發(fā)布時間：2018-04-01 18:54

  本文選題：蘋果霉心病　切入點：透射光譜　出處：《西北農(nóng)林科技大學》2017年碩士論文

【摘要】：蘋果種植在我國水果產(chǎn)業(yè)體系中占有非常大的比重,據(jù)統(tǒng)計,2015年中國蘋果種植面積3500萬畝左右,產(chǎn)量達3968.4萬噸,占世界蘋果產(chǎn)量的50%以上。但是由于蘋果霉心病等病害的影響,我國蘋果的整體質(zhì)量不高,調(diào)查顯示,2013-2014年陜西、山西等蘋果產(chǎn)區(qū)蘋果采前落果非常嚴重,每畝落果高達1000-2000斤,造成了巨大的經(jīng)濟損失。目前針對這一產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,相關學者開展了大量的蘋果霉心病無損檢測技術研究,取得了一定的研究成果。其中基于可見/近紅外光譜的無損檢測技術為最主要的一種檢測方式,但是目前的研究成果多數(shù)尚處于實驗室階段,成本高昂且難以大量投入使用,對于蘋果產(chǎn)中的霉心病無損檢測研究涉及甚少。本文基于窄帶LED光源的透射光譜檢測原理,設計了一種以MSP430為核心的夾持式蘋果霉心病檢測設備,以雙特征波長的透射光強度建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的蘋果霉心病判別模型,可用于蘋果產(chǎn)中和采后的霉心病無損檢測,為不同區(qū)域蘋果霉心病發(fā)病狀況的調(diào)查及蘋果分類采收提供了一種可行的解決方案,有利于蘋果生產(chǎn)過程中對霉心病針對性的前期防治。本文完成的主要工作及取得的結(jié)論如下:(1)分析了蘋果霉心病的發(fā)病特征,確定了透射光譜檢測的檢測方式。根據(jù)光譜透射中光的吸收理論,確定了透射光強度的影響因子為蘋果果徑和霉心病病變物質(zhì)�；谔O果可見/近紅外透射光譜采集平臺采集的透射光譜,結(jié)合蘋果的霉心病發(fā)病狀況和蘋果直徑,利用MATLAB相關性分析提取了與蘋果霉心病相關系數(shù)最大的特征波長為700nm~720nm,同時考慮到蘋果直徑大小對透射光光程的影響,提取出了與蘋果直徑最相關的特征波段800nm~820nm作為夾持式蘋果霉心病檢測設備的參考波段。(2)設計實現(xiàn)了夾持式蘋果霉心病檢測設備的整體機構(gòu)。設備由夾持檢測機構(gòu)和手動控制閘通過連接桿連接組成。夾持檢測機構(gòu)設計為兩個半球狀爪,球型爪上分別搭載LED光源和光電檢測傳感器,球型爪閉合時光源與光電傳感器位置固定,保證光源發(fā)射的光透過蘋果后被光電檢測傳感器垂直接收;手動控制閘用于控制夾持檢測機構(gòu)的開閉狀態(tài),整體機械結(jié)構(gòu)為蘋果霉心病檢測提供了載體。(3)設計實現(xiàn)了夾持式蘋果霉心病檢測設備的硬件電路和軟件程序�；谒x蘋果霉心病的相關特征波段和參考波段,分別選用了中心波長為710nm和810nm的窄帶LED作為檢測光源,結(jié)合FDS1010光電檢測傳感器和ADS1115采樣模塊,完成了以MSP430單片機為核心處理器的硬件電路設計,并根據(jù)MSP430開發(fā)平臺設計了設備的軟件運行流程,實現(xiàn)了設備的透射光強檢測。(4)建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的扶風富士蘋果霉心病判別模型。通過搭建的夾持式蘋果霉心病檢測設備,采集了試驗蘋果的雙波段透射光的強度,利用MATLAB軟件訓練出滿意的神經(jīng)網(wǎng)絡,導出BP網(wǎng)絡的權(quán)值矩陣和閾值矩陣,結(jié)合中間變量,根據(jù)網(wǎng)絡傳遞函數(shù)換算出可用于MSP430單片機的蘋果霉心病判別公式。利用搭建的夾持檢測裝置,對扶風45個富士樣本進行霉心病判別準確率測試,其中霉心病果判別準確率為77.8%,整體判別準確率為88.9%。(5)測試了夾持式蘋果霉心病檢測裝置的性能,測試結(jié)果表明,單個蘋果檢測時間為1~1.5s,裝置待機狀態(tài)下功率為1.57W,檢測狀態(tài)下功率為8.95W,采用容量為5000mAH,工作電壓為24V的鋰電池供電,在滿足其穩(wěn)定性的情況下(電池電量大于50%),可持續(xù)工作8h以上。
[Abstract]:Based on the principle of visible / near infrared spectroscopy , this paper presents a method for detecting apple ' s heart disease . ( 4 ) Based on BP neural network , the discrimination model of apple mould heart disease of Fufeng Fuji apple was established . The intensity of two - band transmitted light of experimental apple was measured by using the built - up clamping detection device . The accuracy rate of the test for 45 Fuji samples was determined by MATLAB software . The test results showed that the accuracy of the test for 45 Fuji samples was 1 . 57W , the power in the detection state was 8.95W , the operating voltage was 5000mAH and the working voltage was 24 V .

【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP274;S436.611

【參考文獻】

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本文編號：1696827