CN114371149B - 一种农产品质量安全检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农产品质量安全检测系统,涉及农产品安全检测技术领域,通过设置光发射单元对待检测的农产品进行光谱检测,从而通过所获得的待检测的农产品的光谱信号,对待检测的农产品进行三维建模,再通过将农作物的表面划分为若干个区域,从而能够对每个区域内进行数据分析,获得多组数据分析结果,同时在区域内通过固定方式,从而能够获得一个随机位置和方向的中垂线,再对中垂线上的荧光信号的信号强度进行获取,从而能够使得被分析的数据更加具有随机性和偶然性,提高数据分析结果的可靠程度;通过设置倍频单元,从而能够使得在对农产品进行检测的过程中,通过倍频单元能够获得多种波长的检测激光。
Description
技术领域
本发明涉及农产品安全检测技术领域,具体是一种农产品质量安全检测系统。
背景技术
农产品在进入市场之前,均需要对农产品的品质安全情况进行检测,其中,农药残留是非常重要的检测项目之一,现有的对农产品进行农药残留的检测过程通常为酶抑制法或色谱法,这两种检测方式对操作人员的技术要求较高,且过程繁琐复杂,稍微的操作不当就会造成结果与实际情况之间存在较大的偏差,为此,现提供一种农产品质量安全检测系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种农产品质量安全检测系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:一种农产品质量安全检测系统,包括检测中心,所述检测中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块以及数据分析模块;
所述数据采集模块包括样本平台、光发射单元、显微放大单元以及光接收单元;然后通过数据采集模块获取待检测的农产品的光谱参数,然后将所获得的数据发送至数据处理模块,所述数据处理模块用于对数据采集模块所获取到的数据进行处理;
所述数据分析模块内设置有农药残留分析模型,用于根据待检测的农作物的光谱参数,对农作物表面的农药残留情况进行分析。
进一步的,所述数据采集模块通过光发射单元发射原始激光,然后再通过倍频单元获得检测激光,获取检测激光的过程包括:
将待检测的农产品放置在样本平台上,根据待检测的农产品的种类,选择相应颜色的光源;
光发射单元向待检测的农产品发射原始激光,并获得原始激光的波长;
通过倍频单元对原始激光的波长进行调节,从而不同波长的检测激光。
进一步的,所述光发射单元内设置有若干个倍频单元,光发射单元内的倍频单元均设置有标号,记录每个倍频单元的放大倍率,然后将倍频单元的标号按照放大倍率由小到大进行排序,根据需求选择相应的倍频单元,将原始激光通过倍频单元调节后所产生的检测激光的波长进行标记,检测激光在到达待检测的农产品表面后,通过光接收单元接收反射的荧光信号,通过显微放大单元对光接收单元所接收到反射光谱和荧光信号分布区域进行放大,从而获得光谱信号和荧光信号分布区域放大图。
进一步的,所述倍频单元对原始激光进行调节时,会根据所需要获得的检测激光的波长,自动选择所需要的倍频单元,过程包括:
获得检测激光的波长对应的波长所需要放大倍率值,将最大放大倍率对应的倍频单元以及最小放大倍率对应的倍频单元分别与放大倍率值进行比较,然后选择相应的倍频单元。
进一步的,所述数据处理模块用于对数据采集模块所获得的数据进行处理,从而获得农作物表面的荧光信号分布情况以及信号强度,对数据采集模块所获取到的数据进行处理的过程包括:
对光谱信号进行光谱分析后,建立待检测农作物的等比例三维模型图;
将获得的荧光信号按照实际分布情况,映射至三维模型图内;
获得在待检测的农作物的表面的荧光信号的信号强度,然后根据信号强度对荧光信号进行着色处理,信号强度越高,则着色颜色越深。
将待检测的农作物表面划分为若干个区域,然后在每个区域内选取该区域内信号强度最大的点和信号强度最小的点,并将两点进行连线,选取所获得的连接线的中垂线,获取该中垂线上且位于该区域内的所有荧光信号的信号强度;
以中垂线的垂足为原点,建立二维坐标系,然后获得荧光信号的信号强度变化曲线图。
进一步的,农作物表面的区域内荧光信号的信号强度最大的点或最小的点同时存在多个时,则将距离最远的信号强度最大的点和信号强度最小的点进行标记,然后将两点进行连线,获得连接线。
进一步的,所述农药残留分析模型的建立过程包括:
设置农药种类信息库,并向农药种类信息库内导入不同种类的农药信息;
根据每种农药建立荧光信号参照表,所述荧光信号参照表包括每种农药对应的荧光信号的信号宽度以及不同农药浓度所对应的荧光信号的信号强度。
进一步的,数据分析模块对数据的分析过程包括:
将荧光信号的信号强度变化曲线图进行标记,然后将荧光信号的信号强度变化曲线图中的变化曲线与横坐标轴之间的区间进行标记;
获取该区间的面积,则该区间的面积即为荧光信号的信号强度之和;
根据荧光信号的信号强度之和获得该农作物表面区域内的信号强度的平均值;
再将农作物表面每个区域内的信号强度平均值进行汇总;
建立农药残留分析模型,将农作物表面每个区域内的信号强度平均值分别输入至农药残留分析模型,将所获得的荧光信号输入至农药残留分析模型后,获取所输入的荧光信号的信号宽度,从而获得与该信号宽度对应的农药种类,然后通过信号强度平均值获得该农药种类的农药浓度;
设置农药浓度阈值,然后将所获得的农药浓度与农药浓度阈值进行对比,若所获得的农药浓度超出农药浓度阈值,则产生预警信息,然后生成检测报告。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、通过设置光发射单元对待检测的农产品进行光谱检测,从而通过所获得的待检测的农产品的光谱信号,对待检测的农产品进行三维建模,再通过将农作物的表面划分为若干个区域,从而能够对每个区域内进行数据分析,获得多组数据分析结果,同时在区域内通过固定方式,从而能够获得一个随机位置和方向的中垂线,再对中垂线上的荧光信号的信号强度进行获取,从而能够使得被分析的数据更加具有随机性和偶然性,提高数据分析结果的可靠程度;
2、通过设置倍频单元,从而能够使得在对农产品进行检测的过程中,通过倍频单元能够获得多种波长的检测激光,从而使得能够检测更多种类的农产品,使用范围更广,且能够根据所需要的检测激光的波长自动选择合适的倍频单元,无需进行人工调节。
附图说明
图1为本发明的原理图。
具体实施方式
如图1所示,一种农产品质量安全检测系统,包括检测中心,所述检测中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块以及数据分析模块;
所述数据采集模块包括样本平台、光发射单元、显微放大单元以及光接收单元;
通过数据采集模块获取待检测的农产品的光谱参数,具体获取过程包括:
将待检测的农产品放置在样本平台上,然后将光发射单元和光接收单元对准待检测的农产品;
根据待检测的农产品的种类,选择相应颜色的光源;
光发射单元向待检测的农产品发射激光,并将光发射单元发出的激光记为原始激光,然后获取原始激光的波长,记为YB;
在光发射单元内设置有若干个倍频单元,通过倍频单元对原始激光的波长进行调节,从而不同波长的检测激光;
需要进一步说明的是,在具体实施过程中,光发射单元内的倍频单元均设置有标号,记为i,i=1,2,……,n,n为整数,对每个倍频单元的放大倍率记为Ki,倍频单元的标号按照放大倍率由小到大进行排序,即K1<K2<……<Kn;
根据需求选择相应的倍频单元,将原始激光通过倍频单元调节后所产生的检测激光的波长记为JB;
检测激光在到达待检测的农产品表面后,通过光接收单元接收反射的荧光信号,通过显微放大单元对光接收单元所接收到反射光谱和荧光信号分布区域进行放大,从而获得光谱信号和荧光信号分布区域放大图,之后将荧光信号分布区域放大图上传至数据处理模块。
需要进一步说明的是,在具体实施过程中,倍频单元对原始激光进行调节时,会根据所需要获得的检测激光的波长,自动选择所需要的倍频单元,具体过程包括:
通过公式BL=JB/YB得到获得检测激光的波长对应的波长所需要放大倍率值BL;
将最大放大倍率对应的倍频单元Kn以及最小放大倍率对应的倍频单元K1分别与BL进行比较;
需要进一步说明的是,在具体实施过程中,若BL≥Kn时,则将放大倍率Kn对应的倍频单元进行选定,作为第一使用倍频单元,且需要选择第二个倍频单元,通过公式BL2=BL/Kn获得所需要的第二个倍频单元所对应的放大倍率值BL2;则将BL2与放大倍率中第二大的倍频单元的放大倍率进行比较,若BL2比放大倍率中第二大的倍频单元的放大倍率大,则将放大倍率中第二大的倍频单元进行选定作为第二使用倍频单元,以此类推;若BL≤K1时,则将放大倍率中的最小值对应的倍频单元进行选定;若K1<BL<Kn,则通过公式BX=|BL-Ki|获得倍率差值系数BX,然后将BX中的最小值所对应的倍频单元进行选定。
所述数据处理模块用于对数据采集模块所获取到的数据进行处理,具体处理过程包括:
根据光接收单元所接收的光谱信号,进行光谱分析,根据分析结果建立待检测农作物的等比例三维模型图;
将获得的荧光信号按照实际分布情况,映射至三维模型图内;
获得在待检测的农作物的表面的荧光信号的信号强度,然后根据信号强度对荧光信号进行着色处理,信号强度越高,则着色颜色越深。
将待检测的农作物表面划分为若干个区域,然后在每个区域内选取该区域内信号强度最大的点和信号强度最小的点,并将两点进行连线,选取所获得的连接线的中垂线,获取该中垂线上且位于该区域内的所有荧光信号的信号强度;
以中垂线的垂足为原点,建立二维坐标系,然后获得荧光信号的信号强度变化曲线图,最后将变化曲线图发送至数据分析模块;
需要进一步说明的是,在具体实施过程中,当农作物表面的区域内荧光信号的信号强度最大的点或最小的点同时存在多个时,则将距离最远的信号强度最大的点和信号强度最小的点进行标记,然后将两点进行连线,获得连接线;
需要进一步说明的是,在具体实施过程中,通过将农作物的表面划分为若干个区域,从而能够对每个区域内进行数据分析,获得多组数据分析结果,同时在区域内通过固定方式,从而能够获得一个随机位置和方向的中垂线,再对中垂线上的荧光信号的信号强度进行获取,从而能够使得被分析的数据更加具有随机性和偶然性,提高数据分析结果的可靠程度;
所述数据分析模块用于根据待检测的农作物的光谱参数,对农作物表面的农药残留情况进行分析,具体分析过程包括:
将荧光信号的信号强度变化曲线图进行标记,然后将荧光信号的信号强度变化曲线图中的变化曲线与横坐标轴之间的区间进行标记;
获取该区间的面积,则该区间的面积即为荧光信号的信号强度之和;
根据荧光信号的信号强度之和获得该农作物表面区域内的信号强度的平均值;
再将农作物表面每个区域内的信号强度平均值进行汇总;
建立农药残留分析模型,将农作物表面每个区域内的信号强度平均值分别输入至农药残留分析模型,然后输出分析结果;
所述农药残留分析模型的建立过程包括:
设置农药种类信息库,并向农药种类信息库内导入不同种类的农药信息;
根据每种农药建立荧光信号参照表,所述荧光信号参照表包括每种农药对应的荧光信号的信号宽度以及不同农药浓度所对应的荧光信号的信号强度;
需要进一步说明的是,在具体实施过程中,将所获得的荧光信号输入至农药残留分析模型后,获取所输入的荧光信号的信号宽度,从而获得与该信号宽度对应的农药种类,然后通过信号强度平均值获得该农药种类的农药浓度;
设置农药浓度阈值,然后将所获得的农药浓度与农药浓度阈值进行对比,若所获得的农药浓度超出农药浓度阈值,则产生预警信息,然后生成检测报告,并将检测报告发送至检测中心进行保存。
工作原理:通过设置光发射单元对待检测的农产品进行光谱检测,从而通过所获得的待检测的农产品的光谱信号,对待检测的农产品进行三维建模,再通过将农作物的表面划分为若干个区域,从而能够对每个区域内进行数据分析,获得多组数据分析结果,同时在区域内通过固定方式,从而能够获得一个随机位置和方向的中垂线,再对中垂线上的荧光信号的信号强度进行获取,然后通过数据分析模块对待检测的农作物的光谱参数,对农作物表面的农药残留情况进行分析,利用农药残留分析模型进一步获取农药的含量和种类,最后生成检测报告。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (7)
1.一种农产品质量安全检测系统,其特征在于,包括检测中心,所述检测中心通信连接有数据采集模块、数据处理模块以及数据分析模块;
所述数据采集模块包括样本平台、光发射单元、显微放大单元以及光接收单元;通过数据采集模块获取待检测的农产品的光谱参数,然后将所获得的数据发送至数据处理模块,所述数据处理模块用于对数据采集模块所获取到的数据进行处理;
所述数据分析模块内设置有农药残留分析模型,用于根据待检测的农作物的光谱参数,对农作物表面的农药残留情况进行分析,获得待检测农作物表面的农药浓度,设置农药浓度阈值,然后将所获得的农药浓度与农药浓度阈值进行对比,若所获得的农药浓度超出农药浓度阈值,则产生预警信息,然后生成检测报告;
所述数据处理模块用于对数据采集模块所获得的数据进行处理,从而获得农作物表面的荧光信号分布情况以及信号强度,对数据采集模块所获取到的数据进行处理的过程包括:
对光谱信号进行光谱分析后,建立待检测农作物的等比例三维模型图;
将获得的荧光信号按照实际分布情况,映射至三维模型图内;
获得在待检测的农作物的表面的荧光信号的信号强度;
将待检测的农作物表面划分为若干个区域,然后在每个区域内选取该区域内信号强度最大的点和信号强度最小的点,并将两点进行连线,选取所获得的连接线的中垂线,获取该中垂线上且位于该区域内的所有荧光信号的信号强度;以中垂线的垂足为原点,建立二维坐标系,然后获得荧光信号的信号强度变化曲线图。
2.根据权利要求1所述的一种农产品质量安全检测系统,其特征在于,所述数据采集模块通过光发射单元发射原始激光,然后再通过倍频单元获得检测激光,获取检测激光的过程包括:
将待检测的农产品放置在样本平台上,根据待检测的农产品的种类,选择相应颜色的光源;
光发射单元向待检测的农产品发射原始激光,并获得原始激光的波长;
通过倍频单元对原始激光的波长进行调节,从而获取不同波长的检测激光。
3.根据权利要求2所述的一种农产品质量安全检测系统,其特征在于,所述光发射单元内设置有若干个倍频单元,光发射单元内的倍频单元均设置有标号,记录每个倍频单元的放大倍率,然后将倍频单元的标号按照放大倍率由小到大进行排序,根据需求选择相应的倍频单元,将原始激光通过倍频单元调节后所产生的检测激光的波长进行标记,检测激光在到达待检测的农产品表面后,通过光接收单元接收反射的荧光信号,通过显微放大单元对光接收单元所接收到反射光谱和荧光信号分布区域进行放大,从而获得光谱信号和荧光信号分布区域放大图。
4.根据权利要求3所述的一种农产品质量安全检测系统,其特征在于,所述倍频单元对原始激光进行调节时,会根据所需要获得的检测激光的波长,自动选择所需要的倍频单元,过程包括:
获得检测激光的波长对应的波长所需要放大倍率值,将最大放大倍率对应的倍频单元以及最小放大倍率对应的倍频单元分别与放大倍率值进行比较,然后选择相应的倍频单元。
5.根据权利要求1所述的一种农产品质量安全检测系统,其特征在于,农作物表面的区域内荧光信号的信号强度最大的点或最小的点同时存在多个时,则将距离最远的信号强度最大的点和信号强度最小的点进行标记,然后将两点进行连线,获得连接线。
6.根据权利要求3所述的一种农产品质量安全检测系统,其特征在于,所述农药残留分析模型的建立过程包括:
设置农药种类信息库,并向农药种类信息库内导入不同种类的农药信息;根据每种农药建立荧光信号参照表,所述荧光信号参照表包括每种农药对应的荧光信号的信号宽度以及不同农药浓度所对应的荧光信号的信号强度。
7.根据权利要求6所述的一种农产品质量安全检测系统,其特征在于,数据分析模块对数据的分析过程包括:
将荧光信号的信号强度变化曲线图进行标记,然后将荧光信号的信号强度变化曲线图中的变化曲线与横坐标轴之间的区间进行标记,根据该区间的面积获得对应区域的荧光信号的信号强度之和,从而获得农作物表面区域内的信号强度的平均值,将农作物表面每个区域内的信号强度平均值分别输入至农药残留分析模型,将所获得的荧光信号输入至农药残留分析模型后,获取所输入的荧光信号的信号宽度,从而获得与该信号宽度对应的农药种类,然后通过信号强度平均值获得该农药种类的农药浓度。
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- 2022-01-20 CN CN202210067763.2A patent/CN114371149B/zh active Active
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