紅外線技術(shù)在糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)中的研究與應(yīng)用

王紅民,張 元,廉飛宇,付麥霞,萬(wàn)果果

(河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,河南鄭州 450001)

紅外線技術(shù)在糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)中的研究與應(yīng)用

王紅民,張 元,廉飛宇,付麥霞,萬(wàn)果果

(河南工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院,河南鄭州 450001)

紅外線技術(shù)在糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)中的應(yīng)用是紅外線技術(shù)應(yīng)用的新領(lǐng)域.經(jīng)實(shí)際測(cè)試,應(yīng)用紅外線對(duì)射技術(shù)設(shè)計(jì)的糧倉(cāng)害蟲(chóng)捕捉器不僅準(zhǔn)確率高、可移動(dòng)性強(qiáng),而且可進(jìn)行圖像分析和處理,為糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)提供了新途徑.

紅外線對(duì)射;糧倉(cāng)害蟲(chóng);檢測(cè)

0 前言

近年來(lái),紅外線技術(shù)在糧食方面的應(yīng)用越來(lái)越廣,但是在糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)中的應(yīng)用卻是一個(gè)新方向.打過(guò)“小蟲(chóng)子偷鉆石”小游戲的人都知道,當(dāng)小蟲(chóng)子阻斷紅外線射線時(shí),就會(huì)發(fā)出報(bào)警.筆者就是利用這一原理設(shè)計(jì)糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)系統(tǒng),這對(duì)無(wú)蟲(chóng)害糧食存儲(chǔ)有重要意義.

1 紅外線對(duì)射系統(tǒng)分析

1.1 紅外線對(duì)射裝置的工作原理

紅外對(duì)射裝置由一個(gè)接收器、一個(gè)發(fā)射器組成,具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在安防系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用.它的發(fā)射端能發(fā)射紅外線,而接收端能接收紅外線.如果當(dāng)有物體阻斷紅外線時(shí),接收端會(huì)發(fā)出信號(hào),報(bào)警主機(jī)會(huì)接收信號(hào)而產(chǎn)生報(bào)警.其電路圖如圖 1所示.

圖1 紅外對(duì)射裝置電路圖

1.2 紅外線對(duì)射系統(tǒng)的抗干擾性

當(dāng)一個(gè)物體比被保護(hù)的區(qū)域要小時(shí)則不會(huì)發(fā)生報(bào)警,對(duì)紅外線對(duì)射系統(tǒng)來(lái)說(shuō),要提高糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)的準(zhǔn)確性就必須減小被保護(hù)的區(qū)域 (可以通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)射設(shè)備來(lái)改變紅外線光束大小或多少).

2 糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)系統(tǒng)的功能圖設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)較好的系統(tǒng)整體性能,捕捉器設(shè)計(jì)成一個(gè)矩陣形式,每個(gè)捕捉桿里面可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)捕捉器,這樣多個(gè)捕捉桿就形成了一個(gè)捕捉器矩陣,系統(tǒng)功能圖如圖 2所示.

圖2 系統(tǒng)功能圖

2.2 糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)系統(tǒng)的捕捉器設(shè)計(jì)

糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵是捕捉器的設(shè)計(jì),它關(guān)系到糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)系統(tǒng)的性能.為了提高害蟲(chóng)檢測(cè)的準(zhǔn)確性以及捕捉的靈活性,設(shè)計(jì)了如圖3所示的捕捉器.

圖 3中:首先,設(shè)計(jì)了一個(gè)鋼制捕捉桿,捕捉桿的下部設(shè)計(jì)為箭頭形,以提高檢測(cè)的靈活性;其次,在捕捉桿的不同高度位置安裝一個(gè)或多個(gè)捕捉器,用來(lái)對(duì)糧倉(cāng)的不同深度進(jìn)行檢測(cè);在捕捉器之間設(shè)計(jì)有供害蟲(chóng)進(jìn)入并按一定角度向下傾斜的捕捉孔,捕捉孔中安裝有于用除塵的細(xì)紗布;最后,在捕捉桿的外部設(shè)計(jì)防護(hù)罩,以便當(dāng)捕捉桿插入糧食內(nèi)部時(shí),糧食顆粒能進(jìn)入捕捉孔,捕捉桿插入后,拔出防護(hù)罩,露出捕捉孔。若要增加捕捉器與糧食的接觸面積,可以增加捕捉器中間部分的寬度,形成一個(gè)上大下小的圓臺(tái),這樣既可增加接觸面積,又可提高檢測(cè)精度 (這是由于下底面積較小,紅外線容易被害蟲(chóng)阻斷,從而產(chǎn)生報(bào)警)。另外,如果捕捉桿過(guò)長(zhǎng),可設(shè)計(jì)為組合桿,以方便使用。

圖3 捕捉器設(shè)計(jì)圖

2.3 系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)

如果想進(jìn)一步研究害蟲(chóng)的情況,可以在每個(gè)捕捉器上方設(shè)置一個(gè)分辨率高的小型攝像頭以便在報(bào)警主機(jī)發(fā)生報(bào)警時(shí)能及時(shí)采集害蟲(chóng)的圖像,進(jìn)而對(duì)圖像進(jìn)行分析處理.同時(shí),可以把溫度傳感器和濕度傳感器置入捕捉桿中,用于檢測(cè)不同深度糧食的溫度、濕度.

3 糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

以糧食儲(chǔ)備庫(kù) 0595倉(cāng)庫(kù)為例,由于倉(cāng)庫(kù)面積大,深度大約 7 m,因此采用 4個(gè)捕捉桿,分別在每個(gè)捕捉桿里2 m、4 m、6 m位置處設(shè)置3組捕捉器.首先,把捕捉桿插進(jìn)糧倉(cāng),并緩慢地拔出防護(hù)罩,受重力影響,麥子不會(huì)進(jìn)入捕捉孔較深的部位;然后,將捕捉桿通過(guò)串行線連接至總線擴(kuò)展模塊;最后,將總線擴(kuò)展模塊連接到報(bào)警主機(jī),并進(jìn)一步連接計(jì)算機(jī)和打印機(jī).設(shè)備連接如圖 4所示.

圖4 糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備連接圖

系統(tǒng)硬件的選用:總線擴(kuò)展模塊選用BOSCH的DS7436,它是雙總線模塊,兩條總線是獨(dú)立工作的,其中一條總線出現(xiàn)故障不會(huì)影響另一條總線的正常工作;報(bào)警主機(jī)選用與 DS7436兼容的BOSCH DS7400xi—CH I,它具有以下特點(diǎn):擁有 8個(gè)自帶防區(qū),可通過(guò)總線擴(kuò)展至 248個(gè)防區(qū),支持無(wú)線防區(qū)/操作,多種類型的報(bào)警輸入和本地報(bào)警輸出;數(shù)據(jù)接口采用 PC5401,性能參數(shù):支持第3方的雙向 RS-232指令,支持實(shí)時(shí)防區(qū)狀態(tài),消耗電流為 35 mA;打印機(jī)接口模塊采用 PC5400,模塊性能參數(shù):支持串行打印機(jī),消耗電流為 65 mA,直接輸出,不需要編程.

系統(tǒng)安裝完成后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,發(fā)生了報(bào)警,通過(guò)總線擴(kuò)展模塊找到相應(yīng)的捕捉桿,拔出捕捉桿,打開(kāi)捕捉器,發(fā)現(xiàn)在中間的捕捉器中有麥蛾害蟲(chóng).通過(guò)這一試驗(yàn),驗(yàn)證了該系統(tǒng)的高效性.

4 結(jié)論

經(jīng)實(shí)際糧倉(cāng)應(yīng)用,采用紅外線技術(shù)檢測(cè)糧倉(cāng)害蟲(chóng)的方法效果明顯、精確度高,而且可移動(dòng)性強(qiáng),適合實(shí)際應(yīng)用.該方法的應(yīng)用不僅拓寬了紅外線技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,也為糧倉(cāng)害蟲(chóng)檢測(cè)提供了新途徑.

[1] 張紅濤,胡玉霞,邱道尹.儲(chǔ)糧害蟲(chóng)檢測(cè)現(xiàn)狀[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2006(3):67-80.

[2] 李興奎,魯玉杰,仲建鋒,等.儲(chǔ)糧害蟲(chóng)檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)展 [J].糧食流通技術(shù),2007(3):70-78.

[3] 陳平,李元武.紅外線報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)在項(xiàng)目管理中的應(yīng)用[J].浙江建筑,2007(2): 34-56.

RESEARCH AND APPL ICATION OF INFRARED TECHNOLOGY IN GRA IN INSECT DETECTION

WANG Hong-min,ZHANG Yuan,L IAN Fei-yu,FU Mai-xia,WAN Guo-guo
(School of Infor m ation Science and Engineering,Henan Univesity of Technology,Zhengzhou450001,China)

The application of infrared technology in the grain insect detection is a new application area.The practical test shows that a grain insect trapper designed on the basis of the infrared correlation technology has high accuracy and high movability,and can be used for analyzing and processing images.

infrared correlation;grain insect;detection

TS210;TP302

B

1673-2383(2010)03-0080-02

2010-03-15

王紅民(1973-),男,河南許昌人,碩士研究生,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò).