[发明专利]基于混杂贝叶斯网络的小麦粉供应链的菌落总数动态风险评估方法

权利要求书

1.一种基于混杂贝叶斯网络的小麦粉供应链的菌落总数动态风险评估方法，其特征在于，包括：

步骤一：建立小麦粉供应链的菌落总数分布特征的混杂贝叶斯网络模型；

结合菌落生长动力学模型、动力学参数模型和环境模型建立菌落动态生长模型，

建立的菌落动态生长模型如下：

ln(1/λ)＝C₀+C₁·b_w+C₂·b_w²+C₃·T+C₄·T²+C₅·T·b_w (2)

μ(T,a_w)＝μ_opt·τ(T)·ρ(a_w) (3)

T(t)＝f_T(T(t-1))+ω_T (6)

公式(1)表示菌落生长动力学模型，用于描述特定环境下菌落的生长状况，其中，N(t)表示t时刻菌落总数，N₀表示菌落总数初始值，A表示菌落总数最大值，μ表示菌落总数比生长速率，λ表示菌落总数生长迟滞期，t表示时间；公式(2)表示参数λ的动力学参数模型，由温度T和湿度a_w决定，其中b_w为中间参数，C₀-C₅为拟合参数；公式(3)表示参数μ的动力学参数模型，也由温度T和湿度a_w决定，μ_opt表示菌落总数比生长速率最适值；τ(T)表示温度因子模型；ρ(a_w)表示湿度因子模型；T_min、T_max分别表示温度生长区间的最小值和最大值，T_opt表示微生物生长的温度最适值；a_w,min表示湿度生长区间的最小界值，a_w,opt表示微生物生长的湿度最适值；公式(6)、(7)分别表示温度和湿度环境模型，f_T表示温度动态变化函数，ω_T为温度环境模型的系统噪声，表示湿度动态变化函数，为湿度环境模型的系统噪声；

将t时刻的菌落总数比生长速率和生长迟滞期分别表示为μ(t)和λ(t)，建立菌落动态生长模型的过程变量向量x和参数向量θ，如下：

x＝(N(t),μ(t),λ(t))^T

θ＝(C₁,C₂,C₃,C₄,C₅,T_min,T_max,T_opt,a_w,min,a_w,opt)^T；

菌落动态生长模型表示为f(x,θ)，f(x,θ)为由式(1)-(7)组成的菌落动态生长模型，x是过程变量向量，由菌落总数、菌落总数比生长速率和生长迟滞期组成，θ为参数向量；根据专家经验，从小麦粉供应链的各环节中选择菌落总数危害监控的关键节点，构建小麦粉供应链的贝叶斯网络；构建小麦粉供应链的贝叶斯网络为：选择的关键环节表示为节点集合其中的节点E_j表示第j个关键环节，j＝1,2,…,M，各关键环节间的关联由离散条件概率事件p_ij表示，并组成事件集集合和组合建立贝叶斯网络模型事件p_ij表示第i个环节到第j个环节的事件，贝叶斯网络中的各节点为离散模态，每个节点对应一个模态，模态之间的切换用贝叶斯条件概率建模，各离散模态下的菌落总数生长连续动态行为均通过菌落动态生长模型来描述，得到小麦粉供应链菌落总数分布特征的混杂贝叶斯网络模型，表示为代表节点E_j的菌落总数分布特征的离散模态，M表示离散模态的总数；混杂贝叶斯网络模型的混杂状态表示为s＝(q,x)，

步骤二：对小麦粉供应链的菌落总数分布特征进行预测；

首先，建立小麦粉供应链的菌落总数的混杂贝叶斯网络模型的离散时间推理演化机理，分为连续过程变量演化和离散切换演化两个部分；在离散切换演化中，由小麦粉供应链的关键环节间的离散条件概率事件集中提取模态切换概率矩阵Π＝[π_ij]_M×M，π_ij表示模态q_i切换为模态q_j的概率，则结合模态切换概率和当前时刻的模态概率来计算下一时刻的模态概率；然后，基于蒙特卡洛仿真对小麦粉供应链的菌落总数分布进行预测；

步骤三：依据所预测的小麦粉供应链的菌落总数分布评估菌落总数危害度；

所述的步骤一中，每个模态q_j在菌落动态生长模态下，依据所述的菌落动态生长模型自生长；

建立模态之间的切换如下：

其中，t为采样时刻，表示节点E_j在t时刻为模态q_j的概率，由模态概率h_j表示，且满足表示节点E_i在t-1时刻的模态q_i(t-1)转化为节点E_j在t时刻的模态q_j(t)的概率，由模态切换概率π_ij表示，满足

对于均有离散时间连续动态行为，表示如下：

其中，x(t)和y(t)分别表示过程变量向量x的过程方程和测量方程，过程变量向量x表示为x＝(N(t),μ(t),λ(t))^T，N(t)表示t时刻菌落总数，μ(t)表示t时刻的菌落总数比生长速率，λ(t)表示t时刻的菌落总数生长迟滞期；F_j表示菌落动态生长模型的系统方程，F_j(x(t-1))通过对系统方程在时间上离散化得到，F_j(x(t-1))＝x(t-1)；为模态q_j的过程噪声，为模态q_j过程方程的噪声驱动项；为模态q_j的测量噪声，为模态q_j测量方程的噪声驱动项；C_j为测量方程的系数矩阵；

所述的步骤二中，小麦粉供应链的菌落总数的混杂贝叶斯网络模型的连续过程变量演化，由各离散模态相应的连续变化模型决定，在对模态q_j的连续过程变量演化中，需对模态环境进行建模，如下：

其中，表示模态q_j下t时刻的温度，为模态q_j的设置温度，表示模态q_j温度模型的系统噪声；表示模态q_j下t时刻的湿度，为模态q_j的设置湿度，表示模态q_j湿度模型的系统噪声；

所述的步骤二中，小麦粉供应链的菌落总数的混杂贝叶斯网络模型的离散切换演化，设在t-1时刻为模态q_i的概率为h_i(t-1)，则在t时刻为模态q_j的概率h_j(t)为：

其中，表示小麦粉供应链菌落总数分布特征的混杂贝叶斯网络模型。