一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测系统，计算机分析处理模块对检测装置主体所传输的检测数据的分析处理，通过模式识别算法识别水果类别及其成熟度；本发明专利技术采用了带有导流风扇的腔体化设计，将各种硬件模块内置在腔体内，使其方便携带，检测操作简便，从而可以对多种水果进行成熟度的判别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置
本专利技术涉及气体传感器检测、模式识别领域，具体涉及一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测技术。
技术介绍
电子鼻又称气味扫描仪，是以模拟人类的嗅觉系统而研制的一种气体检测仪器，主要由传感器阵列、信号处理系统和模式识别三大部分组成。传感器阵列是电子鼻的核心部件，其与样品气体相互作用，可以快速提供被测样品的整体信息，指示样品的隐含特征。传感器阵列有利于信号的集中采集和处理，弥补单一传感器的不足，提高其对不同气体的交叉敏感性，以实现对混合气体的分析。电子鼻具有检测快速、操作简单、重现性好及边际成本低等优点，已在食品、医疗、环境等领域应用已有一定的研究。水果的成熟度是水果品质的主要因素，不同成熟度的水果，其芳香气味不同。利用电子鼻检测技术可以快速、无损地实现对水果成熟度的区分，从而满足消费者的各种需求。随着传感器、模式识别技术的发展，电子鼻在水果检测领域具有广泛的应用前景。目前，国内外许多学者利用电子鼻对桃、苹果、香蕉、葡萄和芒果等水果的货架期、成熟度和种类进行检测研究。在诸多方法中，对传感器监测数据进行数值分析和概率神经网络建立识别模型后，其对训练集的回判正确率和对测试集的识别率较高，由此可见这种方法具有较好的分类识别效果。但已有的研究多处于对单一品类水果采摘后贮藏过程中成熟度变化的识别，对多种果园果实成熟阶段的监测研究还比较少，缺乏具有自主采集功能的便携式检测仪器，识别准确性也不尽如人意，市场上没有成熟可靠的相关产品，不具有普适性。因此，有必要设计一种便携式具有自主采集功能且适用于多种果园果实的成熟度监测装置，研究电子鼻在监测多种果园果实成熟阶段领域的应用，对各种常见的水果成熟度进行监测，解决目前识别效果差和识别种类单一的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置。本专利技术的目的在于提供一种基于气体传感器阵列的能够识别多种水果且判断其成熟度的检测装置，设计一种便携式具有自主采集功能且适用于多种果园果实的成熟度监测装置，对各种常见的水果成熟度进行监测，解决目前识别效果差和识别种类单一的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测系统，包括检测装置主体和计算机分析处理模块，计算机分析处理模块对检测装置主体所传输的检测数据的分析处理，通过模式识别算法识别水果类别及其成熟度；所述检测装置主体包括腔体、导流风扇、正转吸气控制开关、反转排气控制开关、气体传感器阵列、控制模块和通信模块，所述检测装置主体为一个弯曲的L型腔体，导流风扇位于检测装置主体的腔体水平部分的前端开口处，气体传感器阵列位于检测装置主体的腔体的水平部分末端，正传吸气控制开关位于腔体弯曲部分的内侧，反转排气控制开关位于腔体弯曲部分的外侧，腔体非水平部分设置为握把，控制模块位于握把内部的接近弯曲处的一端，所述通信模块位于握把远离弯曲处的一端。所述控制模块对正转吸气控制开关、反转排气控制开关和气体传感器阵列进行整体控制。所述通信模块将控制模块从气体传感器阵列中采集的数据传输至计算机分析处理模块。所述计算机分析处理模块对通信模块传回数据进行分析处理，并输出识别水果类别及其成熟度的识别结果。所述检测装置主体包括腔体，导流风扇，正转吸气控制开关，反转排气控制开关，自主搭建的气体传感器阵列，基于STM32F407的控制模块，以及WIFI串口与计算机的通信模块；所述导流风扇由正转吸气控制开关和反转排气控制开关控制，正转吸气控制开关控制导流风扇正转吸取水果产生气体，反转排气控制开关控制导流风扇反转排出腔体内残留气体。所述气体传感器阵列为8个金属氧化物半导体传感器和1个温湿度传感器，所述金属氧化物半导体传感器为MQ-3,MQ-4,MQ-6,MQ-7,MQ-8,MQ-135,MQ-136,MQ-138，所述温湿度传感器为DHT11。所述控制模块为单片机STM32F407及其相关接口电路。所述通信模块通过WIFI串口与计算机分析处理模块进行通信。本专利技术的有益效果在于由于采用了带有导流风扇的腔体化设计，将各种硬件模块内置在腔体内，使其方便携带，检测操作简便。本专利技术先采用线性判别算法(LDA)这种高成功率的分类算法对水果类别进行自动识别归类，然后根据线性判别算法(LDA)得到分类给出相应类别的决策边界。再采用线性判别算法(LDA)对前端硬件传输的数据进行降维处理，以减小概率神经网络算法(PNN)的内存负载，加快输出结果的速度，概率神经网络(PNN)承接已经被降维处理过的数据，根据前一级算法给出的决策边界对其进行决策分类，从而得到水果成熟度的结果。从而可以对多种水果进行成熟度的判别。附图说明图1为本专利技术检测装置的结构示意图。图2为本专利技术检测装置的原理图。图3为本专利技术检测装置的3D侧视图。图4为本专利技术检测装置的3D正视图。其中，1-腔体，2-导流风扇，3-正转吸气控制开关，4-反转排气控制开关，5-气体传感器阵列，6-控制模块，7-通信模块，8-计算机分析处理模块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术用于基于气体传感器阵列的水果成熟度检测技术的结构示意图，所述基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置，包括检测装置主体好计算机分析处理部分(8)。所述检测装置主体包括腔体(1)，导流风扇(2)，正转吸气控制开关(3)，反转排气控制开关(4)，自主搭建的气体传感器阵列(5)，基于STM32F407的控制模块(6)以及WIFI串口与计算机的通信模块(7)。所述计算机分析处理模块(8)用于对硬件所传输数据的分析处理，通过模式识别算法识别水果类别及其成熟度。所述导流风扇(2)位于腔体(1)前端开口处，所述气体传感器阵列(5)位于腔体(1)水平部分末端，所述正传吸气控制开关(3)位于腔体(1)弯曲部分内侧，所述反转排气控制开关(4)位于腔体(1)弯曲部分外侧，腔体(1)非水平部分设置为握把，所述控制模块(6)位于握把内部上端，所述WIFI串口通信模块(7)位于握把底部。所述控制模块(6)对正转吸气控制开关、反转排气控制开关和气体传感器阵列进行整体控制。所述通信模块(7)将控制模块从气体传感器阵列中采集的数据传输至计算机分析处理模块。所述计算机分析处理部分(8)用于对通信模块传回的数据的分析处理，并输出结果。前端硬件部分使用步骤如下：第一步，将导流风扇靠近水果，按下正转吸气控制开关，使风扇转动30s，充分将水果产生气体吸入腔体内。第二步，停止按正转吸气控制开关，将装置静置3min，让传感器充分采集气体数据。第三步，控制模块通过ADC模数转换采集传感器的模拟电压。第四步，通信模块通过WIFI串口将经过处理的数据传输到计算机。所述计算机分析处理模块用到了两种算法，以及其中一种算法的两项不同的运用。所述两种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置，包括检测装置主体和计算机分析处理模块，其特征在于：/n所述基于气体传感器阵列的水果成熟度检测系统，计算机分析处理模块对检测装置主体所传输的检测数据的分析处理，通过模式识别算法识别水果类别及其成熟度；所述检测装置主体包括腔体、导流风扇、正转吸气控制开关、反转排气控制开关、气体传感器阵列、控制模块和通信模块，所述检测装置主体为一个弯曲的L型腔体，导流风扇位于检测装置主体的腔体水平部分的前端开口处，气体传感器阵列位于检测装置主体的腔体的水平部分末端，正传吸气控制开关位于腔体弯曲部分的内侧，反转排气控制开关位于腔体弯曲部分的外侧，腔体非水平部分设置为握把，控制模块位于握把内部的接近弯曲处的一端，所述通信模块位于握把远离弯曲处的一端。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置，包括检测装置主体和计算机分析处理模块，其特征在于：
所述基于气体传感器阵列的水果成熟度检测系统，计算机分析处理模块对检测装置主体所传输的检测数据的分析处理，通过模式识别算法识别水果类别及其成熟度；所述检测装置主体包括腔体、导流风扇、正转吸气控制开关、反转排气控制开关、气体传感器阵列、控制模块和通信模块，所述检测装置主体为一个弯曲的L型腔体，导流风扇位于检测装置主体的腔体水平部分的前端开口处，气体传感器阵列位于检测装置主体的腔体的水平部分末端，正传吸气控制开关位于腔体弯曲部分的内侧，反转排气控制开关位于腔体弯曲部分的外侧，腔体非水平部分设置为握把，控制模块位于握把内部的接近弯曲处的一端，所述通信模块位于握把远离弯曲处的一端。


2.根据权利要求1所述的一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置，其特征在于：
所述控制模块对正转吸气控制开关、反转排气控制开关和气体传感器阵列进行整体控制。


3.根据权利要求1所述的一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置，其特征在于：
所述通信模块将控制模块从气体传感器阵列中采集的数据传输至计算机分析处理模块。


4.根据权利要求1所述的一种基于气体传感器阵列的水果成熟度检测装置，其特征在于：
所述计算机分析处理模块对通信模块传回数据进行分析处理，并输出识别水...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹熙鹏，陈玺安，马腾，顾俊逸，刘一靖，张哲嘉，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61