黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，包括：主控芯片模塊、電源模塊、圖像傳感器模塊、液晶顯示模塊、無線串口模塊、按鍵設(shè)置模塊、顏色傳感器模塊、光照強(qiáng)度傳感器模塊和上位機(jī)，主控芯片模塊與顏色傳感器模塊、按鍵設(shè)置模塊、光照強(qiáng)度傳感器模塊、電源模塊和液晶顯示模塊連接；電源模塊與所述圖像傳感器模塊連接；所述圖像傳感器模塊與所述無線串口模塊連接，所述無線串口模塊與所述上位機(jī)無線連接；主控芯片模塊與所述無線串口模塊連接，本實用新型的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)輕巧便利的實現(xiàn)植物生長狀況的快速檢測，然后利用上位機(jī)強(qiáng)大處理功能，對檢測裝置檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，從而實現(xiàn)植物病害狀況快速準(zhǔn)確的測量。
【專利說明】
黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于診斷系統(tǒng)領(lǐng)域，具體來說涉及一種黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著植物栽培行業(yè)的不斷興起，各種植物病害問題也尤為突出。黃瓜屬于時令蔬菜，為了使黃瓜不受氣候的影響，常采用溫室大棚來種植黃瓜，溫室大棚溫和濕潤的氣候滋生了各種微生物，因此誘發(fā)了黃瓜苗的各種病害問題，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。若能在黃瓜感染病害的早期就將其檢測出來，采用合理的措施進(jìn)行處理，便可以降低病害對作物的危害。植物生長狀況的檢測技術(shù)多種多樣，目前，國內(nèi)外常采用的方法有植物電原理，依據(jù)植物的電特性來判斷植物的生長狀況;機(jī)器視覺和圖像處理技術(shù)，是利用圖像采集裝置將植物的圖片采集出來，并對圖像進(jìn)行處理，得出植物的RGB值，由于植物的RGB值與植物的葉綠素含量有關(guān)，而植物的葉綠素含量又與植物的生長狀況有關(guān)，因此可以作為植物生長狀況的判斷依據(jù);光譜分析技術(shù)是依據(jù)元素的特征光譜來檢測植物某種元素的含量，依次來判斷植物的生長狀況;葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)是利用葉綠素的熒光效應(yīng)來檢測植物的葉綠素含量，從而實現(xiàn)植物的生長狀況的檢測；化學(xué)分析法，依據(jù)化學(xué)試劑提取植物中的葉綠素，并加以測量，以此來判斷植物的生長狀況。
[0003]但是，上述方法各有不足，其中，植物電原理對信號處理系統(tǒng)有極高的要求，外部的噪聲干擾比較大；圖像處理技術(shù)偏于植物外部生長狀況的分析，反映內(nèi)部的信息比較少；光譜分析技術(shù)能夠很好的測量出植物的營養(yǎng)成分，但植物的生理狀況不能很好的反映出來;葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)可以很好的檢測植物的動態(tài)生長特性，但儀器復(fù)雜，價格昂貴，需要有專業(yè)的理論知識為基礎(chǔ);采用化、分子生物學(xué)的方法進(jìn)行檢測，對于單株檢測，具有很高的準(zhǔn)確性，但是，成本較高，檢測周期比較長，還需要專業(yè)的檢測人員，不適合在田間操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是提供一種黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，該黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)可對植物的生長信息進(jìn)行采集。
[0005]為此，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，包括:主控芯片模塊、電源模塊、圖像傳感器模塊、液晶顯示模塊、無線串口模塊、按鍵設(shè)置模塊、顏色傳感器模塊、光照強(qiáng)度傳感器模塊和上位機(jī)，
[0007]所述主控芯片模塊與所述顏色傳感器模塊連接，用于讀取所述顏色傳感器模塊的RGB數(shù)字信號；
[0008]所述主控芯片模塊與所述光照強(qiáng)度傳感器模塊連接，用于讀取所述光照強(qiáng)度傳感器模塊的光強(qiáng)數(shù)字信號；
[0009]所述主控芯片模塊與按鍵設(shè)置模塊連接，用于接收所述按鍵設(shè)置模塊的信息；
[0010]所述主控芯片模塊與電源模塊和液晶顯示模塊分別連接;所述電源模塊與所述圖像傳感器模塊連接;所述上位機(jī)與所述無線串口模塊無線連接，所述無線串口模塊與所述圖像傳感器模塊連接，用于通過所述無線串口模塊讀取所述圖像傳感器模塊的數(shù)據(jù)；
[0011]所述主控芯片模塊與所述無線串口模塊連接，用于通過所述無線串口模塊向所述上位機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述主控芯片模塊通過IIC協(xié)議控制光照強(qiáng)度傳感器模塊。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述主控芯片模塊為STC89S52單片機(jī)。[〇〇14]在上述技術(shù)方案中，所述圖像傳感器模塊為PTC08串口攝像頭模塊。[〇〇15]在上述技術(shù)方案中，所述光照強(qiáng)度傳感器模塊為TSL2561光強(qiáng)傳感器。[〇〇16]在上述技術(shù)方案中，所述顏色傳感器模塊為TCS230芯片。[〇〇17]在上述技術(shù)方案中，所述無線串口模塊為E14-TTL。[〇〇18]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)輕巧便利的實現(xiàn)植物生長狀況的快速檢測，然后利用上位機(jī)強(qiáng)大的處理功能，對檢測裝置檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理， 從而實現(xiàn)植物病害狀況快速準(zhǔn)確的測量。【附圖說明】

[0019]圖1為本實用新型的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中，1為顏色傳感器模塊，2為按鍵設(shè)置模塊，3為光照強(qiáng)度傳感器模塊，4為電源模塊，5為主控芯片模塊，6為液晶顯示模塊，7為上位機(jī)，8為無線串口模塊，9為圖像傳感器模塊?！揪唧w實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說明。[〇〇22]如附圖1所示，包括:主控芯片模塊5、電源模塊4、液晶顯示模塊6、圖像傳感器模塊 9、無線串口模塊8、按鍵設(shè)置模塊2、顏色傳感器模塊1、光照強(qiáng)度傳感器模塊3和上位機(jī)7。主控芯片模塊5與顏色傳感器模塊1連接，用于讀取顏色傳感器模塊1的RGB數(shù)字信號，其中，顏色傳感器模塊1用來測量黃瓜苗葉片的RGB值，主控芯片利用其兩個定時器來處理顏色傳感器模塊輸入的數(shù)字信號。
[0023]主控芯片模塊5與光照強(qiáng)度傳感器模塊3連接，主控芯片模塊5通過IIC協(xié)議控制光照強(qiáng)度傳感器模塊3，用于讀取光照強(qiáng)度傳感器模塊3的光數(shù)字信號;其中，光照強(qiáng)度傳感器模塊可建立黃瓜苗葉片的葉綠素含量模型;利用黃瓜苗葉片的近紅外和紅光的透射光強(qiáng)建立SPAD模型，從而估計出黃瓜苗葉片的葉綠素含量，近紅外和紅光光源可以由4個LED燈提供(通過濾光片)。[〇〇24]主控芯片模塊5與按鍵設(shè)置模塊2連接，用于接收按鍵設(shè)置模塊2的信息;主控芯片模塊5與電源模塊4和液晶顯示模塊6分別連接。
[0025]電源模塊4與圖像傳感器模塊9連接;上位機(jī)7與無線串口模塊8無線連接，無線串口模塊8與圖像傳感器模塊9連接，上位機(jī)7通過無線串口模塊8讀取圖像傳感器模塊9的數(shù)據(jù)。對于大面積的黃瓜苗，若采用顏色傳感器模1進(jìn)行單株的檢測，費(fèi)時費(fèi)力，因此，選擇采用圖像傳感器模塊對黃瓜苗生長時的圖像進(jìn)行采集，然后利用MATLAB進(jìn)行圖像分割處理， 可以得出簡單的結(jié)論(即對大面積黃瓜苗中感染病害的黃瓜苗進(jìn)行定位)，然后利用顏色傳感器模塊I和光照強(qiáng)度傳感器模塊對該定位的感染病害黃瓜苗進(jìn)行精確的測量。
[0026]主控芯片模塊5與無線串口模塊8連接，主控芯片模塊5通過無線串口模塊8向上位機(jī)7傳輸數(shù)據(jù)。
[0027]本實用新型的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)的工作過程為:
[0028]上位機(jī)通過無線串口模塊控制圖像傳感器模塊對感染病害的黃瓜苗進(jìn)行檢測，上位機(jī)通過無線串口模塊讀取圖像傳感器模塊9的圖像;主控芯片模塊利用顏色傳感器模塊I和光照強(qiáng)度傳感器模塊3分別對感染病害的黃瓜苗的參數(shù)進(jìn)行檢測，檢測后主控芯片模塊讀取顏色傳感器模塊I和光照強(qiáng)度傳感器模塊3的數(shù)字信號，并通過無線串口模塊將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)7 ο上位機(jī)7利用MATLAB進(jìn)行處理，從而建立黃瓜苗的病害數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫存入該上位機(jī)7。再一次利用圖像傳感器模塊9、顏色傳感器模塊I和光照強(qiáng)度傳感器模塊3對栽培的黃瓜苗進(jìn)行檢測，上位機(jī)7讀取數(shù)據(jù)，上位機(jī)7調(diào)用MATLAB中的數(shù)據(jù)處理程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，并與數(shù)據(jù)庫中的病害數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而判斷出黃瓜苗是否感染病害。
[0029]其中，上位機(jī)采用VB.NET進(jìn)行開發(fā)，里面存儲了黃瓜苗的病害數(shù)據(jù)，可以對圖像傳感器模塊發(fā)送指令來獲取圖片。MATLAB利用圖像分割函數(shù)將不同顏色的區(qū)域分割出來。
[0030]主控芯片模塊選擇STC89C52單片機(jī)，STC89S52單片機(jī)是一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有寬工作電壓以及較強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
[0031 ]圖像傳感器模塊選擇PTC08串口攝像頭模塊，PTC08串口攝像頭模塊屬于CMOS型傳感器，圖像像素30萬，像素尺寸為5.6um*6.6um，輸出的圖片格式為標(biāo)準(zhǔn)的JPEG格式；白平衡、曝光和增益都是自動處理的；可視角度為120°，監(jiān)視距離為10?15m，均可以手動調(diào)節(jié)。工作電壓為5V，工作電流為75mA，功耗相對比較低；通訊方式為標(biāo)準(zhǔn)的RS232方式(若使用TTL電平只需要去除MAXA232芯片即可)，最大傳輸速率為115200bps。
[0032]光照強(qiáng)度傳感器模塊為TSL2561光強(qiáng)傳感器，TSL2561光強(qiáng)傳感器是將光轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出，可采用IIC接口，該電路集成了一個響應(yīng)紅外的光敏二極管和AD轉(zhuǎn)換電路，兩個不同的感光波長范圍(300?IlOOnm和500?IlOOnm)。特別的，該芯片提供20bit動態(tài)范圍近-試光響應(yīng)的能力。具有超小的封裝(1.25mmX1.75mm)，超低的功耗，約為0.75mW;能夠抑制光照波動，抑制的波動范圍為50Hz?60Hz。
[0033]顏色傳感器模塊為TCS230芯片，TCS230芯片是TAOS公司的產(chǎn)品，屬于可編程的彩色光向頻率的轉(zhuǎn)換，其將光電二極管和電流頻率轉(zhuǎn)換器集成在了一個CMOS電路上，并且配有三原色的濾光器。在該芯片上共集成了 64個光電二極管，共分為四組，16個配有紅色的濾光器、16個配有綠色的濾光器、16個配有藍(lán)色的濾光器以及16個沒有配置濾光器的光電二極管，且測量相同顏色的光電二極管是并聯(lián)的和均勻地分布是誤差大大的減弱。該芯片的輸出是數(shù)字量，頻率輸出范圍為2Hz?500KHZ，而且用戶可以通過控制編程引腳來控制輸出的比例因子(100%、20%和2%)。工作電壓為2.7￥?5￥。
[0034]無線串口模塊為E14-TTL，E14-TTL的傳輸?shù)闹行念l率為2.4GHZ，屬于TTL電平的串口通訊模塊(通訊電壓為2.5V?5.2V)，波特率可進(jìn)行選擇，范圍為1200bps?115200bps，工作電壓為3.0V?5.5V;傳播距離最遠(yuǎn)可達(dá)2.4Km，適合本實用新型黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)的使用范圍。而且，該模塊的通訊方式可以通過上位機(jī)進(jìn)行配置，選擇合適與自己的通訊方式。
[0035]液晶顯示模塊可以為^:012864兒0)12864的分辨率為128/64，且?guī)в兄形淖謳?內(nèi)涵8192個128X64點(diǎn)的漢字)，還帶有128個16X8點(diǎn)的ASCII，可以顯示4行，在顯示漢字時，每行顯示8個漢字，也可以顯示16個ASC n，且具有圖形顯示功能。
[0036]按鍵設(shè)置模塊可以設(shè)計三個獨(dú)立按鍵，分別用來進(jìn)行功能的選擇、消除和發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0037]以上對本實用新型做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本實用新型的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動的等同替換均落入本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括:主控芯片模塊(5)、電源模塊(4)、圖 像傳感器模塊(9)、液晶顯示模塊(6)、無線串口模塊(8)、按鍵設(shè)置模塊(2)、顏色傳感器模 塊(1)、光照強(qiáng)度傳感器模塊(3)和上位機(jī)(7)，其中，所述主控芯片模塊(5)與所述顏色傳感器模塊(1)連接，用于讀取所述顏色傳感器模塊 (1)的RGB數(shù)字信號；所述主控芯片模塊(5)與所述光照強(qiáng)度傳感器模塊(3)連接，用于讀取所述光照強(qiáng)度傳 感器模塊(3)的光數(shù)字信號；所述主控芯片模塊(5)與按鍵設(shè)置模塊(2)連接，用于接收所述按鍵設(shè)置模塊(2)的信 息；所述主控芯片模塊(5)與電源模塊(4)和液晶顯示模塊(6)分別連接;所述電源模塊(4) 與所述圖像傳感器模塊(9)連接;所述上位機(jī)(7)與所述無線串口模塊(8)無線連接，所述無 線串口模塊(8)與所述圖像傳感器模塊(9)連接，用于通過所述無線串口模塊(8)讀取所述 圖像傳感器模塊(9)的數(shù)據(jù)；所述主控芯片模塊(5)與所述無線串口模塊(8)連接，用于通過所述無線串口模塊(8) 向所述上位機(jī)(7)傳輸數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述主控芯片模塊(5) 通過IIC協(xié)議控制光照強(qiáng)度傳感器模塊(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述主控芯片模塊 為STC89S52單片機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像傳感器模塊 (9)為PTC08串口攝像頭模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述光照強(qiáng)度傳感器模 塊(3)為TSL2561光強(qiáng)傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述顏色傳感器模塊 (1)為TCSMO芯片。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的黃瓜葉部病害診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述無線串口模塊(8) 為E14-TTL。
【文檔編號】G01N21/17GK205719943SQ201620465329
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】常若葵, 王遠(yuǎn)宏, 馬會超, 劉華, 劉萌允
【申請人】天津農(nóng)學(xué)院