CN115088749B - 一种基于视觉识别的净化水槽及其工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于视觉识别的净化水槽及其工艺方法，所述水槽包括水槽本体、出水水龙头、供电电源、微型摄像头、控制模块以及净化模块，微型摄像头设置在出水水龙头下方，净化模块包括超声波净化模块、无隔膜电解净化模块、气浴净化模块以及UV‑LED净化模块，净化模块与控制模块电性连接，控制模块内设有图像识别模块，微型摄像头和图像识别模块通讯连接，并共同连接于智能终端上的APP，APP与云端服务器连接。云端服务器上预先存储食材图像库以及相对应的净化程序和净化时间。本发明结构简单，功能多样化，自动化程度高，能够利用图像识别实现食材种类的识别，并能够根据食材种类的不同智能选择净化模块，净化效果好。

Description

一种基于视觉识别的净化水槽及其工艺方法
技术领域
本发明属于食品净化模块技术领域，具体涉及一种基于视觉识别的净化水槽及其工艺方法。
背景技术
食品安全是关系着人民群众身体健康和生命安全、经济健康发展、国家安定和社会发展与稳定的重大问题，在食品安全工作仍面临不少困难和挑战，形势依然复杂严峻。微生物和重金属污染、农药兽药残留超标、添加剂使用不规范、制假售假等问题时有发生。人民日益增长的美好生活需要对加强食品安全工作提出了新的更高要求,必须深化改革创新，进一步加强食品安全工作，确保人民群众“舌尖上的安全”。
在入口前对生鲜食品进行清洗净化是确保人民群众“舌尖上的安全”的有效措施之一。现有的食品净化技术，如超声波净化技术、臭氧净化技术、次氯酸水净化技术等都存在净化效果不佳，净化介质刺激性大或反应物有残留等缺点。
此外，食材种类良多，成分各异，所携带的食源性污染物类型也不尽相同，所需净化手段和条件自然各不相同。例如，果蔬类产品维生素和纤维素和糖类含量高，所携带的主要污染物为农药残留和微生物，宜采用电解氧化的方法，但是电解氧化处理时间处理不宜过长，也不宜过短，时间过长会造成食材本身营养物质被破坏，时间过短则无法有效去除污染物；而肉类蛋白质和脂肪含量高，所携带的主要污染物为残血和微生物，宜采用超声波清洗的方法。因此，在食材净化过程中，需要根据食材种类选择适宜的净化方法和和净化时间。
现有的净化技术不能根据食材种类的不同自动选择净化方法，方式单一，不能满足需求。
发明内容
针对上述问题情况，本发明提供一种基于视觉识别的净化水槽及其工艺方法，能够通过计算机视觉识别技术识别食材种类，并智能选择净化程序，解决现有食材清洗净化方式单一且不能根据食材不同选择适宜的净化方式等技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于视觉识别的净化水槽，包括水槽本体、出水水龙头、供电电源、微型摄像头、控制模块以及多种净化模块，微型摄像头设置在出水水龙头的下方，供电电源与控制模块电性连接并提供所需电源，所述净化模块包括超声波净化模块、无隔膜电解净化模块、气浴净化模块以及UV-LED净化模块，所述净化模块与控制模块电性连接，控制模块内设置有图像识别模块，微型摄像头和图像识别模块通讯连接，并共同连接于智能终端上匹配的APP，所述APP与云端服务器连接。
作为进一步的技术方案，云端服务器上预先存储有食材图像库以及相对应的净化模块程序和净化时间。
作为进一步的技术方案，所述超声波净化模块设置在水槽本体的内侧底部。
作为进一步的技术方案，所述净化水槽还包括水位检测模块和电磁阀，水位检测模块用于检测水槽本体内的水位，所述电磁阀设置在出水水龙头上，电磁阀与控制模块电性相连，用于控制出水水龙头的出水和关闭，当水位检测模块检测到水槽本体中水位到达设定位置时，水位检测模块发送信号给控制模块，控制模块向电磁阀发出控制信号，关闭出水水龙头。
作为进一步的技术方案，所述无隔膜电解净化模块包括贵金属电池组和多孔吸附陶瓷片；所述多孔吸附陶瓷片设置在贵金属电池组的阴极和阳极之间；多孔吸附陶瓷片的厚度为阴极和阳极之间间距的1/2，且紧贴阳极设置。
作为进一步的技术方案，所述贵金属电池组的阳极材料为钛基-IrO2/Ta2O5电极，阴极材料为泡沫镍，电极间距5-8mm，多孔磁性树脂厚度3-4mm；每两片电极之间的电解电压为1.2-1.8V，电解电流3-5A，电极采用复极式连接方式。
作为进一步的技术方案，所述多孔吸附陶瓷片组分为500-750份硅藻土、50-100份烧结助剂、1-200份造孔剂、10-100份粘接剂、300-500份去离子水，在烧结后成为以硅藻土为三维骨架的多孔吸附过滤陶瓷，所述的烧结助剂为高岭土，造孔剂为碳酸氢铵，粘接剂为羧甲基纤维素。
本发明还提出了如上所述的基于视觉识别的净化水槽的工艺方法，包括如下步骤：
S1.记录每种待净化物的标准图像、净化所对应的程序类型及时间，建立云端数据库，并上传至云端服务器；
S2.水槽中放入待净化物，摄像头拍取待净化物图像，并上传至图像识别模块；
S3.图像识别模块对上传的图像与云端服务器预先存储的标准图像进行对比分析，确定待净化物类型，并信号传输至控制模块；
S4.控制模块根据待净化物的类型选择净化模块，向净化模块发出控制指令，净化模块开始工作，并将以上信息同步传输至APP。
进一步的，步骤S4中控制模块根据待净化物的类型选择净化模块，具体为：当待净化物为肉类时，超声波净化模块和UV-LED净化模块同时开始工作；当待净化物为果蔬时，无隔膜电解净化模块和气浴净化模块同时开始工作；当待净化物为海鲜时，气浴净化模块、UV-LED净化模块同时开始工作；当待净化物为餐具时，无隔膜电解净化模块单独开始工作。
另一方面，本发明的一种基于视觉识别的净化水槽，包括：
图像获取模块，用于对在预设范围内获取待净化物的图像；
图像识别模块，用于将图像获取模块获取的图像与云端服务器中预先存储的标准图像进行对比，以确定待净化物的种类；
控制模块，根据图像识别模块确定的待净化物的种类选择对应的净化模块，对应关系预先存储在云端服务器中；
对应的所述净化模块为超声波净化模块、无隔膜电解净化模块、气浴净化模块以及UV-LED净化模块中的一种或两种的组合。
本发明能够自动识别食材种类，并根据食材种类的不同自动选择不同的净化模块，可选择的净化模块包括：无隔膜电解净化模块、气浴净化模块、超声波净化模块以及UV-LED净化模块中的一种或几种的组合，各个净化模块的工作原理如下：
无隔膜电解净化模块，是指在没有隔膜装置的电解槽中进行电解作业，这种电解槽作业具有结构简单、操作方便，具体通过电极把水电解产生羟基，羟基具有氧化性，可以杀菌和分解农残或抗生素之类的有机物。无隔膜电解净化模块与水槽中的水处于相通状态，使得电极对水槽中的水进行电解工艺；
超声波净化模块，通过震动作用实现对食材表面的物理清洗；
气浴净化模块，是通过外接气泵使得水槽中的水中产生大量气泡，实现水槽中水的翻滚，一方面可以实现食材在水中的翻滚，提高清洗的全面性，另一方面可以使水中的溶解氧增加，提高电解模块的工作效率；
UV-LED净化模块，是通过紫外灯对食材进行光照杀菌净化，通过设置在水槽侧部的紫外灯来实现。主要针对当食材是肉类时，如果采用电解模块会使肉中的蛋白质分解，造成营养物质流失以及不良副产物的产生，因而采用UV-LED净化模块。
本发明的基于视觉识别的净化水槽，结构简单，功能多样化，自动化程度高，能够利用计算机图像识别技术实现精准的食材种类的识别，并能够根据食材种类的不同智能选择净化模块，有效去除污染源，净化效果好，满足人们的需求。
附图说明
图1为本发明的基于视觉识别的净化水槽的结构示意图；
图中：1、水槽本体； 2、超声波净化模块；3、无隔膜电解净化模块； 4、气浴净化模块；5、UV-LED净化模块；6、出水水龙头；7、微型摄像头；8、控制模块；9、供电电源；10、电磁阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
如图1所示，一种基于视觉识别的净化水槽，包括水槽本体1、出水水龙头6、供电电源9、微型摄像头7、电磁阀10、控制模块8以及多种净化模块，微型摄像头7设置在出水水龙头6的下方，供电电源9与控制模块8电性连接并提供所需电源，所述净化模块包括超声波净化模块2、无隔膜电解净化模块3、气浴净化模块4以及UV-LED净化模块5，所述净化模块与控制模块8电性连接，所述控制模块8内设置有图像识别模块，微型摄像头7与图像识别模块通讯连接；所述净化水槽还包括水位检测模块，用于检测水槽本体1内的水位，所述电磁阀10设置在出水水龙头6上，电磁阀10与控制模块8电性相连，用于控制出水水龙头6的出水和关闭。
所述超声波净化模块2设置的水槽本体1的内侧底部，无隔膜电解净化模块3、气浴净化模块4以及UV-LED净化模块5设置在水槽本体的侧部，无隔膜电解净化模块3与水槽内的水相连通，使得电极对水槽中的水进行电解工艺。
所述无隔膜电解净化模块3包括贵金属电池组和多孔吸附陶瓷片；在贵金属电池组的阴极和阳极之间设有多孔吸附陶瓷片；多孔吸附陶瓷片用于对电解氧化产生的有害物质进行吸附，多孔吸附陶瓷片的厚度为阴极和阳极之间间距的1/2，且紧贴阳极设置，以提高吸附效率。
优选的，本发明无隔膜电解净化模块3的贵金属电极组，其阳极材料：钛基-IrO2/Ta2O5电极，阴极材料：泡沫镍，电极间距5-8mm，多孔磁性树脂厚度3-4mm；每两片电极之间的电解电压为1.2-1.8V，电解电流3-5A，电极采用复极式连接方式。
所述的多孔吸附陶瓷片组分为500-750份硅藻土、50-100份烧结助剂、1-200份造孔剂、10-100份粘接剂、300-500份去离子水，在烧结后成为以硅藻土为三维骨架的多孔吸附过滤陶瓷，所述的烧结助剂为高岭土，造孔剂为碳酸氢铵，粘接剂为羧甲基纤维素；多孔吸附陶瓷片的表面积介于1200-1500m2/g，孔隙容积2.5-4.0cm3/g；
本发明的微型摄像头和图像识别模块通讯连接，并共同连接于智能终端上匹配的APP，所述APP与云端服务器连接，通过终端APP可以实时监测净化情况。所述云端服务器上存储有食材图像库以及相对应的净化程序和净化时间。
所述的食材图像库上传有食材所需净化程序、净化时间等信息，图像识别模块获得的图像在食材图像库上与标准图像进行对比，以判断食材净化所需程序和设备工作条件。
为了进一步丰富净化水槽的多功能化，本发明的净化水槽还设置有水位检测模块和电磁阀10，水位检测模块用于检测水槽本体1内的水位，电磁阀10设置在出水水龙头6上，电磁阀10与控制模块8电性相连，用于控制出水水龙头6的出水和关闭，当水位检测模块检测到水槽本体1中水位到达设定位置时，水位检测模块发送信号给控制模块8，控制模块8向电磁阀10发出控制信号，关闭出水水龙头。
本发明提出的一种基于视觉识别的净化水槽，包括：
图像获取模块，用于对在预设范围内获取待净化物的图像；
图像识别模块，用于将图像获取模块获取的图像与云端服务器中预先存储的标准图像进行对比，以确定待净化物的种类；
控制模块，根据图像识别模块确定的待净化物的种类选择对应的净化模块，对应关系预先存储在云端服务器中；
对应的所述净化模块为超声波净化模块、无隔膜电解净化模块、气浴净化模块以及UV-LED净化模块中的一种或两种的组合。
本发明的基于视觉识别的净化水槽，设备运行包括以下步骤：
a.根据前期研究，记录每种食材的标准图像、净化所对应的程序类型及时间，建立云端数据库，并上传至云端服务器；
b.水槽本体中放入待净化食材，微型摄像头拍取食材图像，并上传至图像识别模块；
c.图像识别模块检测对上传的图像与标准图像进行对比分析，确定食材类型，并传输至控制模块；
d.控制模块向各净化模块发出控制指令，净化模块开始工作，并将以上信息同步传输至APP。
具体的，当设备开始工作时，微型摄像头7自动识别放入食材类型；当食材为肉类时，超声波净化模块2和UV-LED净化模块5同时开始工作；当食材为果蔬时，无隔膜电解净化模块3和气浴净化模块4同时开始工作；当食材为海鲜时，气浴净化模块4、UV-LED净化模块5同时开始工作；当净化对象为餐具时，无隔膜电解净化模块3单独开始工作。同时，系统会根据具体的食材类型确定各个净化模块的工作时间。
综上，本发明的基于视觉识别的净化水槽，结构简单，功能多样化，自动化程度高，能够利用计算机图像识别技术实现精准的食材种类的识别，并能够智能选择净化模块，净化效果好，满足人们的需求。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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)

1.一种基于视觉识别的净化水槽，其特征在于，包括水槽本体（1）、出水水龙头（6）、供电电源（9）、微型摄像头（7）、控制模块（8）以及多种净化模块，微型摄像头（7）设置在出水水龙头（6）的下方，供电电源（9）与控制模块（8）电性连接并提供所需电源，所述净化模块包括超声波净化模块（2）、无隔膜电解净化模块（3）、气浴净化模块（4）以及UV-LED净化模块（5），所述净化模块与控制模块（8）电性连接，控制模块（8）内设置有图像识别模块，微型摄像头（7）和图像识别模块通讯连接，并共同连接于智能终端上匹配的APP，所述APP与云端服务器连接；所述净化水槽利用计算机图像识别技术实现精准的食材种类的识别，并能够根据食材种类的不同智能选择净化模块；
所述无隔膜电解净化模块（3）包括贵金属电池组和多孔吸附陶瓷片；所述多孔吸附陶瓷片设置在贵金属电池组的阴极和阳极之间；多孔吸附陶瓷片的厚度为阴极和阳极之间间距的1/2，且紧贴阳极设置；
所述贵金属电池组的阳极材料为钛基-IrO2/Ta2O5电极，阴极材料为泡沫镍，电极间距5-8mm，多孔磁性树脂厚度3-4mm；每两片电极之间的电解电压为1.2-1.8V，电解电流3-5A，电极采用复极式连接方式；
所述多孔吸附陶瓷片组分为500-750份硅藻土、50-100份烧结助剂、1-200份造孔剂、10-100份粘接剂、300-500份去离子水，在烧结后成为以硅藻土为三维骨架的多孔吸附过滤陶瓷，所述的烧结助剂为高岭土，造孔剂为碳酸氢铵，粘接剂为羧甲基纤维素。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的净化水槽，其特征在于，云端服务器上预先存储有食材图像库以及相对应的净化模块程序和净化时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉识别的净化水槽，其特征在于，所述超声波净化模块（2）设置在水槽本体（1）的内侧底部，无隔膜电解净化模块（3）、气浴净化模块（4）以及UV-LED净化模块（5）设置在水槽本体的侧部。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉识别的净化水槽，其特征在于，所述净化水槽还包括水位检测模块和电磁阀（10），水位检测模块用于检测水槽本体内的水位，所述电磁阀（10）设置在出水水龙头（6）上，电磁阀（10）与控制模块（8）电性相连，用于控制出水水龙头（6）的出水和关闭，当水位检测模块检测到水槽本体（1）中水位到达设定位置时，水位检测模块发送信号给控制模块（8），控制模块（8）向电磁阀（10）发出控制信号，关闭出水水龙头（6）。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的基于视觉识别的净化水槽的工艺方法，包括如下步骤：
S1.记录每种待净化物的标准图像、净化所对应的程序类型及时间，建立云端数据库，并上传至云端服务器；
S2.水槽中放入待净化物，微型摄像头拍取待净化物图像，并上传至图像识别模块；
S3.图像识别模块对上传的图像与云端服务器预先存储的标准图像进行对比分析，确定待净化物类型，并信号传输至控制模块；
S4.控制模块根据待净化物的类型选择净化模块，向净化模块发出控制指令，净化模块按照预定工作时间开始工作，并将以上信息同步传输至APP，所述净化模块为超声波净化模块、无隔膜电解净化模块、气浴净化模块以及UV-LED净化模块。
6.根据权利要求5所述的一种基于视觉识别的净化水槽的工艺方法，其特征在于，步骤S4中控制模块根据待净化物的类型选择净化模块，具体为：当待净化物为肉类时，超声波净化模块（2）和UV-LED净化模块（5）同时开始工作；当待净化物为果蔬时，无隔膜电解净化模块（3）和气浴净化模块（4）同时开始工作；当待净化物为海鲜时，气浴净化模块（4）、UV-LED净化模块（5）同时开始工作；当待净化物为餐具时，无隔膜电解净化模块（3）单独开始工作。
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