取果品在储运过程中的所述温湿度时空分布状 态。 6.根据权利要求5所述的果品多元品质时空分。

8、布感知方法， 其特征在于， 在步骤S22中， 所述确定所述数字孪生体结构模型的边界条件值， 构建储运载体内部三维空间的温湿度时 空预测模型， 包括： 将所述数字孪生体结构模型的冷风机出风口位置设置为流体进口边界； 将冷风机风叶 转动面设置为流体出口边界； 将果品所在区域设置为固体区域； 将非固体区域设置为流体 区域； 根据所述冷空气出风体积流量确定湍流特征尺度、 流体雷诺数、 湍动能和湍流比耗散 率； 基于计算流体力学数值模拟方法， 结合所述果品温湿度初始值、 果品多元品质初始值 以及果品湿热传递系数， 构建所述储运载体内部三维空间的温湿度时空预测模型。 7.根据权利要求5所述的果品多元品质时。

9、空分布感知方法， 其特征在于， 在步骤S21中， 所述对所述数字孪生体结构模型进行网格划分， 还包括： 基于Richardson外推法， 评估不同网格数量的模型空间的离散误差， 确定最佳模型网 格数量。 8.一种果品多元品质时空分布感知系统， 其特征在于， 包括： 数学模型构建模块、 温湿 度场模拟模块和品质场模拟模块； 所述数学模型构建模块， 用于通过周期性取样确定不同温湿度条件下果品多元品质变 化速率， 建立果品多元品质动态数学模型； 所述温湿度场模拟模块， 用于获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态； 所述品质场模拟模块， 用于基于所述果品多元品质动态数学模型和所述温湿度时空分 布状态。

10、， 获取冷链储运过程中的果品品质时空分布状态。 9.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述果品多 元品质时空分布感知方法的步骤。 10.一种非暂态计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 该计算机 程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述果品多元品质时空分布感知方法的 步骤。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111861307 A 3 一种果品多元品质时空分布感知方法及系统 技术领域 0001 本发明实施例涉及农产品智能存储技术领域， 尤其涉及一种果。

11、品多元品质时空分 布感知方法及系统。 背景技术 0002 果品冷链储运流通过程中， 由于受储运载体内部冷空气温湿度波动、 货物堆栈以 及果品打包等客观条件影响， 使得果品温湿度时空分布不均匀， 从而导致同批次果品品质 分布不一。 0003 传统冷链主要是通过监控具代表性位置处的环境温湿度， 以判断当前储运状态是 否满足果品储运需求， 并未直接感知每个果品自身温湿度特别是果品自身品质的动态变 化， 从而导致传统的冷链调控决策存在极大盲目性与不确定性， 也是导致我国冷链果品损 失严重的主要原因。 如何在确保果品自身完整性前提下， 直接获取冷链储运中果品品质信 息成为我国水果产业的重大需求与亟需解决。

12、问题， 也是近年来相关学者的主要研究热点之 一。 0004 热质耦合传递是冷链储运环境与果品品质的交互作用纽带， 也是影响果品自身温 湿度动态变化及品质动态变化的直接原因。 因此， 如何实现冷链环境与果品品质的精准耦 合感知与协同调控， 对减少全程冷链果品损失与能耗浪费等具有重要意义与实际工程应用 价值。 发明内容 0005 本发明实施例提供一种果品多元品质时空分布感知方法及系统， 用于克服或部分 解决现有技术在果品多元品质时空分布感知中存在的运算效率低、 分配不合理等缺陷。 0006 第一方面， 本发明实施例提供一种果品多元品质时空分布感知方法， 主要包括以 下几个步骤： 0007 S1， 。

13、通过周期性取样确定不同温湿度条件下果品多元品质变化速率， 建立果品多 元品质动态数学模型； 0008 S2， 获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态； 0009 S3， 基于果品多元品质动态数学模型和温湿度时空分布状态， 获取冷链储运过程 中的果品品质时空分布状态。 0010 作为可选地， 在步骤S1中， 建立果品多元品动态数学模型， 主要包括： 0011 S11， 通过周期性取样测定不同温湿度条件下果品多元品质的指标值， 建立果品多 元品质变化速率与温湿度之间的数学模型； 0012 S12， 基于果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型， 建立果品多元品质动 态数学模型。 0013 作为。

14、可选地， 在步骤S11中， 建立果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模 型， 主要包括： 说明书 1/9 页 4 CN 111861307 A 4 0014 确定果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型的数学表达式为： 0015 0016 其中， x1为温度， x2为湿度， y为果品多元品质， b0、 bi、 bii和bij均为常数系数， i和j为 中间变量； 0017 利用群智差分算法， 以常数系数为变量， 进行群个体编码， 以决定系数为适应度函 数， 通过迭代寻优， 对常数系数进行赋值； 0018 适应度函数的数学表达式为： 0019 0020 其中， n为数据量， yr为实际值， y。

15、p为预测值， yavg为平均值， R2为决定系数， k为中间 变量。 0021 作为可选地， 在步骤S12中， 基于所述果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学 模型， 建立所述果品多元品质动态数学模型， 主要包括： 0022 根据果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型， 计算在不同温湿度下果品 多元品质的变化速率； 0023 基于零阶品质动力学方程或一阶品质动力学方程， 分别构建果品多元品质动态数 学模型； 0024 零阶品质动力学方程的数学表达式为： 0025 pp0-yt 0026 一阶品质动力学方程的数学表达式为： 0027 pp0e-yt 0028 其中， t为时间， p为t时刻果。

16、品单个品质指标值， p0为初始时刻果品单个品质指标 值， y为果品多元品质。 0029 作为可选地， 在步骤S2中， 获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态， 主要包 括： 0030 S21， 基于储运载体尺寸、 冷风机出风口位置以及果品堆栈方式等三种信息中的至 少一种， 构建储运载体三维结构的数字孪生体结构模型； 对数字孪生体结构模型进行网格 划分； 0031 S22， 基于果品温湿度初始值、 果品多元品质初始值、 冷空气出风体积流量以及果 品湿热传递系数， 确定数字孪生体结构模型的边界条件值， 构建储运载体内部三维空间的 温湿度时空预测模型； 0032 S23， 基于温湿度时空预测模型，。

17、 获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态。 0033 作为可选地， 在步骤S22中， 确定数字孪生体结构模型的边界条件值， 构建储运载 体内部三维空间的温湿度时空预测模型， 主要包括： 0034 将数字孪生体结构模型的冷风机出风口位置设置为流体进口边界； 将冷风机风叶 转动面设置为流体出口边界； 将果品所在区域设置为固体区域； 将非固体区域设置为流体 区域； 0035 根据冷空气出风体积流量确定湍流特征尺度、 流体雷诺数、 湍动能和湍流比耗散 率； 说明书 2/9 页 5 CN 111861307 A 5 0036 基于计算流体力学数值模拟方法， 结合果品温湿度初始值、 果品多元品质初始值 。

18、以及果品湿热传递系数， 构建储运载体内部三维空间的温湿度时空预测模型。 0037 作为可选地， 在步骤S21中， 对数字孪生体结构模型进行网格划分， 还可以包括： 基 于Richardson外推法， 评估不同网格数量的模型空间的离散误差， 确定最佳模型网格数量。 0038 第二方面， 本发明实施例提供一种果品多元品质时空分布感知系统， 主要包括： 数 学模型构建模块、 温湿度场模拟模块和品质场模拟模块； 数学模型构建模块主要用于通过 周期性取样确定不同温湿度条件下果品多元品质变化速率， 建立果品多元品质动态数学模 型； 温湿度场模拟模块主要用于获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态； 品质场。

19、模 拟模块主要用于基于果品多元品质动态数学模型和所述温湿度时空分布状态， 获取冷链储 运过程中的果品品质时空分布状态。 0039 第三方面， 本发明实施例提供一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器 上并可在处理器上运行的计算机程序， 其中， 处理器执行所述程序时实现如第一方面任一 所述的果品多元品质时空分布感知方法的步骤。 0040 第四方面， 本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质， 其上存储有计算 机程序， 该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一所述的果品多元品质时空分布 感知方法的步骤。 0041 本发明实施例提供的果品多元品质时空分布感知方法及系统， 通过融合果。

20、品与环 境热质耦合传递机理以及果品品质变化动力学模型， 在确保果品自身完整性的前提下， 实 现果品多元品质非破坏性、 非接触性动态感知， 对精准调控果品品质安全、 减少储运果品损 失率以及促进冷链保质增销具有重要经济价值与实际工程应用价值。 附图说明 0042 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图是本发 明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根 据这些附图获得其他的附图。 0043 图1为本发明实施例提供的一种果品多元品质时空分布感知方。

21、法流程示意图； 0044 图2为本发明实施例提供的一种果品多元品质时空分布感知系统结构示意图； 0045 图3为本发明实施例提供的另一种果品多元品质时空分布感知系统结构示意图； 0046 图4为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构图。 具体实施方式 0047 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 00。

22、48 为了便于说明， 在后续各实施例中均统一以果品冷链运输过程为研究对象， 并以 苹果为货物试验材料， 对本发明实施例提供的果品多元品质时空分布感知方法及系统进行 具体的说明。 说明书 3/9 页 6 CN 111861307 A 6 0049 图1为本发明实施例提供的一种果品多元品质时空分布感知方法的流程示意图， 如图1所示， 该方法包括但不限于以下步骤： 0050 步骤S1， 通过周期性取样确定不同温湿度条件下果品多元品质变化速率， 建立果 品多元品质动态数学模型； 0051 步骤S2， 获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态； 0052 步骤S3， 基于果品多元品质动态数学模型和温湿度。

23、时空分布状态， 获取冷链储运 过程中的果品品质时空分布状态。 0053 一般来说， 同一水果在不同的温湿度情况下， 其各项品质的变化速率会出现不同 的变化。 例如， 低温能够抑制微生物的生理代谢， 从而可以抑制微生物的生长与繁殖。 当温 度每降低10摄氏度， 代谢速率可以下降2-3倍。 另外在不同的湿度情况下， 同样对果品的各 项品质产生重要的影响， 过于干燥的环境会导致果品脱水速率加快， 但过于潮湿的环境则 又会导致微生物的繁殖加快， 导致果品腐坏的速度加快。 0054 在本发明实施例的步骤S1中， 通过周期性的利用温湿度传感器等设备对冷链运输 过程中果品所在的车厢内的温湿度进行测量， 并记。

24、录在不同温湿度条件下果品多元品质的 指标值。 进一步地， 基于数学统计方法， 建立以果品的温湿度参数为自变量， 以果品多元品 质的指标值为因变量的数学模型， 即构建果品多元品质动态数学模型。 0055 进一步地， 在步骤S2中， 确定储运载体尺寸、 果品温湿度初始值、 果品多元品质初 始值、 冷风机出风口位置、 冷空气出风体积流量、 果品堆栈方式以及果品湿热传递系数等对 果品多元品质变化速率产生影响的信息。 然后， 根据众多产生影响的信息中的至少一种， 获 取果品储运过程中温湿度时空分布状态。 0056 例如， 位于冷风机出风口位置的温湿度时空分布状态必然与处于远离冷风机出风 口位置的温湿度时。

25、空分布状态有较大的区别， 距离冷风机出风口位置越近、 冷空气出风体 积流量越大、 果品堆栈的越分散， 果品多元品质变化速率理论上会越慢； 储运载体尺寸的越 大， 多元品质变化速率相应地会越小； 果品温湿度初始值越小、 果品湿热传递系数越小， 果 品多元品质变化速率相应地会变慢。 0057 进一步地， 在步骤S3中， 根据步骤S1中构建的反映果品多元品质时变规律与温湿 度之间的果品多元品质动态数学模型， 结合步骤S2中获取的果品储运过程中的果品品质时 空分布状态， 进而获取果品在冷链储运过程中的果品品质时空分布情况。 0058 上述果品品质时空分布情况可以理解为在时间、 空间上果品的多元品质的变。

26、化情 况的预测， 可以根据所获取的果品品质时空分布状态， 预测在运输过程中某一时间后的品 质场分布情况， 并根据品质场分布均与性与预设的品质场分布均与性阈值X进行比较， 或将 某一品质指标与预设的该品质的标准指标阈值Y进行比较， 当品质场分布均与性低于阈值X 和/或某一品质指标低于与其对应的阈值Y时， 则对冷链储运载体冷风机等外置设备进行动 态调控， 以人为的对果品的多元品质的变化速率进行干预。 0059 作为可选地， 果品多元品质信息主要包括： 果品感官(包括硬度、 口感、 气味等)、 营 养成分(维生素、 可溶蛋白质、 可溶性固形物及抗坏血酸含量等)。 其中， 果品湿热传递系数 主要包括：。

27、 果品水分传递系数、 果品热量传递系数、 果品体积密度及果品体积比热容等。 0060 本发明实施例提供的果品多元品质时空分布感知方法， 通过融合果品与环境热质 耦合传递机理以及果品品质变化动力学模型， 在确保果品自身完整性的前提下， 实现果品 说明书 4/9 页 7 CN 111861307 A 7 多元品质非破坏性、 非接触性动态感知， 对精准调控果品品质安全、 减少储运果品损失率以 及促进冷链保质增销具有重要经济价值与实际工程应用价值。 0061 基于上述实施例的内容， 作为一种可选实施例， 在步骤S1中， 建立果品多元品动态 数学模型， 可以包括但不限于以下步骤： 0062 S11， 通。

28、过周期性取样测定不同温湿度条件下果品多元品质的指标值， 建立果品多 元品质变化速率与温湿度之间的数学模型； 0063 S12， 基于果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型， 建立果品多元品质动 态数学模型。 0064 具体地， 在本发明实施例的步骤S11中， 利用预设于储运载体内部的温湿度传感 器， 周期性的对不同部位处的温湿度进行测量； 并在每次测量的同时， 记录该不同部位处的 果品多元品质的指标值。 例如， 其中的一条记录数据为： 储运载体内部A处在22： 00时的温度 为m摄氏度、 湿度为68， 与之对应的品质k1的变化速率为h1， 品质k2的变化速率为h2。 0065 进一步地， 。

29、根据检测记录的不同温湿度条件下果品多元品质的指标值以及与之对 应的果品多元品质变化速率， 构建果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型。 0066 在步骤S12中， 对步骤S11中所构建的数学模型进行处理， 将其转换成用于表征果 品多元品质时变规律的果品多元品质动态数学模型。 0067 作为可选地， 在本发明实施例中， 在步骤S11中， 建立果品多元品质变化速率与温 湿度之间的数学模型， 具体可以包括： 0068 确定果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型的数学表达式为： 0069 0070 其中， x1为温度， x2为湿度， y为果品多元品质， b0、 bi、 bii和bij均为常数系。

30、数， i和j为 中间变量； 0071 利用群智差分算法， 以常数系数为变量， 进行群个体编码， 以决定系数为适应度函 数， 通过迭代寻优， 对常数系数进行赋值。 0072 其中， 适应度函数的数学表达式为： 0073 0074 其中， n为数据量， yr为实际值， yp为预测值， yavg为平均值， R2为决定系数， k为中间 变量。 0075 进一步地， 在步骤S12中， 基于果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型， 建立所述果品多元品质动态数学模型， 可以包括： 根据果品多元品质变化速率与温湿度之 间的数学模型， 计算在不同温湿度下果品多元品质的变化速率。 基于零阶品质动力学方程 或一。

31、阶品质动力学方程， 分别构建果品多元品质动态数学模型。 0076 其中， 零阶品质动力学方程的数学表达式可以为： 0077 pp0-yt 0078 一阶品质动力学方程的数学表达式可以为： 0079 pp0e-yt 0080 其中， t为时间， p为t时刻果品单个品质指标值， p0为初始时刻果品单个品质指标 值， y为果品多元品质。 说明书 5/9 页 8 CN 111861307 A 8 0081 其中， 在本发明实施例中利用群智差分算法， 对数学模型的数学表达式中的常数 系数进行迭代寻优。 差分进化算法主要是通过群体个体间的合作与竞争来优化搜索； 群智 能算法可以采用蚁群算法或粒子群算法。 。

32、作为可选地， 在本发明实施例中， 通过将群智能算 法与差分进化算法相结合， 组建成一种群智差分算法， 即通过对群智能算法后去到的结果 进行简单合理的随机扰动， 能够满足 -差分隐私， 从而有效地提高聚类的效率和收敛性， 能 够获取到常数系数的最佳赋值。 0082 本发明实施例提供的果品多元品质时空分布感知方法， 利用品质动力学方程， 对 不同温湿度下果品多元品质的变化速率进行表征， 构建果品多元品质动态数学模型， 融合 果品与环境热质耦合传递机理以及果品品质变化动力学模型， 在确保果品自身完整性的前 提下， 实现果品多元品质非破坏性、 非接触性动态感知， 对精准调控果品品质安全、 减少储 运果。

33、品损失率以及促进冷链保质增销具有重要经济价值与实际工程应用价值。 0083 基于上述实施例的内容， 作为一种可选实施例， 在步骤S2中， 所述获取果品在储运 过程中的温湿度时空分布状态， 可以包括： 0084 S21， 基于储运载体尺寸、 冷风机出风口位置以及果品堆栈方式等三种信息中的至 少一种， 构建储运载体三维结构的数字孪生体结构模型； 对数字孪生体结构模型进行网格 划分； 0085 S22， 基于果品温湿度初始值、 果品多元品质初始值、 冷空气出风体积流量以及果 品湿热传递系数， 确定数字孪生体结构模型的边界条件值， 构建储运载体内部三维空间的 温湿度时空预测模型； 0086 S23， 。

34、基于温湿度时空预测模型， 获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态。 0087 具体地， 在本发明实施例中， 步骤S2可以包括： 0088 首先， 基于储运载体尺寸、 冷风机出风口位置以及果品堆栈方式信息中的至少一 种， 构建储运载体三维结构数字孪生体结构模型， 并对其进行网格划分； 0089 然后， 基于果品温湿度初始值、 果品多元品质初始值、 冷空气出风体积流量以及果 品湿热传递系数， 确定储运载体三维结构数字孪生体结构模型边界条件值， 构建储运载体 内部三维空间温湿度时空预测模型， 0090 最后， 获取冷链储运过程果品品质时空分布状态。 0091 基于上述实施例的内容， 作为可选地， 。

35、在步骤S22中， 所述确定所述数字孪生体结 构模型的边界条件值， 构建储运载体内部三维空间的温湿度时空预测模型， 包括： 0092 将数字孪生体结构模型的冷风机出风口位置设置为流体进口边界； 将冷风机风叶 转动面设置为流体出口边界； 将果品所在区域设置为固体区域； 将非固体区域设置为流体 区域； 根据冷空气出风体积流量确定湍流特征尺度、 流体雷诺数、 湍动能和湍流比耗散率； 基于计算流体力学数值模拟方法， 结合所述果品温湿度初始值、 果品多元品质初始值以及 果品湿热传递系数， 构建所述储运载体内部三维空间的温湿度时空预测模型。 0093 具体地， 步骤S22可以包括： 将储运载体三维结构数字孪。

36、生体结构模型的冷风机出 风口设置为流体进口边界， 将储运载体三维结构数字孪生体结构模型的冷风机风叶转动面 设置为流体出口边界， 将储运载体三维结构数字孪生体结构模型的堆栈打包果品设置为固 体区域， 将储运载体三维结构数字孪生体结构模型的非固体区域设置为流体区域； 基于储 运载体冷空气出风体积流量确定湍流特征尺度、 流体雷诺数、 湍动能和湍流比耗散率， 利用 说明书 6/9 页 9 CN 111861307 A 9 计算流体力学数值模拟方法建立储运载体内部三维空间温湿度时空预测模型， 获取冷链储 运过程果品品质时空分布情况。 0094 进一步地， 在步骤S3中， 基于构建的果品多元品质时变规律动。

37、态数学模型与冷链 储运过程果品品质时空分布情况， 可以获取冷链储运过程果品品质场时空分布状态。 0095 作为可选的， 在步骤S21中， 对所述数字孪生体结构模型进行网格划分， 还可以包 括： 基于Richardson外推法， 评估不同网格数量的模型空间的离散误差， 确定最佳模型网格 数量。 0096 其中， 外推法(Extrapolate)通俗地说， 它是一种有效的近似计算方法.对于已求 得的低精度近似值， 只要作几次最简单的四则运算， 便能够高效率的得到高精度的近似值。 Richardson外推法是指用低阶公式产生高精度收敛效果， 进而改善序列收敛效率的算法。 在数值分析领域， Richa。

38、rdson外推法有很多实际应用， 如隆贝格积分方法， 是在梯形公式的 基础上应用Richardson外推法导出的； 还有用于求解常微分方程的BulirschStoer算法。 在本发明实施例中， 利用Richardson外推法评估不同网格数量模型空间离散误差， 以确定 最佳模型网格数量， 提高温湿度场模拟模块预测精度与收敛速度。 同时利用群智差分算法， 优化果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型构建精度， 进一步提高模型构建模块 果品多元品质时变规律动态数学模型准确性与鲁棒性。 0097 图2为本发明实施例提供的一种果品多元品质时空分布感知系统， 如图2所示， 包 括但不限于： 数学模型构建。

39、模块1、 温湿度场模拟模块2和品质场模拟模块3， 其中： 数学模型 构建模块1主要用于通过周期性取样确定不同温湿度条件下果品多元品质变化速率， 建立 果品多元品质动态数学模型； 温湿度场模拟模块2主要用于获取果品在储运过程中的温湿 度时空分布状态； 品质场模拟模块3主要用于基于所果品多元品质动态数学模型和温湿度 时空分布状态， 获取冷链储运过程中的果品品质时空分布状态。 0098 具体地， 作为可选地， 数学模型构建模块1主要用于构建果品多元品质时变规律动 态数学模型与储运载体三维结构数字孪生体结构模型。 其中， 储运载体三维结构数字孪生 体构建信息可以包括储运载体尺寸、 冷风机出风口位置以及。

40、果品堆栈方式信息中的至少一 种； 0099 温湿度场模拟模块2主要用于根据果品温湿度初始值、 果品多元品质初始值、 冷空 气出风体积流量以及果品湿热传递系数， 模拟立体空间模型内的环境与果品区域温湿度场 时空分布情况； 0100 品质场模拟模块3主要用于根据果品多元品质时变规律动态数学模型与果品区域 温湿度场时空分布情况， 模立体空间模型内的果品区域品质场时空分布情况； 0101 本发明实施例提供的果品多元品质时空分布感知系统， 通过融合果品与环境热质 耦合传递机理以及果品品质变化动力学模型， 在确保果品自身完整性的前提下， 实现果品 多元品质非破坏性、 非接触性动态感知， 对精准调控果品品质。

41、安全、 减少储运果品损失率以 及促进冷链保质增销具有重要经济价值与实际工程应用价值。 0102 进一步地， 如图3所示， 本发明实施例提供的果品多元品质时空分布感知系统， 还 可以应用于组建果品多元品质时空分布调整系统中， 以利用该感知系统实时预测果品多元 品质时空分布感知状态。 0103 果品多元品质时空分布调整系统除了用于构建果品多元品质时变规律的果品多 说明书 7/9 页 10 CN 111861307 A 10 元品质时空分布感知系统之外， 还可以包括： 计算模块4以及控制模块5。 0104 其中， 计算模块4主要用于计算品质场时空分布均匀性或果品多元品质质变时序 性变化值； 控制模块。

42、5主要用于反馈果品温湿度时空分布情况， 并依据环境与果品温湿度分 布情况， 特别是根据果品品质场时空分布情况， 对冷链储运载体冷风机进行动态调控。 如根 据所获取的果品品质时空分布状态， 预测在运输过程中某一时间后的品质场分布情况， 并 根据品质场分布均与性与预设的品质场分布均与性阈值X进行比较， 或将某一品质指标与 预设的该品质的标准指标阈值Y进行比较， 当品质场分布均与性低于阈值X和/或某一品质 指标低于与其对应的阈值Y时， 则对冷链储运载体冷风机等外置设备进行动态调控， 以对果 品的多元品质的变化速率进行干自动预。 0105 本发明实施例提供的多元品质时空分布调整系统中， 能够根据周期性。

43、获取采用， 构建冷链储运过程中的果品品质时空分布状态， 以实时预测果品品质时空分布； 并可以根 据果品品质时空分布状态， 实时的对冷链储运载体冷风机等外置设备进行动态控制， 以对 果品的多元品质的变化速率进行干自动预。 0106 进一步地， 在本发明实施例提供的多元品质时空分布调整系统中还可以包括优化 模块6和人机交互模块7。 0107 其中， 优化模块6可以用于利用Richardson外推法评估不同网格数量模型空间离 散误差,确定最佳模型网格数量， 提高所述温湿度场模拟模块预测精度与收敛速度； 用于利 用群智差分算法， 优化果品多元品质变化速率与温湿度之间的数学模型构建精度， 提高模 型构建。

44、模块果品多元品质时变规律动态数学模型准确性与鲁棒性。 0108 人机交互模块7主要用于将用户输入的信息发送至相应的模块， 所述用户输入的 信息包括果品多元品质变化速率、 储运载体三维结构数字孪生体构建信息、 果品温湿度初 始值、 果品多元品质初始值、 冷空气出风体积流量、 果品湿热传递系数、 品质调控阈值(如阈 值X和/或阈值Y之中至少一种)。 0109 本发明实施例提供的果品多元品质时空分布调整系统， 通过增设优化模块6利用 Richardson外推法评估不同网格数量模型空间离散误差， 以确定最佳模型网格数量， 提高 温湿度场模拟模块预测精度与收敛速度。 同时利用群智差分算法， 优化果品多元。

45、品质变化 速率与温湿度之间的数学模型构建精度， 进一步提高模型构建模块果品多元品质时变规律 动态数学模型准确性与鲁棒性。 0110 同时， 在本实施例提供的调整系统中， 设置有人机交互模块7能够实现根据实际情 况进行参数的设置、 数据的读取、 状态的实时显示等功能， 为智能化提高果品运输的过程中 果品品质的维持提供了可能。 0111 需要说明的是， 本发明实施例提供的果品多元品质时空分布感知系统， 在具体运 行时， 可用于执行上述任一实施例中所述的果品多元品质时空分布感知方法， 在此不作一 一赘述。 0112 图4示例了一种电子设备的实体结构示意图， 如图4所示， 该电子设备可以包括： 处 理。

46、器(processor)410、 通信接口(Communications Interface)420、 存储器(memory)430和 通信总线440， 其中， 处理器410， 通信接口420， 存储器430通过通信总线440完成相互间的通 信。 处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令， 以执行如下方法： 0113 S1， 通过周期性取样确定不同温湿度条件下果品多元品质变化速率， 建立果品多 说明书 8/9 页 11 CN 111861307 A 11 元品质动态数学模型； 0114 S2， 获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态； 0115 S3， 基于果品多元品质动态数学模型和温湿。

47、度时空分布状态， 获取冷链储运过程 中的果品品质时空分布状态。 0116 此外， 上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为 独立的产品销售或使用时， 可以存储在一个计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解， 本 发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以 软件产品的形式体现出来， 该计算机软件产品存储在一个存储介质中， 包括若干指令用以 使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器， 或者网络设备等)执行本发明各个实施 例所述方法的全部或部分步骤。 而前述的存储介质包括： U盘、 移动硬盘、 只读存储器(ROM， Read-Only。

48、 Memory)、 随机存取存储器(RAM， Random Access Memory)、 磁碟或者光盘等各种 可以存储程序代码的介质。 0117 另一方面， 本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质， 其上存储有计 算机程序， 该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的果品多元品质时 空分布感知方法， 例如包括： 0118 S1， 通过周期性取样确定不同温湿度条件下果品多元品质变化速率， 建立果品多 元品质动态数学模型； 0119 S2， 获取果品在储运过程中的温湿度时空分布状态； 0120 S3， 基于果品多元品质动态数学模型和温湿度时空分布状态， 获取冷链储运过程 中的。

49、果品品质时空分布状态。 0121 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 其中所述作为分离部件说明的单元可 以是或者也可以不是物理上分开的， 作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单 元， 即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个网络单元上。 可以根据实际的需要选择其 中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。 本领域普通技术人员在不付出创造性 的劳动的情况下， 即可以理解并实施。 0122 通过以上的实施方式的描述， 本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可 借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现， 当然也可以通过硬件。 基于这样的理解， 上 述技术方案本质上或者说对现有技术。

50、做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来， 该 计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中， 如ROM/RAM、 磁碟、 光盘等， 包括若干指 令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器， 或者网络设备等)执行各个实施 例或者实施例的某些部分所述的方法。 0123 最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的。