CN111899436A - 一种智能化学药品存储柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能化学药品存储柜，其包括主柜体、控制装置和与所述主柜体铰接的柜门；所述主柜体中设置隔板，所述隔板将所述主柜体内部划分为多个储物格；所述储物格内部设置有传感器组、调节装置和检测装置，每个储物格上均设置有隔离门，所述隔离门与由隔板组成的储物格的开口边缘铰接；所述传感器组用于检测储物格中的环境条件数据；所述调节装置用于调节所述储物格中的环境条件；所述检测装置用于检测放入储物格中的化学药品的属性信息；所述柜门上设置有门锁、门锁驱动装置和摄像头，所述门锁驱动装置用于控制所述门锁的打开和关闭。本发明实现了对化学药品存储的智能管理。

Description

一种智能化学药品存储柜

技术领域

本发明涉及存储领域，具体涉及一种智能化学药品存储柜。

背景技术

化学药品，指的是做化学实验用的化学物质。化学药品的存储比较严格，不同的化学药品往往需要不同的存储条件。例如，有些易燃类的化学药品则是需要低温存储，一些见光易分解的化学药品则是应该避光保存。由于限制条件多，依靠传统的人工管理的方式来对化学药品进行存储管理，效率过低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种智能化学药品存储柜，其包括主柜体、控制装置和与所述主柜体铰接的柜门；

所述主柜体中设置隔板，所述隔板将所述主柜体内部划分为多个储物格；

所述储物格内部设置有传感器组、调节装置和检测装置，每个储物格上均设置有隔离门，所述隔离门与由隔板组成的储物格的开口边缘铰接；

所述传感器组用于检测储物格中的环境条件数据；所述调节装置用于调节所述储物格中的环境条件；所述检测装置用于检测放入储物格中的化学药品的属性信息；

所述柜门上设置有门锁、门锁驱动装置和摄像头，所述门锁驱动装置用于控制所述门锁的打开和关闭；

所述传感器组、调节装置、检测装置、门锁驱动装置和摄像头均与所述控制装置电性连接。

优选地，所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器和光照传感器；所述温度传感器用于获取储物格中的温度；所述湿度传感器用于获取储物格中的湿度；所述光照传感器用于获取储物格中的光照强度。

优选地，所述检测装置包括扫描模块和称重模块，所述扫描模块用于扫描放入储物格中的化学药品的的瓶子上的二维码；所述称重模块用于获取所述化学药品和存储该化学药品的瓶子的总重量；所述扫描模块中存储有其所在的储物格的位置信息；所述二维码中存储的信息包括所述化学药品的名称和编码；所述属性信息包括化学药品的名称、编码和总重量；所述扫描模块将所述位置信息和属性信息发送至控制装置。

优选地，所述摄像头用于获取使用化学药品存储柜的用户的头部图像，并将所述头部图像传输至控制装置；

所述控制装置用于根据所述头部图像判断所述用户是否具有使用化学药品存储柜的权限，若所述用户具有使用化学药品存储柜的权限，则控制装置通过门锁驱动装置控制门锁打开。

优选地，所述环境条件包括温度条件、湿度条件和光照强度条件；所述环境条件数据包括温度、湿度和光照强度。

优选地，所述调节装置包括风扇、加热器、加湿器、抽湿器和电动遮阳帘；所述风扇用于降低所述储物格内的温度；所述加热器用于提高所述储物格内的温度；加湿器和抽湿器分别用于提高储物格内的湿度和降低储物格内的湿度；所述电动遮阳帘用于降低储物格中的光照强度。

优选地，所述调节所述储物格中的环境条件，包括：

所述传感器组将环境条件数据发送至控制装置；

控制装置判断所述环境条件数据是否超出预设的范围，若是，则控制调节装置对储物格中的环境条件进行相应的调节，使得调节后的储物格中的环境条件数据重新落入预设的范围。

本发明的有益效果为：

本发明通过控制装置和扫描模块的结合，自动获取化学药品的位置信息，可以有效避免出现现有技术中通过人工记录化学药品的存储位置时出现的不小心记录错位置信息的问题。而且，通过调节装置和传感器组的结合，能够不间断地对化学药品所处的环境条件进行检测和调节。而使用人脸识别的方式来控制柜门的开关，相较于传统的使用钥匙的方式，能够避免钥匙丢失被复制带来的安全风险。称重模块获取的是化学药品和存储该化学药品的瓶子的总重量，这样，当化学药品被取用后，取用量的多少可以通过称重模块在取用前和取用后获取的两个总重量数据得到，进而实现自动记录化学药品的取用量。本发明实现了对化学药品存储的智能管理。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1，为本发明一种智能化学药品存储柜的一种示例性实施例图。

图2，为本发明隔板的一种示例性实施例图。

图3，为本发明储物格的一种示例性实施例图。

图4，为本发明柜门的一种示例性实施例图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本发明一种智能化学药品存储柜，其包括主柜体1、控制装置2和与所述主柜体1铰接的柜门3；

所述主柜体1中设置隔板4，所述隔板4将所述主柜体1内部划分为多个储物格5；

所述储物格5内部设置有传感器组6、调节装置7和检测装置8，每个储物格5上均设置有隔离门，所述隔离门与由隔板4组成的储物格5的开口边缘铰接；

所述传感器组6用于检测储物格5中的环境条件数据；所述调节装置7用于调节所述储物格5中的环境条件；所述检测装置8用于检测放入储物格5中的化学药品的属性信息；

所述柜门3上设置有门锁9、门锁驱动装置10和摄像头11，所述门锁驱动装置10用于控制所述门锁9的打开和关闭；

所述传感器组6、调节装置7、检测装置8、门锁驱动装置10和摄像头11均与所述控制装置2电性连接。

在一种实施方式中，所述传感器组6包括温度传感器、湿度传感器和光照传感器；所述温度传感器用于获取储物格5中的温度；所述湿度传感器用于获取储物格5中的湿度；所述光照传感器用于获取储物格5中的光照强度。

在一种实施方式中，所述检测装置8包括扫描模块和称重模块，所述扫描模块用于扫描放入储物格5中的化学药品的的瓶子上的二维码；所述称重模块用于获取所述化学药品和存储该化学药品的瓶子的总重量；所述扫描模块中存储有其所在的储物格5的位置信息；所述二维码中存储的信息包括所述化学药品的名称和编码；所述属性信息包括化学药品的名称、编码和总重量；所述扫描模块将所述位置信息和属性信息发送至控制装置2。

在一种实施方式中，所述摄像头11用于获取使用化学药品存储柜的用户的头部图像，并将所述头部图像传输至控制装置2；

所述控制装置2用于根据所述头部图像判断所述用户是否具有使用化学药品存储柜的权限，若所述用户具有使用化学药品存储柜的权限，则控制装置2通过门锁驱动装置10控制门锁9打开。

在一种实施方式中，所述环境条件包括温度条件、湿度条件和光照强度条件；所述环境条件数据包括温度、湿度和光照强度。

在一种实施方式中，所述调节装置7包括风扇、加热器、加湿器、抽湿器和电动遮阳帘；所述风扇用于降低所述储物格5内的温度；所述加热器用于提高所述储物格5内的温度；加湿器和抽湿器分别用于提高储物格5内的湿度和降低储物格5内的湿度；所述电动遮阳帘用于降低储物格5中的光照强度。

在一种实施方式中，所述调节所述储物格5中的环境条件，包括：

所述传感器组6将环境条件数据发送至控制装置2；

控制装置2判断所述环境条件数据是否超出预设的范围，若是，则控制调节装置7对储物格5中的环境条件进行相应的调节，使得调节后的储物格5中的环境条件数据重新落入预设的范围。

在一种实施方式中，所述控制装置2包括预处理模块、提取模块、特征计算模块和判断模块；

所述预处理模块用于对所述头部图像进行降噪处理，获得第一图像；

所述提取模块用于对所述第一图像进行分割处理，从所述第一图像中分割出只包含脸部区域的第二图像；

所述特征计算模块用于根据所述第二图像，获取脸部特征信息；

所述判断模块用于将特征计算模块获取的脸部特征信息与预存的脸部特征信息进行匹配，若匹配成功，表示所述用户具有使用化学药品存储柜的权限。

在一种实施方式中，所述对所述头部图像进行降噪处理，获得第一图像，包括：

对所述头部图像进行增强处理，获得增强图像；

将所述增强图像转化为灰度图像；

对所述灰度图像进行降噪处理，获得第一图像。

在一种实施方式中，所述对所述头部图像进行增强处理，获得增强图像，包括：

使用K均值聚类算法将头部图像中的像素点划分为不同的簇；

为不同的簇自适应计算不同的尺度系数；

对每一个簇，根据该簇相应的尺度系数，使用retinex算法对该簇中的像素点进行增强处理；

所有增强后的像素点组成增强图像。

本发明上述实施方式，将头部图像中的像素点划分为不同的簇后，再自适应地计算用于每个簇中的像素点进行增强处理的尺度系数，相较于传统的retinex算法，图像中所有像素点都采用一个尺度系数的方式，无疑可以为不同类型的像素点提供更为合适的尺度系数来进行增强处理，获得更准确的增强结果。

在一种实施方式中，使用K均值聚类算法将头部图像中的像素点划分为不同的簇，包括：

通过如下迭代计算的方式确定K均值聚类的中心：

对于第1次迭代计算，将头部图像中的所有像素点存入集合Q，随机选取集合Q中的一个元素q₁作为初始聚类中心,将q₁加入聚类中心集合HQ，将Q中除了q₁之外的元素存入集合aQ；

计算q₁与集合aQ中每一个元素之间的聚类距离，将q₁与集合aQ中每一个元素之间的聚类距离存入集合S，聚类距离计算方式如下：

cludis(q₁,q_c)＝w₁os(q₁,q_c)+w₂|Hdis(q₁,q_c)|

式中，cludis(q₁,q_c)表示q₁和集合Q中的元素q_c之间的聚类距离，os(q₁,q_c)表示q₁和q_c的空间距离，Hdis(q₁,q_c)表示q₁和q_c在HSV颜色空间中的色调分量的差值；

从S中选出最小值minS，比较minS和判断阈值之间的大小，fhtre和sthre均为预设的判断阈值，且fhtre大于sthre，

若minS＞fthre，则将在aQ中取得minS的元素q_mi从aQ中删除，并将q_mi存入HQ；

若sthre≤minS≤fthre，则将q_mi加入q₁所在的簇，同时将q_mi存入HQ；

若sthre＞minS，则将q_mi加入q₁所在的簇，同时将aQ中取得minS的元素q_mi从aQ中删除；

对于第t次迭代，t≥2，从集合aQ_t-1中随机选取一个元素q_t，获取q_t和集合HQ_t-1中的元素之间的聚类距离的最小值minS_t，比较minS_t和判断阈值之间的大小，fhtre和sthre均为预设的判断阈值，且fhtre大于sthre，aQ_t-1表示第t-1次迭代计算所获得的集合，HQ_t-1表示第t-1次迭代计算所获得的聚类中心集合，

若minS_t＞fthre，则将aQ_t-1中取得minS_t的元素q_t从aQ_t-1中删除，并将q_t存入HQ_t-1；

若sthre≤minS_t≤fthre，则将q_t加入在HQ_t-1中与q_t取得minS_t的元素所在的簇，同时将q_t存入集合HQ_t-1；

若sthre＞minS_t，则将q_t加入在HQ_t-1中与q_t取得minS_t的元素所在的簇，同时将aQ_t-1中取得minS_t的元素q_t从aQ_t-1中删除；

重复上述迭代运算直到aQ_t-1中的元素数量为0，将此时的聚类中心集合记为HQ_end；

HQ_end的每一个元素都对应着一个簇，将HQ_end中第d个元素所对应的簇记为clu_d，则该clu_d的中心为clu_d中所有像素点的平均坐标；将平均坐标记为(x_ave,y_ave)，

式中，R表示clu_d中所有像素点的集合，r表示R中第r个像素点，x_r和y_r分别表示R中第r个像素点在头部图像中的横坐标和纵坐标；

将clu_d中距离平均坐标最近的像素点作为该簇的最终聚类中心；

将聚类中心集合HQ_end中每一个元素所对应的簇的最终聚类中心存入集合endclu，将endclu中的像素点作为K均值聚类的中心，

基于所述K均值聚类的中心，使用K均值聚类算法对头部图像中的像素点进行聚类运算，将头部图像中的像素点划分为不同的簇。

本发明上述实施方式，通过迭代运算来选取用于K均值聚类的中心，从而确定K的值，能够准确地找到合适的聚类中心，而传统的K均值聚类，聚类中心都是随机选取的，K的值也是随机选取的，并不具备针对性，因而聚类效果比较差。本发明上述实施方式，通过空间距离和HSV颜色空间中的色调分量的差值的加权求和得到聚类距离，相较于传统的仅考虑空间距离的分簇方式，能将位置相差不远且色调分量接近的像素点划分在同一簇中，分簇更准确。同时还设置了两个判断阈值fhtre和sthre，将sthre＞minS_t时，把aQ_t-1中取得minS_t的元素q_t从aQ_t-1中删除，避免进入下一次迭代运算，有效地降低了迭代运算的迭代次数，从而能够更快地得到使用K均值聚类算法对头部图像中的像素点进行聚类运算的聚类中心以及K的值，聚类中心的数量即为K的值。

在一种实施方式中，所述为不同的簇自适应计算不同的尺度系数，包括：

使用如下公式计算尺度系数：

式中，acR表示尺度系数，ψ₁和ψ₂表示预设的比例系数，cb_mi表示簇中的所有像素点在HSV颜色空间中的最小明度分量值，cb_ma表示簇中的所有像素点在HSV颜色空间中的最大明度分量值，cb_e表示在e通道中的通道值，cR表示尺度参数，min()表示取括号中的变量的最小值。

本发明上述实施方式，通过明度分量、RGB通道的通道值和尺度参数对尺度系数进行计算，能够综合考虑当前簇中的像素点中对尺度系数有重要影响的因素，从而得到更为准确的尺度系数。

在一种实施方式中，所述对所述灰度图像进行降噪处理，获得第一图像，包括：

对所述灰度图像进行傅里叶变换，获得高频系数和低频系数；

对高频系数进行如下优化：

式中，ag(u,v)表示优化后的高频系数，g(u,v)表示优化前的高频系数，(u,v)表示灰度图像中位置为(x,y)的像素点在频域中的坐标，I表示灰度图像中位置为(x,y)的像素点的b×b大小的邻域中像素点在频域中的坐标的集合，(i,j)表示I中的元素在频域中的坐标，g(i,j)表示坐标为(i,j)的高频系数，gthre表示高频判断阈值，ang表示优化系数，ang∈[0.6,0.9]，fc_I表示I中的元素的在频域中坐标的方差，fc₂表示I中的元素的高频系数的方差，α和β为设定的权重参数；

对低频系数和优化后的高频系数进行傅里叶逆变换，得到第一图像。

本发明上述实施方式，通过将灰度图像转换到频域，然后再对高频系数进行优化处理以降低灰度图像中的噪声，能够保证降噪质量的同时有效地加快降噪的速度。因为变换到频域后，空间域中图像的噪点通常都集中在高频系数中，因而，相较于传统的在空间域中进行全局降噪处理的方式，本发明上述实施方式的计算量更少，只需要针对高频系数进行优化降噪即可。在具体的优化方式上，考虑了在空间域中的像素点的邻域所有的像素点在频域中的坐标以及高频系数之间的差异，同时还考虑了坐标以及高频系数的方差、高频判断阈值等参数，能够在保留图像边缘细节信息的同时，有效地对灰度图像中的像素点进行降噪处理，获得高质量的第一图像。避免了噪点对后续处理的影响，有利于提高特征信息提取的准确性，从而能提高智能化学药品存储柜的安全性。

本发明通过控制装置2和扫描模块的结合，自动获取化学药品的位置信息，可以有效避免出现现有技术中通过人工记录化学药品的存储位置时出现的不小心记录错位置信息的问题。而且，通过调节装置7和传感器组6的结合，能够不间断地对化学药品所处的环境条件进行检测和调节。而使用人脸识别的方式来控制柜门3的开关，相较于传统的使用钥匙的方式，能够避免钥匙丢失被复制带来的安全风险。称重模块获取的是化学药品和存储该化学药品的瓶子的总重量，这样，当化学药品被取用后，取用量的多少可以通过称重模块在取用前和取用后获取的两个总重量数据得到，进而实现自动记录化学药品的取用量。本发明实现了对化学药品存储的智能管理。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种智能化学药品存储柜，其特征在于，其包括主柜体、控制装置和与所述主柜体铰接的柜门；

所述主柜体中设置隔板，所述隔板将所述主柜体内部划分为多个储物格；

所述储物格内部设置有传感器组、调节装置和检测装置，每个储物格上均设置有隔离门，所述隔离门与由隔板组成的储物格的开口边缘铰接；

所述传感器组用于检测储物格中的环境条件数据；所述调节装置用于调节所述储物格中的环境条件；所述检测装置用于检测放入储物格中的化学药品的属性信息；

所述柜门上设置有门锁、门锁驱动装置和摄像头，所述门锁驱动装置用于控制所述门锁的打开和关闭；

所述传感器组、调节装置、检测装置、门锁驱动装置和摄像头均与所述控制装置电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能化学药品存储柜，其特征在于，所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器和光照传感器；所述温度传感器用于获取储物格中的温度；所述湿度传感器用于获取储物格中的湿度；所述光照传感器用于获取储物格中的光照强度。

3.根据权利要求1所述的一种智能化学药品存储柜，其特征在于，所述检测装置包括扫描模块和称重模块，所述扫描模块用于扫描放入储物格中的化学药品的的瓶子上的二维码；所述称重模块用于获取所述化学药品和存储该化学药品的瓶子的总重量；

所述扫描模块中存储有其所在的储物格的位置信息；

所述二维码中存储的信息包括所述化学药品的名称和编码；

所述属性信息包括化学药品的名称、编码和总重量；

所述扫描模块将所述位置信息和属性信息发送至控制装置。

4.根据权利要求1所述的一种智能化学药品存储柜，其特征在于，所述摄像头用于获取使用化学药品存储柜的用户的头部图像，并将所述头部图像传输至控制装置；

所述控制装置用于根据所述头部图像判断所述用户是否具有使用化学药品存储柜的权限，若所述用户具有使用化学药品存储柜的权限，则控制装置通过门锁驱动装置控制门锁打开。

5.根据权利要求2所述的一种智能化学药品存储柜，其特征在于，所述环境条件包括温度条件、湿度条件和光照强度条件；所述环境条件数据包括温度、湿度和光照强度。

6.根据权利要求5所述的一种智能化学药品存储柜，其特征在于，所述调节装置包括风扇、加热器、加湿器、抽湿器和电动遮阳帘；

所述风扇用于降低所述储物格内的温度；所述加热器用于提高所述储物格内的温度；加湿器和抽湿器分别用于提高储物格内的湿度和降低储物格内的湿度；

所述电动遮阳帘用于降低储物格中的光照强度。

7.根据权利要求6所述的一种智能化学药品存储柜，其特征在于，所述调节所述储物格中的环境条件，包括：

所述传感器组将环境条件数据发送至控制装置；

控制装置判断所述环境条件数据是否超出预设的范围，若是，则控制调节装置对储物格中的环境条件进行相应的调节，使得调节后的储物格中的环境条件数据重新落入预设的范围。

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