CN111257272A - 一种基于物联网的便携式马铃薯检测装置 - Google Patents

一种基于物联网的便携式马铃薯检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的便携式马铃薯检测装置。将马铃薯检测和智能移动终端相结合，使得马铃薯的检测更加的便携，充分利用了移动终端的拍摄功能和数据通信功能。且根据马铃薯的纹理特征和其光谱特征对马铃薯进行检测，这种检测更加精准，更加全面，还可以对马铃薯进行鉴别，因为即使相同种类的马铃薯其在不同生长过程中也存在一些差异，这样根据纹理特征和红外光谱特征，进行一个相似度的分析，就可以保证在运输过程中马铃薯不被替换，且对马铃薯的信息更加智能化的管理。

Description

一种基于物联网的便携式马铃薯检测装置
技术领域
本发明涉及物联网领域，尤其涉及基于物联网的便携式马铃薯检测装置和系统。
背景技术
物联网(The Internet of Things，简称IOT)是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。物联网已经在当前的生产运输中进行了大量的应用，例如对产品的溯源就可以利用二维码或者一个电子标签进行其生产源头的追溯。
申请号201910945749.6公开了基于物联网的土豆贮藏环境远程智能监控方法，包括数据采集模块、主控器模块、通信模块；数据采集模块在土豆窖内的不同节点位置进行环境数据采集，采集的环境数据包括温度、湿度和二氧化碳浓度，数据采集模块将环境数据传输给主控器模块；主控器模块经通信模块传送至服务器数据库，以实现土豆贮藏环境的远程监控；可以通过访问服务器获得数据，了解窖中情况，这种远程智能监控方法实现了环境监测功能。并对采集数据进行了特殊的处理，使数据输出更贴合实际。且在监控基础上实现了远程调控。本发明通过物联网技术，使原有硬件与软件部分融合，形成一个有机的系统。
然而，上述的现有技术中的物联网在其监控方式中提现的并不明显，因为其仅仅使用了通信功能，实际过程中还没有利用产品的纹理和其他特征对于产品进行存档和监控的系统。如果利用产品的纹理特征等对产品进行关联，就可以将产品的整个流程进行全方位的关注。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题，提供一种基于物联网的便携式马铃薯检测装置，包括检测箱和智能移动终端，
检测箱内设置有图像检测部和光谱检测部，图像检测部可以和智能移动终端的摄像头相配合，获取马铃薯的多幅外观图像，并将图像保存在智能移动终端内；光谱检测部和智能移动终端通过数据线连接，可以获取马铃薯切片的红外光谱数据，并将红外光谱数据保存在智能移动终端内；
智能移动终端将获取的多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器，远程服务器对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；并根据纹理特征判断马铃薯的产地和品种；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量。
所述检测箱包括外壳，外壳呈长方体，外壳的顶部尺寸与智能移动终端相匹配，且外壳的顶面设置有安装智能移动终端的卡扣；外壳的内部设置有调焦镜头，调焦镜头下方设置有放置待检测马铃薯的检测位；当智能移动终端安装在外壳顶部时，调焦镜头与智能移动终端的摄像头相匹配，从而可以获取待检测马铃薯的多幅外观图像；
调焦镜头为自动调焦镜头，智能移动终端与检测箱通过数据线连接后，智能移动终端可以调节调焦镜头的焦距，从而可以对马铃薯的表面进行对焦拍摄；调焦镜头上设置有照明LED灯；
调焦镜头和检测位共同构成了检测箱的图像检测部。
检测箱内还设置有红外光源、出射头、接收头、分光仪；红外光源和出射头连接，接收头和分光仪连接；出射头和分光仪之间设置有检测片状马铃薯样品的带孔托盘；从红外光源发出的光经过出射头穿过带孔托盘和片状马铃薯样品后到达接收头，接收头接收的光进入分光仪；
分光仪对接收的光进行分光，并将得到的光谱数据通过数据线发送至智能移动终端。
检测装置还包括与检测箱配套使用的切片器，切片器设置有槽体与可拆卸的尖端，可拆卸的尖端可安装在槽体上，马铃薯检测时直接将切片器插入马铃薯将其切开，然后拆卸下可拆卸的尖端就可以从槽体内取出切好的一片马铃薯；槽体的尺寸大于待检测马铃薯的直径。
一种基于物联网的马铃薯检测系统，其特征在于使用多个所述的基于物联网的便携式马铃薯检测装置；
还包括与便携式马铃薯检测装置配套使用的传输模块，传输模块设置于智能移动终端内；
传输模块分为采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块；采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块均可与便携式马铃薯检测装置相连接，
采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块分别在马铃薯的采购、运输、入库和加工时对马铃薯检测中使用；
采购传输模块还将每次采集的马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点信息与其对应的多幅外观图像和红外光谱数据绑定后再发送至远程服务器，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；并根据纹理特征判断马铃薯的产地和品种，然后和采购传输模块上传的马铃薯品种、产地进行比对，并将比对结果发送至采购传输模块；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量；然后远程服务器将采购传输模块上传的数据保存至数据库，建立档案；档案中包括马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点、采购编码和营养成分含量；
运输传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果发送至运输传输模块；
入库传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量和马铃薯的新鲜度；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果中最接近的档案数据和马铃薯的新鲜度发送至入库传输模块；
加工传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量和马铃薯的新鲜度；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果中最接近的档案数据和马铃薯的新鲜度发送至入库传输模块。
入库传输模块还具有连接打印机的功能，将马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点和营养成分含量打印成贴纸。
本发明的有益效果为：
本发明将马铃薯检测和智能移动终端相结合，使得马铃薯的检测更加的便携，充分利用了移动终端的拍摄功能和数据通信功能。且根据马铃薯的纹理特征和其光谱特征对马铃薯进行检测，这种检测更加精准，更加全面，还可以对马铃薯进行鉴别，因为即使相同种类的马铃薯其在不同生长过程中也存在一些差异，这样根据纹理特征和红外光谱特征，进行一个相似度的分析，就可以保证在运输过程中马铃薯不被替换，且对马铃薯的信息更加智能化的管理。
附图说明
被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。
图1为本发明的系统结构示意图；
图2为本发明装置结构示意图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
实施例1：
结合图1-2，提供一种基于物联网的便携式马铃薯检测装置，包括检测箱1和智能移动终端2，
检测箱1内设置有图像检测部和光谱检测部，图像检测部可以和智能移动终端2的摄像头21相配合，获取马铃薯的多幅外观图像，并将图像保存在智能移动终端2内；光谱检测部和智能移动终端2通过数据线连接，可以获取马铃薯切片的红外光谱数据，并将红外光谱数据保存在智能移动终端2内；
智能移动终端2将获取的多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器，远程服务器对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；并根据纹理特征判断马铃薯的产地和品种；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量。
所述检测箱1包括外壳11，外壳11呈长方体，外壳11的顶部尺寸与智能移动终端2相匹配，且外壳11的顶面设置有安装智能移动终端2的卡扣；外壳11的内部设置有调焦镜头12，调焦镜头12下方设置有放置待检测马铃薯的检测位13；当智能移动终端2安装在外壳11顶部时，调焦镜头12与智能移动终端2的摄像头21相匹配，从而可以获取待检测马铃薯的多幅外观图像；
调焦镜头12为自动调焦镜头12，智能移动终端2与检测箱1通过数据线连接后，智能移动终端2可以调节调焦镜头12的焦距，从而可以对马铃薯的表面进行对焦拍摄；调焦镜头12上设置有照明LED灯；
调焦镜头12和检测位共同构成了检测箱1的图像检测部。
检测箱1内还设置有红外光源14、出射头15、接收头16、分光仪17；红外光源14和出射头15连接，接收头16和分光仪17连接；出射头15和分光仪17之间设置有检测片状马铃薯样品的带孔托盘；从红外光源14发出的光经过出射头15穿过带孔托盘和片状马铃薯样品后到达接收头16，接收头16接收的光进入分光仪17；
分光仪17对接收的光进行分光，并将得到的光谱数据通过数据线发送至智能移动终端2。
检测装置还包括与检测箱1配套使用的切片器18，切片器18设置有槽体与可拆卸的尖端，可拆卸的尖端可安装在槽体上，马铃薯检测时直接将切片器18插入马铃薯将其切开，然后拆卸下可拆卸的尖端就可以从槽体内取出切好的一片马铃薯；槽体的尺寸大于待检测马铃薯的直径。
实施例2：
结合图1-2，一种基于物联网的马铃薯检测系统，其特征在于使用多个所述的基于物联网的便携式马铃薯检测装置；
还包括与便携式马铃薯检测装置配套使用的传输模块，传输模块设置于智能移动终端2内；
传输模块分为采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块；采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块均可与便携式马铃薯检测装置相连接，
采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块分别在马铃薯的采购、运输、入库和加工时对马铃薯检测中使用；这四种传输模块实际可以是集成在一种app应用程序中的不同功能中，或者设置成四种不同的app应用程序；
上述的传输模块在app应用程序中实现时，其还具有定位和获取智能终端时间的功能，智能终端可以是普通的安卓或者ios智能终端设备，例如手机。平板电脑或者便携式的具有摄像功能的移动电脑等。
本发明的移动智能终端不一定摄像头和终端本体是固定连接的，还可以是通过一个数据线等数据通信功能的载体进行连接的编写设备和摄像头。
采购传输模块还将每次采集的马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点信息与其对应的多幅外观图像和红外光谱数据绑定后再发送至远程服务器，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；并根据纹理特征判断马铃薯的产地和品种，然后和采购传输模块上传的马铃薯品种、产地进行比对，并将比对结果发送至采购传输模块；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量；然后远程服务器将采购传输模块上传的数据保存至数据库，建立档案；档案中包括马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点、采购编码和营养成分含量；远程服务器内是存储有马铃薯品种和产地鉴别模型的，这种鉴别的具体模型在现有技术中已经非常多，在此不再赘述。这时候，进行采购的工作人员就可以通过这种采集确认马铃薯的实际产地和品种是否与供应马铃薯的人所述的一致，如果不一致可以使采购人员进行相应的处理，这样就可以避免不必要的损失。其次是获得了马铃薯的营养成分。当然这种检测是抽检。
运输传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果发送至运输传输模块；这时负责运输的人员就可以清楚的知道马铃薯的产地和品种，并且知道了这批马铃薯是那一批采购的，因为在建立档案时还存储了档案的编号，可以供运输人员进行鉴别和检查。
入库传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量和马铃薯的新鲜度；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果中最接近的档案数据和马铃薯的新鲜度发送至入库传输模块；这时负责的人员就可以清楚的知道马铃薯的产地和品种，并且知道了这批马铃薯是那一批采购的，因为在建立档案时还存储了档案的编号，可以供人员进行鉴别和检查。此外还获取了马铃薯的新鲜度，这样可以在入库时更有针对性，便于日后的出库和管理。
加工传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量和马铃薯的新鲜度；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果中最接近的档案数据和马铃薯的新鲜度发送至入库传输模块。这时，工作人员可以获取马铃薯在整个运输和储存过程中有没有被调换，且知道了马铃薯是否新鲜复合加工的标准。
入库传输模块还具有连接打印机的功能，将马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点和营养成分含量打印成贴纸。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于物联网的便携式马铃薯检测装置，包括检测箱(1)和智能移动终端(2)，其特征在于：
检测箱(1)内设置有图像检测部和光谱检测部，图像检测部可以和智能移动终端(2)的摄像头(21)相配合，获取马铃薯的多幅外观图像，并将图像保存在智能移动终端(2)内；光谱检测部和智能移动终端(2)通过数据线连接，可以获取马铃薯切片的红外光谱数据，并将红外光谱数据保存在智能移动终端(2)内；
智能移动终端(2)将获取的多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器，远程服务器对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；并根据纹理特征判断马铃薯的产地和品种；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的便携式马铃薯检测装置，其特征在于：所述检测箱(1)包括外壳(11)，外壳(11)呈长方体，外壳(11)的顶部尺寸与智能移动终端(2)相匹配，且外壳(11)的顶面设置有安装智能移动终端(2)的卡扣；外壳(11)的内部设置有调焦镜头(12)，调焦镜头(12)下方设置有放置待检测马铃薯的检测位(13)；当智能移动终端(2)安装在外壳(11)顶部时，调焦镜头(12)与智能移动终端(2)的摄像头(21)相匹配，从而可以获取待检测马铃薯的多幅外观图像；
调焦镜头(12)为自动调焦镜头(12)，智能移动终端(2)与检测箱(1)通过数据线连接后，智能移动终端(2)可以调节调焦镜头(12)的焦距，从而可以对马铃薯的表面进行对焦拍摄；调焦镜头(12)上设置有照明LED灯；
调焦镜头(12)和检测位共同构成了检测箱(1)的图像检测部。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的便携式马铃薯检测装置，其特征在于：检测箱(1)内还设置有红外光源(14)、出射头(15)、接收头(16)、分光仪(17)；红外光源(14)和出射头(15)连接，接收头(16)和分光仪(17)连接；出射头(15)和分光仪(17)之间设置有检测片状马铃薯样品的带孔托盘；从红外光源(14)发出的光经过出射头(15)穿过带孔托盘和片状马铃薯样品后到达接收头(16)，接收头(16)接收的光进入分光仪(17)；
分光仪(17)对接收的光进行分光，并将得到的光谱数据通过数据线发送至智能移动终端(2)。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的便携式马铃薯检测装置，其特征在于：检测装置还包括与检测箱(1)配套使用的切片器(18)，切片器(18)设置有槽体与可拆卸的尖端，可拆卸的尖端可安装在槽体上，马铃薯检测时直接将切片器(18)插入马铃薯将其切开，然后拆卸下可拆卸的尖端就可以从槽体内取出切好的一片马铃薯；槽体的尺寸大于待检测马铃薯的直径。
5.一种基于物联网的马铃薯检测系统，其特征在于使用多个权利要求1-4任一项所述的基于物联网的便携式马铃薯检测装置；
还包括与便携式马铃薯检测装置配套使用的传输模块，传输模块设置于智能移动终端(2)内；
传输模块分为采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块；采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块均可与便携式马铃薯检测装置相连接，
采购传输模块、运输传输模块、入库传输模块和加工传输模块分别在马铃薯的采购、运输、入库和加工时对马铃薯检测中使用；
采购传输模块还将每次采集的马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点信息与其对应的多幅外观图像和红外光谱数据绑定后再发送至远程服务器，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；并根据纹理特征判断马铃薯的产地和品种，然后和采购传输模块上传的马铃薯品种、产地进行比对，并将比对结果发送至采购传输模块；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量；然后远程服务器将采购传输模块上传的数据保存至数据库，建立档案；档案中包括马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点、采购编码和营养成分含量；
运输传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果发送至运输传输模块；
入库传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量和马铃薯的新鲜度；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果中最接近的档案数据和马铃薯的新鲜度发送至入库传输模块；
加工传输模块将多幅外观图像和红外光谱数据发送至远程服务器后，远程服务器将对多幅外观图像进行数据处理，获取多幅外观图像的纹理特征；远程服务器将红外光谱数据输入判别模型，获取马铃薯的营养成分含量和马铃薯的新鲜度；并根据纹理特征和红外光谱数据在已经建立的档案中进行相似度匹配，并将匹配结果中最接近的档案数据和马铃薯的新鲜度发送至入库传输模块。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的马铃薯检测系统，其特征在于：
入库传输模块还具有连接打印机的功能，将马铃薯品种、产地、采购时间、采购地点和营养成分含量打印成贴纸。
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