本發明屬于肉類樣品品質檢測技術領域，尤其涉及牛肉味覺品質智能測控系統。
背景技術：
牛肉中含有豐富的蛋白質，其含量高，所以味道鮮美，人們非常喜愛，享有“肉中驕子”的美稱。牛肉的味覺品質是人們關注的熱點，牛肉產業的迅速崛起，使得牛肉味覺品質的研究不僅具有重要的科研價值，更具有重要的商業價值。目前，國內外對牛肉味覺的檢測方法有：(1)儀器分析技術(色譜法、光譜法、毛細管電泳等)，一般采用的設備都較昂貴并且儀器結構復雜，操作步驟繁瑣，最重要的是周期長，無法快速獲得結果。如色譜法檢測得到的結果與人的感官感受如酸、苦、甜、辣等之間存在很大距離，并且只能得到被測樣品某種或某幾種成分的定性定量結果；(2)電子舌檢測技術，電子舌是一種基于生物味覺模式，由交互敏感傳感器陣列、信號調整電路以及模式識別算法構成的模擬哺乳動物味覺系統的智能分析儀器，由于電子舌使用的是化學傳感器，這就使其成本變高，不能廣泛使用，另外選擇性、靈敏性及響應速度都較低；(3)仿生細胞傳感器，該傳感器是通過模擬生物味覺系統為基礎而建立的。其利用生物體的活性材料作為感知元件，來達到與生物體的味覺系統相似的檢測程度，因此仿生味覺傳感器具有靈敏度高、檢測限低、選擇性好等優點。仿生味覺傳感器主要由生物活性材料與物理化學探測器組成。味覺細胞、組織和生物分子是生物活性成分的主要來源，而這些活性成分在離體條件下易失活從而限制了仿生味覺傳感器的使用。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中存在的操作復雜、檢測成本高、處理時間長，不能很好的客觀、快速檢測牛肉味覺品質等缺點，研制一種可以實現自動檢測牛肉味覺品質的智能測控系統。
本發明以PLC技術作為整個檢測系統的控制核心，實現牛肉味覺品質自動檢測，操作方便快捷。該檢測系統利用傳感器陣列采集數據，可以用于牛肉味覺品質的快速檢測。
為解決現存的技術問題，本發明采用如下技術方案，結合附圖說明如下：
牛肉味覺品質智能測控系統，包括牛肉味覺品質自動檢測裝置、PLC控制系統、數據采集及分析系統及驅動系統；
所述牛肉味覺品質自動檢測裝置由外箱體、傳感器陣列承載機構、線性滾珠導軌滑臺、樣品水平移動臺及定位系統組成；
所述PLC控制系統由PLC控制器、第一繼電器、第二繼電器及開關電源組成；
所述數據采集及分析系統由傳感器陣列及數據采集卡組成；
所述驅動系統由第一步進電機、第二步進電機、第一步進電機驅動器、第二步進電機驅動器、電動推桿、行星減速器及上位機組成；
所述線性滾珠導軌滑臺通過水平支撐臺固定在距離底座上方，所述樣品水平移動臺通過卡扣、螺釘G固定在線性滾珠導軌滑臺上；所述第二步進電機通過螺釘H固定在線性滾珠導軌滑臺上，在第二步進電機驅動下能帶動樣品水平移動臺實現水平方向地移動；
所述電動推桿通過螺釘A固定在外箱體的底座上；
所述傳感器陣列承載機構與行星減速器相連，行星減速器再與第一步進電機連接，通過脈沖信號控制實現旋轉運動；
所述傳感器陣列承載機構位于線性滾珠導軌滑臺上方，通過直腳支架固定在垂直支撐柱上，并與行星減速器通過螺釘D相連；
所述傳感器陣列安放在傳感器陣列承載機構上，并與數據采集卡通過集線器、USB接口連接；
所述上位機與數據采集卡通過USB接口連接；
所述定位系統由第一定位傳感器、第二定位傳感器、第一定位感應片、第二定位感應片組成；第一定位感應片粘貼在感器陣列承載機構下平面，第一定位傳感器通過第一定位傳感器支架和螺釘G固定在垂直支撐柱的一側，第二定位感應片粘貼在樣品水平移動臺下平面，第二定位傳感器通過第二定位傳感器支架和螺釘I固定在水平支撐臺。
進一步地，所述的外箱體由玻璃板及支架組成。
進一步地，所述的第一步進電機與第一步進電機驅動器連接，用于控制傳感器陣列承載機構的轉動；所述的第二步進電機與第二步進電機驅動器連接，用于控制線性滾珠導軌滑臺的水平運動。
進一步地，所述的傳感器陣列承載機構為一個圓盤，上面均勻設置有12個傳感器安放孔，用于安裝傳感器陣列。
進一步地，所述的傳感器陣列由12個離子電極和一個參比電極組成，離子電極安放在傳感器陣列承載機構上，12個離子電極分別為鈉離子電極、pH離子電極、鈣離子電極、鉀離子電極、鉛離子電極、銅離子電極、銀硫離子電極、碘離子電極、溴離子電極、氟離子電極、氯離子電極及硝酸根離子電極。
進一步地，所述的開關電源包括工作顯示燈、設備開關、急停開關、復位按鈕及啟動按鈕。
進一步地，技術方案中所述上位機通過ISPSoft2.06編程設置控制檢測系統的命令：開始和停止、順時針旋轉和逆時針旋轉、運動周期數、傳感器陣列承載機構轉動距離微調、樣品水平移動臺運行距離微調；
所述PLC控制系統負責接收并向上位機發送指令及數據，通過PLC的軟件編程輸出控制第一步進電機驅動器或第二步進電機驅動器的脈沖信號，使第一步進電機、第二步進電機運轉，從而實現對牛肉味覺品質自動檢測裝置控制。
本發明與現有技術相比，其有益技術效果是：
1.本發明所述的牛肉味覺品質檢測智能測控系統能全面、綜合地檢測評價牛肉味覺品質。
2.本發明所述的牛肉味覺品質檢測智能測控系統可以提供一種快速、客觀的牛肉味覺品質檢測方法。
3.該裝置操作簡便、運行快捷、可連續運行、具有較強的穩定性、實用性。
4.通過進一步的研究開發可以運用到更多種類的液體樣品檢測，局限性小。
附圖說明
圖1為本發明所述的牛肉味覺品質自動測控系統的主視圖；
圖2為本發明所述的牛肉味覺品質自動測控系統的左視圖；
圖3為本發明所述的傳感器陣列承載機構的俯視圖；
圖4為本發明所述的樣品水平移動臺的主視圖；
圖5a為本發明所述的傳感器陣列承載機構與行星減速器、第一步進電機連接的局部放大圖；
圖5b為本發明所述的第一定位傳感器對傳感器陣列承載機構轉動角度的定位示意圖；
圖5c為本發明所述的第二定位傳感器對樣品水平移動臺的移動距離定位的示意圖。
圖中：1.底座，2.螺釘，3.電動推桿底座，4.電動推桿，5.外箱體，6.水平支撐臺，7.螺釘A，8.線性滾珠導軌滑臺，9.第一步進電機,10.垂直支撐柱，11.螺釘B，12.行星減速器，13.螺釘C，14.傳感器安放孔，15.傳感器陣列承載機構，16.螺釘D，17.直角支架，18.第一定位感應片,19.第一定位傳感器,20.工作顯示燈，21.螺釘E，22.第一定位傳感器支架，23.設備開關，24.螺釘F，25.卡扣，26.第二定位感應片,27.樣品水平移動臺，28.急停開關，29.第二定位傳感器，30.第二步進電機,31.螺釘G，32.螺釘H，33.復位按鈕，34.啟動按鈕，35.第二定位傳感器支架
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步地說明。
實施例1
牛肉味覺品質智能測控系統，包括牛肉味覺品質自動檢測裝置、PLC控制系統、數據采集及分析系統及驅動系統；
一、牛肉味覺品質自動檢測裝置
所述牛肉味覺品質自動檢測裝置由外箱體、傳感器陣列承載機構、線性滾珠導軌滑臺、樣品水平移動臺及定位系統組成。
外箱體主要由玻璃板及支架組成(長*寬*高：950*700*800mm)；
傳感器陣列承載機構直徑480mm，通過直腳支架固定在垂直支撐柱上；
線性滾珠導軌滑臺通過螺釘固定在水平支撐柱上；
樣品水平移動臺通過卡扣、螺釘G固定在線性滾珠導軌滑臺上；
所述定位系統由第一定位傳感器、第二定位傳感器、第一定位感應片、第二定位感應片組成；第一定位感應片粘貼在感器陣列承載機構下平面，第一定位傳感器通過第一定位傳感器支架和螺釘G固定在垂直支撐柱的一側，第二定位感應片粘貼在樣品水平移動臺下平面，第二定位傳感器通過第二定位傳感器支架和螺釘I固定在水平支撐臺；
二、PLC控制系統
所述PLC控制系統由PLC控制器、第一繼電器、第二繼電器、開關電源組成，PLC控制器、第一繼電器、第二繼電器與開關電源相連以提供電力資源，PLC控制器分別與第一繼電器、第二繼電器相連，利用繼電器起到對電路自動調節、安全保護的作用。
所述的開關電源包括工作顯示燈、設備開關、急停開關、復位按鈕及啟動按鈕。
三、數據采集及分析系統
數據采集與數據分析系統由傳感器陣列及數據采集卡組成。
傳感器陣列型號為上海雷磁鈉離子電極、pH離子電極、鈣離子電極、鉀離子電極、鉛離子電極、銅離子電極、銀硫離子電極、碘離子電極、溴離子電極、氟離子電極、氯離子電極及硝酸根離子電極。
數據采集卡型號為北京啟創電子MPS110001型號，本發明中采用三個數據采集卡以滿足檢測需求。數據采集卡與傳感器陣列通過同心軸接線連接，與上位機通過USB借口相連。
四、驅動系統
驅動系統結構由第一步進電機、第二步進電機、第一步進電機驅動器、第二步進電機驅動器、電動推桿、行星減速器及上位機組成。
(1)第一步進電機與第二步進電機均為57HBP56AL4-TF1兩相步進電機；第一步進電機驅動器、第二步進電機驅動器均為57/86步進電機驅動器ZD-2HD542DM542；
第一步進電機與第一步進電機驅動器連接，用于控制傳感器陣列承載機構的轉動；
第一步進電機與行星減速器連接，用于調節轉動速度；
第二步進電機與第二步進電機驅動器連接，用于控制線性滾珠導軌滑臺的水平運動；
第二步進電機驅動器與第二步進電機連接時，第二步進電機4條輸入線分別接在第二步進電機驅動器的脈沖信號發射器的A+、A-、B+、B-的輸出接口處。
(2)電動推桿通過螺釘固定在箱體底座上，通過脈沖信號控制其上下運動，從而使檢測樣品可以實現垂直方向的運動以完成檢測；
(3)上位機系統可以通過程序的編寫向PLC控制器發出指令，從而控制系統運行。
五、上位機的運行方式
上位機通過ISPSoft2.06編程設置控制檢測系統的命令：開始和停止、順時針旋轉和逆時針旋轉、運動周期數、傳感器陣列承載機構轉動距離微調、樣品水平移動臺運行距離微調。
六、運行自動檢測裝置
在機器工作前，將待測牛肉樣品按照標準制成牛肉汁并放入相應檢測器皿中。
首先將活化好的12個傳感器安裝到傳感器陣列承載機構，然后在樣品水平移動臺上放入3個燒杯從左至右編號1-3，之后在控制面板上設定好程序及相關參數并按啟動鍵，則機器進入啟動狀態，系統開始進行初始化，初始化完成后通過上位機人機交互界面控制機器開始正式工作，具體工作流程為：
1)樣品水平移動臺在電動推桿的帶動下逐漸上升至檢測高度使1號傳感器浸入1號燒杯(穩定液)中一定深度，電極浸沒深度為10mm；
2)傳感器在穩定液中測定直至數據穩定；
3)樣品水平移動臺在電動推桿帶動下下降至原位；
4)線性滾珠導軌滑臺帶動樣品水平移動臺向左移動使2號燒杯與1號傳感器對齊，然后在電動推桿帶動下上升至檢測高度使1號傳感器浸入2號燒杯(樣品液)中一定深度完成檢測(電極浸沒深度為10mm)；
5)檢測后樣品承載臺在電動推桿帶動下下降至原位；
6)線性滾珠導軌滑臺帶動樣品承載臺向左移動使3號燒杯與1號傳感器對齊，然后在電動推桿帶動下上升至檢測高度使1號傳感器浸入3號燒杯(沖洗液)中一定深度完成電機清洗；
7)電機清洗后，樣品承載臺在電動推桿帶動下下降至原位，線性滾珠導軌滑臺帶動樣品承載臺向右移動至初始位置；
8)傳感器陣列承載機構在步進電機帶動下旋轉36°轉到2號傳感器；
9)重復1)-7)檢測過程，完成檢測后，傳感器陣列承載機構繼續旋轉至3號傳感器完成檢測，以此類推直到12號傳感器完成檢測；
10)檢測結束。
七、采集數據
采用支持向量機技術對數據進行分析處理并構建預測模型。建立所述的支持向量機分析模型，從市場上購得大量的牛肉樣本，將每一個牛肉樣本分為相同的兩部分，一個用現有常規的牛肉味覺品質等級檢測方法對給牛肉樣本進行檢測，獲得較高準確度的味覺品質等級稱為標準值；將該牛肉樣本另一塊用于自動檢測裝置檢測牛肉味覺品質，即根據傳感器陣列相應信號獲取不同的電壓值，通過對電壓值的融合分析處理得出一定范圍內電壓值與牛肉味覺品質等級的對應關系。根據大量的檢測牛肉味覺實驗數據，可得到不同牛肉味覺品質等級對應的電壓值范圍，利用這些數據完成支持向量機分析模型的訓練(訓練集：電壓值范圍與標準值對應)，然后再用大量數據進行預測驗證(預測集：用電壓值范圍預測味覺品質等級)，從而得出不同電壓值范圍對應的牛肉味覺品質等級，再將該等級結果與標準值對比，得出準確率，準確率達到90％以上，證明該牛肉味覺品質智能測控系統適用于牛肉味覺品質等級檢測。