CN106932600A - 一种用于嵌入式电子鼻检测的信息处理系统 - Google Patents

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王俊
徐克明
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Abstract

本发明公开了一种用于嵌入式电子鼻检测的信息处理系统，它包括PC端处理系统及移动终端处理系统；PC端处理系统为MATLAB环境下开发的GUI界面；移动终端处理系统为基于可编程智能LCD的硬件环境开发的人机交互界面；PC端处理系统与移动终端处理系统均根据嵌入式电子鼻的具体功能进行系统界面划分，并通过指令的交互式应答实现嵌入式电子鼻的相关检测操作。本发明可使电子鼻检测过程可视化，有助于使用人员对电子鼻检测过程的控制。

Description

一种用于嵌入式电子鼻检测的信息处理系统
技术领域
本发明涉及农产品品质电子鼻检测领域，尤其涉及一种用于农产品品质检测的电子鼻信息处理系统及设计方法。
背景技术
随着电子鼻应用领域范围的逐步扩大，对电子鼻检测技术也提出了越来越多的要求。近年来，电子鼻技术正逐渐朝着智能化、便携化方向发展。而嵌入式电子鼻便是这一趋势中获得很好应用的一种，其不仅布局体积小巧，便于携带的优点，而且可以借助计算能力强大的微处理器，使得其可以脱离PC端进行复杂数据的独立运算，以实现现场快速检测区分的功能。
现阶段，嵌入式电子鼻虽然能较好的满足独立运算，易于携带的需求，但在实际应用中也存在着一些问题。如专利申请（CN101226166A）公开的一种用于现场检测的低功耗手持式电子鼻系统和专利申请（CN103728348A）公开的一种室内空气质量电子鼻，两者均为典型的嵌入式电子鼻，也能满足独立检测，便携的要求，但是两者均通过简单的机械按键向微处理器键入控制指令，不仅增加了电路复杂程度，也使得指令单一、不稳定。而且两者均采用结构简单的LED和LCD显示屏来显示检测结果，使得效果不直观，且使用者无法从单一的数据来获取整个检测过程，更无法对整个检测过程进行有效的控制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种满足不同检测环境下，用于嵌入式电子鼻检测的信息处理系统。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于嵌入式电子鼻检测的信息处理系统，包括PC端处理系统及移动终端处理系统；PC端处理系统为MATLAB环境下开发的GUI界面；移动终端处理系统为基于可编程智能LCD的硬件环境开发的人机交互界面；PC端处理系统与移动终端处理系统均根据嵌入式电子鼻的具体功能进行系统界面划分，并通过指令的交互式应答实现嵌入式电子鼻的相关检测操作；
所述PC端处理系统主要包括以下功能单元：
通讯连接单元，用于获取嵌入式电子鼻串口信息，并设定PC端处理系统的串口参数与之相匹配，以建立数据传输通道；
数据采集单元，用于获取显示嵌入式电子鼻所采集到的气敏传感器的响应信息；
特征提取单元，用于记录显示嵌入式电子鼻对各气敏传感器原始信号所提取的特征值；
检测结果呈现单元，包括响应曲线呈现和模式识别结果呈现，分别绘制各气敏传感器响应曲线和显示模式识别结果；
系统功能控制单元，用于向嵌入式电子鼻发送指令，控制其进行进样，数据传输，特征提取，清洗，数据存储等功能；
数据存储单元，用于记录每次检测过程中，PC端处理系统记录和缓存的数据；
所述移动终端处理系统主要包括以下功能界面：
系统功能选择界面，用于选择不同功能界面，实现界面间的快速跳转；
采样界面，用于向嵌入式电子鼻发送采样指令，实现采样操作，同时将获取的原始数据进行缓存及响应曲线的绘制；
特征提取界面，用于向嵌入式电子鼻发送特征提取指令，实现对各气敏传感器提取不同特征值的操作，并进行记录缓存；
模式识别界面，用于控制嵌入式电子鼻读取历史采样数据以进行模式识别，并显示模式识别结果；
数据传输界面，用于显示嵌入式电子鼻向移动终端处理系统或PC端处理系统发送的数据，并控制嵌入式电子鼻记录存储每次采样数据。
所述PC端处理系统与移动终端处理系统功能一致，具有替代性，均用于嵌入式电子鼻检测。
本发明的有益效果：
本发明基于Matlab Gui开发的PC端信息处理系统和基于可编程智能LCD开发的移动端信息处理系统，均为集成了信号采集显示、信号预处理、特征提取、模式识别、检测结果存储等功能的电子鼻检测控制系统。通过良好的人机交互界面，在实现电子鼻检测全过程有效控制的情况下，使得电子鼻检测各过程检测信息可视化，令使用者能更好地获取样品及检测进度信息。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是实施例的PC端处理系统示意图；
图3-7是实施例的移动终端处理系统的各个功能界面的示意图。
具体实施方式
本发明的基本原理是：利用常见的QT Designer或Matlab GUI软件搭建信息处理系统，通过直接拖拽的方式进行系统界面布局，并根据嵌入式电子鼻的实际控制需求对各功能模块进行回调函数的编写。为满足不同检测环境对嵌入式电子鼻的检测需求，分别设计PC端处理系统和移动终端处理系统使得嵌入式电子鼻在检测过程中更具有适用性。
下面结合附图及实施例对技术方案的实施作进一步的详细描述。
本发明所述的一种用于嵌入式电子鼻检测的信息处理系统的结构框图如图1所示，该系统包括PC端处理系统和移动终端处理系统。实施例中，所采用的嵌入式电子鼻是以TMS320F28335为微处理器所搭建的，且该电子鼻采用8个气敏传感器构成传感器阵列，并以具有触控功能的TFT彩色液晶屏作为系统的显示界面。基于该嵌入式电子鼻的硬件条件，设定PC端处理系统通过蓝牙模块或RS232串口与嵌入式电子鼻进行数据传输；移动终端处理系统通过RS232与嵌入式电子鼻进行数据的传输；
所述PC端处理系统与移动终端处理系统均通过发送特定指令控制嵌入式电子鼻进行相应的检测操作，并根据嵌入式电子鼻所传输回的数据进行信息处理与管理。
考虑到模式识别算法在Matlab环境下的高效移植性，可能满足多种复杂模式识别程序的运算，且其GUI功能具有操作简单，设计简便，界面简洁的特点，故所述PC端处理系统在Matlab GUI开发环境下进行开发，以实现具有较好人机交互特性的界面，并可执行复杂的模式识别运算。如图2所示，其主要包括以下功能单元：
通讯连接单元，用于获取嵌入式电子鼻串口信息，并设定PC端处理系统的串口参数与之相匹配，以建立数据传输通道；
数据采集单元，用于获取显示嵌入式电子鼻所采集到的气敏传感器的响应信息；
特征提取单元，用于记录显示嵌入式电子鼻对各气敏传感器原始信号所提取的特征值；
检测结果呈现单元，包括响应曲线呈现和模式识别结果呈现，分别绘制各气敏传感器响应曲线和显示模式识别结果；
系统功能控制单元，用于向嵌入式电子鼻发送指令，控制其进行进样，数据传输，特征提取，清洗，数据存储等功能；
数据存储单元，用于记录每次检测过程中，PC端处理系统记录和缓存的数据。
由于该嵌入式电子鼻所采用的具有触控功能的TFT彩色液晶屏是一款典型的可编程智能 LCD，故所述的移动终端处理系统便基于该TFT彩色液晶屏的硬件环境进行开发，如图3-7所示，主要包括以下功能界面：
系统功能选择界面，用于选择不同功能界面，实现界面间的快速跳转；
采样界面，用于向嵌入式电子鼻发送采样指令，实现采样操作，同时将获取的原始数据进行缓存及响应曲线的绘制；
特征提取界面，用于向嵌入式电子鼻发送特征提取指令，实现对各气敏传感器提取不同特征值的操作，并进行记录缓存；
模式识别界面，用于控制嵌入式电子鼻读取历史采样数据以进行模式识别，并显示模式识别结果；
数据传输界面，用于显示嵌入式电子鼻向移动终端处理系统或PC端处理系统发送的数据，并控制嵌入式电子鼻记录存储每次采样数据。
所述PC端处理系统与移动终端处理系统功能一致，具有替代性，均可用于嵌入式电子鼻检测。
在实际应用中，所述的一种用于嵌入式电子鼻检测的信息处理系统其工作流程大致如下：通过触发界面中的功能控件以实现向嵌入式电子鼻发送控制指令，嵌入式电子鼻根据控制指令进行相应的检测操作，并将所获得的数据根据通信协议发送到PC端处理系统或移动终端处理系统数据缓冲区等待。根据后续的控制指令及相关程序，PC端处理系统和移动终端处理系统将对数据缓冲区的数据进行响应处理并在相关功能单元或功能界面中进行显示。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非限定本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于嵌入式电子鼻检测的信息处理系统，其特征在于，包括PC端处理系统及移动终端处理系统；PC端处理系统为MATLAB环境下开发的GUI界面；移动终端处理系统为基于可编程智能LCD的硬件环境开发的人机交互界面；PC端处理系统与移动终端处理系统均根据嵌入式电子鼻的具体功能进行系统界面划分，并通过指令的交互式应答实现嵌入式电子鼻的相关检测操作；
所述PC端处理系统主要包括以下功能单元：
通讯连接单元，用于获取嵌入式电子鼻串口信息，并设定PC端处理系统的串口参数与之相匹配，以建立数据传输通道；
数据采集单元，用于获取显示嵌入式电子鼻所采集到的气敏传感器的响应信息；
特征提取单元，用于记录显示嵌入式电子鼻对各气敏传感器原始信号所提取的特征值；
检测结果呈现单元，包括响应曲线呈现和模式识别结果呈现，分别绘制各气敏传感器响应曲线和显示模式识别结果；
系统功能控制单元，用于向嵌入式电子鼻发送指令，控制其进行进样，数据传输，特征提取，清洗，数据存储等功能；
数据存储单元，用于记录每次检测过程中，PC端处理系统记录和缓存的数据；
所述移动终端处理系统主要包括以下功能界面：
系统功能选择界面，用于选择不同功能界面，实现界面间的快速跳转；
采样界面，用于向嵌入式电子鼻发送采样指令，实现采样操作，同时将获取的原始数据进行缓存及响应曲线的绘制；
特征提取界面，用于向嵌入式电子鼻发送特征提取指令，实现对各气敏传感器提取不同特征值的操作，并进行记录缓存；
模式识别界面，用于控制嵌入式电子鼻读取历史采样数据以进行模式识别，并显示模式识别结果；
数据传输界面，用于显示嵌入式电子鼻向移动终端处理系统或PC端处理系统发送的数据，并控制嵌入式电子鼻记录存储每次采样数据。
2.根据权利要求1所述的信息处理系统，其特征在于，所述PC端处理系统与移动终端处理系统功能一致，具有替代性，均用于嵌入式电子鼻检测。
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Title
肖永军等: "嵌入式电子鼻测试系统", 《计算机测量与控制》 *

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