CN112134944A - 一种手持式智能残留农药检测仪及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农药残留检测技术领域，提出了一种手持式智能残留农药检测仪及检测方法，包括壳体，所述壳体内设置有光学传感器、光源发射器、核心控制器；其中，核心控制器与光学传感器、光源发射器相电连接并实施控制。光学传感器接收反射信号并生成图像，该图像即为初步的农药残留分布指示图；然后将图像传输到核心控制器，微型投影机将图像以高对比度的图案投射到在检测目标上，准确指示检测目标上农药残留的位置和残留量。本发明结构简单，体积小巧易携带，操作方便，农药残留确证快速准确；同时智能化程度高，能够存储数据、远程通信，方便实现远程监管。

Description

一种手持式智能残留农药检测仪及检测方法
技术领域
本发明涉及农药检测仪技术领域，具体涉及一种手持式智能残留农药检测仪及检测方法。
背景技术
随着栽培技术的不断进步，蔬菜的生长期已越来越短，而随着环境污染的加剧，蔬菜的病虫害也越来越重，绝大部分蔬菜需要连续多次放药后才能成熟上市。农药残留是指农药使用后残存于环境、生物体和食品中的农药母体、衍生物、代谢物和杂质的总称。
此外，随着社会经济条件的不断向好，人们的生活水平也在不断提高，对于食品质量要求也越发严格，这便促进了一些新行业的发展，如绿色食品蔬菜行业。绿色食品蔬菜行业与传统的蔬菜种植行业不同，其在蔬菜销售过程中以宣传蔬菜的天然、绿色为主线，给绿色蔬菜的市场扩大带来很大的影响力。
能对农残的快速检测的仪器称为农药检测装置，控制农药残留对人体的危害，最为有效的方法之一是加强对食品中农药残留检测的力度。当今世界农残的检测分析向多残留、快速分析发展，要保证高通量的检测方法的准确性，需要有严格的农药残留确证技术。但不可忽视的是，蔬菜的生产难免在肥料、质量与标准中出现问题，但就现有的农药残留确证技术下，果蔬农药检测装置往往结构复杂，操作不便，成本高。
国际上显影术研究很是成熟，但主要是针对一些大型的医疗设备的设计。通过血管显影技术，可用于辅助微创治疗心血管疾病，如埋植血管支架，栓塞供应癌细胞营养生长的血管等。另外国外也有一些医疗器械，如美国Lumintex公司开发的血管显像系统(VeinImaging System)，其中利用该技术制造的血管显像仪(Vein Viewer TM)，主要原理是利用近红外光投射到皮肤上，血管中血液(血红蛋白)吸收了这种特定红外波长的光，而未吸收的光将反射到一摄像机，成像后再通过一绿光丝毫不差的投影到皮肤部位上，显示出黑色血管。因这种显影术很是成熟，尽管常应用在医疗设备的设计等方面，但在药物检测的应用上面较为少见，更缺少应用在农药检测上的案例。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种手持式智能残留农药检测仪及检测方法。该装置结构简单，体积小巧易携带，操作方便，农药残留确证快速准确；同时智能化程度高，能够存储数据、远程通信，方便实现远程监管。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提出了一种手持式智能残留农药检测仪，包括壳体，所述壳体内设置有：
用于检测出残留农药并生成图像的光学传感器；
光源发射器，所述光源发射器内部安装有用于显示残留农药的位置和残留量的微型投影机；
核心控制器，所述核心控制器与所述的光学传感器、光源发射器相电连接并实施控制。
优选的，所述壳体上设置有摄像头，所述摄像头包括前置摄像头和后置摄像头；所述光源发射器还包与所述微型投影机并排安装的照明源发射器。
优选的，所述壳体上表面还设置有扬声器、前置摄像头、液晶显示屏、按键阵，所述液晶显示屏、按键阵分别与所述核心控制器相电连。
优选的，所述壳体的下表面均匀分布有散热孔，散热孔内安装有防尘网。
优选的，所述壳体下表面前端部分设置有凸台，所述的后置摄像头、光学传感器、光源发射器嵌入到凸台内。
优选的，所述凸台下端安装有指纹识别器，指纹识别器下方开有NFC感应槽，在NFC感应槽下方的中部开有标签安装槽。
优选的，在所述壳体的左侧表面开有卡类安装槽。
优选的，所述壳体内设置有电池、电源管理模块，在壳体的底部开有USB Type-C接口。
优选的，所述壳体内还设置有无线通讯模块，所述核心控制器通过所述无线通讯模块与云服务器建立远程通讯连接，将数据传递并存储至云服务器，云服务器还连接有控制终端。
本发明还提出了一种残留农药检测方法，包括如下步骤：
S1:使用时对准检测目标，光学传感器接收反射信号并生成图像，该图像即为初步的农药残留分布指示图；然后将图像传输到核心控制器；
S2:核心控制器控制微型投影机工作，微型投影机将图像以高对比度的图案投射到在检测目标上，准确指示检测目标上农药残留的位置和残留量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过光学传感器接受反射信号并生成图像，由于农药对该特定光源具有吸收作用造成光源均匀度的不同，经过图像处理检测蔬果实物上的农药残留位置和残留量，并使用微型投影机直接将图像以高对比度的图案投射到在检蔬果上，能够准确指示蔬果上农药残留的位置和残留量，通过后置摄像头进行拍照取证，避免了证据的破坏，保证了检测的实时性；
2.通过设置云服务器、控制终端，可实现远程监管；当监测到大量残留农药等污染物时，该检测仪可通过在线联网报警通知监管部门进行重点关注，从而使调查更有针对性，更有方向；另一方面，通过云平台可以在线出具检测报告，使检测更加便民容易，在远离监管部门时，监管部门可以授权专业使用者联网出具报告，专业人员可通过指纹认证、NFC卡片识别或人脸识别验证身份，通过该设备登录账户后进行检验，检验数据传至云平台后台验证合格后通过网络传回该设备同时备份至云平台，专业人员可通过蓝牙连接打印机在线打印报告；
3.本装置结构简单，体积小巧易携带，操作方便，农药残留确证快速准确；智能化程度高，能够存储数据、远程通信，方便实现远程监管。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明立体图。
图2是本发明主视图。
图3是本发明后视图。
图4是散热孔平面剖视图。
图5是本发明壳体剖视图。
图6是本发明控制连接图。
附图标记说明:
1、壳体，2、控制组件，201、核心控制器；202、无线通信模块；203、内置温度传感器；204、内置光线强度传感器；205、电池；206、电源管理模块；207、云服务器；208、控制终端；209、数据库；210GPS模块；211存储卡存储模块；
3、液晶显示屏，4、摄像头，401、前置摄像头，402、后置摄像头，5、光学传感器，6、光源发射器，601、照明源发射器，602、微型投影机，7、按键阵，701、第一按键，702、第二按键，703、第三按键，8、扬声器，9、指纹识别器，10、卡类安装槽，11、散热孔，12、斜坡，13、商标安装槽，14、防尘网，15、凸台，16、NFC感应槽，17、标签安装槽，18、螺钉固定孔，19、螺钉，20、USB Type-C接口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
如图1-6所示，本实施例提出的一种手持式智能残留农药检测仪，包括壳体1和控制组件2；壳体1内设置有用于检测出残留农药并生成图像的光学传感器5；光源发射器6，光源发射器6内部安装有用于显示残留农药的位置和残留量的微型投影机602；控制组件2包括核心控制器201，核心控制器201与光学传感器5、光源发射器6相电连接并实施控制。
壳体11上具有液晶显示屏3、摄像头4、光学传感器5、光源发射器6、按键阵7、扬声器8、指纹识别器9、卡类安装槽10、散热孔11等结构。
光源发射器6在结构上又分为照明源发射器601、微型投影机602两部分，摄像头4在结构上又分为前置摄像头401、后置摄像头402两部分，其中后置摄像头402拍摄的图像可以作为光学传感器5检测或微型投影机602投射图像的修正参考图像数据，也可以作为取证拍摄图片用；前置摄像头401用于作为人脸识别使用。
在壳体1的上表面，依次分布有扬声器8和前置摄像头401，在扬声器8和前置摄像头401的下方有一块液晶显示屏3，用于显示相应的信息；液晶显示屏3的底部下方为斜坡12，在斜坡12的中部开有商标安装槽13，斜坡12下方为按键阵7。扬声器8主要用作声音提示，可以采用人工合成语音。
在壳体1的下表面，均匀分布有散热孔11结构，散热孔11内安装有防尘网14，下表面前端部分形成凸台15，后置摄像头402、光学传感器5、光源发射器6可嵌入到凸台15内，凸台15前端安装有光源发射器6，在光源发射器6内部并排安装有照明源发射器601和微型投影机602，在光源发射器6下方安装有后置摄像头402和光学传感器5；凸台15下端安装有指纹识别器9，指纹识别器9主要用作使用者权限认定，即非使用者本人不可以使用该装置，此功能可以通过高级配置打开或者关闭。
指纹识别器9下方开有NFC感应槽16，在NFC感应槽16下方的中部开有标签安装槽17，在壳体的下表面沿边缘均匀分布有螺钉固定孔18，螺钉19可嵌入螺钉固定孔18中。
在壳体1的左侧表面开有卡类安装槽10,在壳体1的右侧表面安装有配置按键，分为第一按键701、第二按键702、第三按键703，按键阵7主要通过配置按键对检测仪本体进行高级配置，信息确认，远程云服务器207的认证登录等。
壳体1内设置有电池205，主要功能是给装置供电，还设置有电源管理模块206，主要来防止给电池205充电时过热和过冲。
在壳体1的底部开有USB Type-C接口20。
壳体1内还设置有内置温度传感器204，用于检测系统工作温度，或者对其他传感器进行温度补偿所用；以及设置有内置光线强度传感器205，用于检测周围光强度，作为发射光或拍摄的光线补偿所用；还内置有GPS模块210，用于明确该检测仪本体当前的地理位置，并识别所处区域。
壳体1内还设置有存储卡存储模块211，当装置无法连接网络时，数据将存储到存储卡存储模块211中供管理者查阅，存储卡包括但不限于miniSD，SD，micro SD，TF卡等。
下面就本检测仪的核心部件做进一步详细介绍：
该检测仪的核心功能为通过特定光源照射需要检测的蔬果，然后通过光学传感器接受反射信号并生成图像，由于农药对该特定光源具有吸收作用造成光源均匀度的不同，经过图像处理检测蔬果实物上的农药残留位置和残留量，并使用内置的微型投影机直接将图像以高对比度的图案投射到在检蔬果上，能够准确指示蔬果上农药残留的位置和残留量。
本发明主要采用光学传感器来实现农药残留检测，光学传感器的工作原理为：光学传感器为反射式光发射模块和敏感探头，光学传感器的种类可由目标被测农药决定，可采用荧光、紫外线或其他任何光线发射器，该发射为电控发射器或可控光源。当该光源持续发光时，残留农药的位置会吸收一定的光线，而未被残留农药的吸收的光线发生反射，通过摄像头或面阵传感器捕获发射光线，生成矩形图像，该图像即为初步的农药残留分布指示图，光学传感器将图像传输到核心控制器，结合其他摄像头的实景图，对图像进行校正和进一步处理，从而得到准确的农药残留数据。
核心控制器201采用高性能32位MPU或数字信号处理器，作为整个硬件控制部分的控制及数据处理核心，能够读取光学传感器5的数据，控制微型投影机602进行实影投影位置校正，协调其他各功能模块的运行。
微型投影机602内置于壳体1的凸台15内，投影光由微型投影机602的背部镜头投出，一般在平面上的显示区域为矩形，投射到实际蔬果上投影区域可能造成一定形变，但并不影响使用者目测。微型投影机602投出的图像以高对比度的颜色的点、线、面为主，这些形状指示了农药残留位置并和该位置重合，该位置相应颜色与正常区域颜色的对比度，代表了该位置农药残留的量的多少。同时，微型投影机602配合核心控制器201的校正算法，即便在检测过程中该手持检测仪发生了一定的位置或角度变化，如上下、左右或倾斜时，指示了农药残留位置的投影依旧指向原位置并不发生改变。
本发明还提出了一种残留农药检测方法，包括如下步骤：
S1:使用时对准检测目标，光学传感器5接收反射信号并生成图像，该图像即为初步的农药残留分布指示图；然后将图像传输到核心控制器201；
S2:核心控制器201控制微型投影机602工作，微型投影机602将图像以高对比度的图案投射到在检测目标上，准确指示检测目标上农药残留的位置和残留量。
其中在步骤S1中，第一次开机时配置使用者密码、指纹密码和其他需要一次性配置的信息，配置好后，再次开机使用将不需要重复配置，该步骤只要进行一次；
在步骤S2中，具体操作方法包括：使用时将装置在一定距离范围内对准待检测目标，按下相应检测按键，装置会视需要打开照明源发射器进行补光，光学传感器5返回反射图像，后置摄像头402拍摄实景图像，然后经核心控制器201算法处理，微型投影机602将农药残留位置投向检测目标以表示农药残留的具体位置和残留量。同时，存储该农药残留图像和实景图像，将其储存在本地的储存卡中，可供管理者浏览；并且在液晶显示屏3上显示分析的数据信息。
实施例二
在实施例一的基础上，为了方便实现远程监测，壳体1内还设置有无线通讯模块202，核心控制器201通过无线通讯模块202与云服务器207建立远程通讯连接，将数据传递并存储至云服务器207，云服务器207通过无线网络与控制终端208建立交互连接；另外，核心控制器201还可以通过无线通讯模块202直接与控制终端208建立通讯连接。控制终端208可为电脑、手机、ipad等电子产品中的一种。
无线通讯模块202包括NFC模块、基于SIM卡的GPRS/3G/4G/5G模块(带有SIM卡插入和弹出口)、Wi-Fi通信模块、蓝牙通信模块等，这些通信模块可以在装置出厂前选择必要的一种或几种预置，则装置具有相应的通信功能。其中，NFC模块的功能是对使用者的证件进行识别；GPRS/3G/4G/5G方式可以根据需要选择其中之一，通讯方式可自动切换至最优连接状态，其主要用途是在没有Wi-Fi信号的时候，通过流量方式上网，连接云服务器207，上报检测结果；蓝牙通信模块的功能，其一是连接手机，通过手机APP与装置进行信息交互；其二是连接便携式蓝牙打印机，打印详细现场检测数据，督促商户整改。
云服务器207主要采用了TCP或UDP网络连接方式下行与多个在线装置双向通信，装置向上传输自身唯一ID号、地理位置(基于GPS定位)、图像数据、实拍取证照片、操作者信息等上传到云服务器207；云服务器207设置有数据库，云服务器207将这些信息存储到数据库209内。云服务器207架设了网页服务平台，可以方便地以任何信息查询各数据记录，并用WEB或者APP内的列表形式展现，可以以柱状图、饼状图、折现图等直观形式统计数据。云服务器207端存储的数据可以作为判断某商户的蔬果农药超标情况信用评价，追溯农药超标蔬果的路径使用。
本发明还提出了一种残留农药检测方法，包括如下步骤：
第一步、第一次开机，并配置装置的使用者密码、指纹密码和其他需要一次性配置的信息，配置好后，在此开机使用将不需要重复配置，该步骤只要进行一次；
第二步、使用时将装置在一定距离范围内对准待检测目标，按下相应检测按键，装置会视需要打开照明源发射器进行补光，光学传感器5返回反射图像，后置摄像头402拍摄实景图像，然后经核心控制器201算法处理，微型投影机602将农药残留位置投向检测目标以表示农药残留的具体位置和残留量。同时，存储该农药残留图像和实景图像，将其储存在本地的储存卡中，并将其通过无线通讯模块202传输到云服务器207进行存储，可供管理者浏览。
第三步、在液晶显示屏3上显示分析的数据信息；
第四步、若有必要，将检测仪连接打印机打印数据和整改措施；此步骤中可通过蓝牙进行连接；
第五步、点击确认配置按键进行下一步操作。
通过设置云服务器207、控制终端208，可实现远程监管；当监测到大量残留农药等污染物时，该检测仪可通过在线联网报警通知监管部门进行重点关注，从而使调查更有针对性，更有方向；另一方面，通过云服务器207平台可以在线出具检测报告，使检测更加便民容易，在远离监管部门时，监管部门可以授权专业使用者联网出具报告，专业人员可通过指纹认证、NFC卡片识别或人脸识别验证身份，通过该设备登录账户后进行检验，检验数据传至云服务器207平台后台验证合格后通过网络传回该设备同时备份至云服务器207平台，专业人员可通过蓝牙连接打印机在线打印报告，检测快速准确。
本装置结构简单，体积小巧易携带，操作方便，农药残留确证快速准确；智能化程度高，能够存储数据、远程通信，方便实现远程监管。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种手持式智能残留农药检测仪，包括壳体，其特征在于，所述壳体内设置有：
用于检测出残留农药并生成图像的光学传感器；
光源发射器，所述光源发射器内部安装有用于显示残留农药的位置和残留量的微型投影机；
核心控制器，所述核心控制器与所述的光学传感器、光源发射器相电连接并实施控制。
2.根据权利要求1所述的一种手持式智能残留农药检测仪，其特征在于，所述壳体上设置有摄像头，所述摄像头包括前置摄像头和后置摄像头；所述光源发射器还包与所述微型投影机并排安装的照明源发射器。
3.根据权利要求2所述的一种手持式智能残留农药检测仪，其特征在于，所述壳体上表面还设置有扬声器、所述前置摄像头、液晶显示屏、按键阵，所述液晶显示屏、按键阵分别与所述核心控制器相电连。
4.根据权利要求1所述的一种手持式智能残留农药检测仪，其特征在于，所述壳体的下表面均匀分布有散热孔，散热孔内安装有防尘网。
5.根据权利要求2所述的一种手持式智能残留农药检测仪，其特征在于，所述壳体下表面前端部分设置有凸台，所述的后置摄像头、光学传感器、光源发射器嵌入到凸台内。
6.根据权利要求5所述的一种手持式智能残留农药检测仪，其特征在于，所述凸台下端安装有指纹识别器，指纹识别器下方开有NFC感应槽，在NFC感应槽下方的中部开有标签安装槽。
7.根据权利要求1所述的一种手持式智能残留农药检测仪，其特征在于，在所述壳体的左侧表面开有卡类安装槽。
8.根据权利要求1所述的一种手持式智能残留农药检测仪，其特征在于，所述壳体内设置有电池、电源管理模块，在壳体的底部开有USB Type-C接口。
9.根据权利要求1所述的一种手持式智能残留农药检测仪，其特征在于，所述壳体内还设置有无线通讯模块，所述核心控制器通过所述无线通讯模块与云服务器建立远程通讯连接，将数据传递并存储至云服务器，云服务器还连接有控制终端。
10.一种残留农药检测方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的一种手持式智能残留农药检测仪，包括如下步骤：
S1:使用时对准检测目标，光学传感器接收反射信号并生成图像，该图像即为初步的农药残留分布指示图；然后将图像传输到核心控制器；
S2:核心控制器控制微型投影机工作，微型投影机将图像以高对比度的图案投射到在检测目标上，准确指示检测目标上农药残留的位置和残留量。
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