烟虫人工智能检测系统的制作方法

本实用新型涉及工业设备技术领域，尤其涉及烟虫人工智能检测系统。

背景技术：

卷烟是一种可吸食性的食品，随着消费者健康意识的逐渐增强，产品质量安全已成为消费者关注重点之一，在卷烟生产阶段当卷烟受到烟虫的侵害，卷烟的品质会造成很大的影响。由于卷烟遭虫害后，其虫尸、虫卵、虫粪及丝状物污染烟支，吸食会产生恶臭味，不仅影响卷烟产品内在品质，而且将导致消费者满意度和市场率的降低，并可能引起索赔纠纷案件。同时卷烟包装材料被虫蛀孔后，也将影响外观质量。因此，有效防虫和烟虫检测至关重要。

烟虫作为一种有害物质对卷烟的影响是较大的,消费者对虫蛀的卷烟非常反感,所以卷烟生产企业应加强烟虫的防治,从烟虫检测数量分析,在不同季节和不同部位烟虫的检测量是不同的,根据检测分析结果,适时进行烟虫消杀,是确保卷烟质量的重要手段。

现有的烟虫分析是通过人去现场打开每个盒子，数一数沾虫板上的虫子并在纸上记录下来，车间面积大沾虫板分布广，这种方式耗时耗力且没法整体分析结果和记录。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了烟虫人工智能检测系统，采用嵌入式系统集成摄像头、无线传输方法的技术设计，解决了传统人工烟虫检测耗时、耗力，且工作效率低下的技术问题，达到了通过人工智能分析方法可直接观测结果，省时省力的技术效果；采用mcu单元、gprs模块、数字摄像头等总分总模块化设计方法，解决了系统复杂、管理困难的技术问题，达到了整个烟虫监测系统设备分工明确、管理维护简单的技术效果；采用了人工智能图像识别分析的技术设计，有效避免了人工长时间查看虫板产生的视觉疲劳而分析错误，达到了自动分析、智能记录、数据自行整理储存、保证准确率的技术效果；采用gprs网络无线连接、联网式无线智能传输管理的技术设计，解决了布线复杂、易受干扰的技术问题，使本设备达到了智能、有规划、合理地监测效果。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括车间、诱虫监控板、gprs终端、internet网络和gprs网络；车间内安装有一个gprs终端和若干个诱虫监控板，若干个诱虫监控板通过gprs终端连接在gprs网络上；gprs网络一端与internet网络交互，一端连接有监控手机；internet网络上连接有远程控制平台；

诱虫监控板包括诱虫板和无线图像采集装置；诱虫板安装在无线图像采集装置下侧；诱虫板为板状结构，诱虫板上涂抹有透明胶；透明胶上涂抹有若干滴诱虫膏；无线图像采集装置为箱式结构，无线图像采集装置包括电路板、电池、数字摄像头和天线；电路板安装在无线图像采集装置的内部，天线安装在无线图像采集装置的顶端；电池和数字摄像头安装在电路板上；数字摄像头的摄像端对准诱虫板；

进一步优化本技术方案，所述的电路板包括mcu单元、信号处理通道、gprs模块、电源模块、控制输出模块和蓝牙模块；mcu单元的i/o口连接有gprs模块和存储器，mcu单元通过gprs模块并行连接有蓝牙模块；mcu单元一侧连接有信号处理通道，信号处理通道的输入端连接有传感器；mcu单元的另一侧连接有控制输出模块，控制输出模块的输出端连接有显示屏；电源模块的输出侧连接mcu单元的电源脚，电源模块的输入侧连接电池；mcu单元通过gprs模块连接gprs终端；

进一步优化本技术方案，所述的天线的输入端安装在gprs模块的信号输出端；

进一步优化本技术方案，所述的传感器包括温度传感器和湿度传感器；

进一步优化本技术方案，所述的信号处理通道包括滤波放大电路和a/d转换电路；滤波放大电路的输入端连接温度传感器和湿度传感器的输入端；滤波放大电路的输出端连接a/d转换电路的输入端；a/d转换电路的输入端的输出端连接mcu单元；

进一步优化本技术方案，所述的mcu单元为stm32f103rbt6芯片，控制输出模块为tft_ili9341芯片；控制输出模块的db脚连接mcu单元的pb脚；控制输出模块的cs脚连接mcu单元的pc9脚；控制输出模块的rd脚连接mcu单元的pc10脚；控制输出模块的wr脚连接mcu单元的pc11脚；控制输出模块的rs脚连接mcu单元的pc12脚；控制输出模块的rst脚连接mcu单元的pc8脚；

进一步优化本技术方案，所述的a/d转换电路为adc0809转换电路芯片；

进一步优化本技术方案，所述的数字摄像头为ov7670摄像头；数字摄像头的数据脚连接mcu单元的pa脚；电源模块包括ams1117芯片、若干个电容和一个发光二极管；电源模块的输入电压为+5v，电源模块的输出电压为+3.3v

进一步优化本技术方案，所述的远程控制平台内部安装有图像分析软件，软件功能包括图像预处理、图像分割、图像细化与边缘检测、提取图像特征、图像特征计算、误差分析和结果输出。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、本设备采用总分值模块化的设计，烟虫检测设备任务分工明确，自动控制、自动图像处理分析、结果输出，装置结构简单、便捷；2、adc0809具有高速、高精度、低温漂、优秀的长期精度和可重复性、低功耗的特性，且具有较多串口，使本装置具有了可扩充的功能，可根据客户需要增加传感装置；3、本装置在工作时，省去了大量的人工时间，本装置在安装时以无线方式安装，不需要有线的电源自身自带电池，省去了布线的麻烦；4、本设备还可手机蓝牙近距离检测观察诱虫板状态，方便快捷；5、本装置在工作时，省去了大量的人工时间，有效避免了人工长时间查看虫板产生的视觉疲劳而分析错误。

附图说明

图1是无线传输结构图；

图2是诱虫板结构图；

图3是无线图像采集装置侧面剖视图；

图4是无线图像采集装置正视图；

图5是电路板原理结构图；

图6是信号处理通道结构图；

图7是图像人工智能识别处理流程图；

图8是mcu单元电路结构图；

图9是单片机单元电路结构图；

图10是电源模块电路结构图；

图11是信号处理通道电路结构图。

图中，1、车间；2、诱虫监控板；3、gprs终端；4、internet网络；5、gprs网络；6、远程控制平台；7、监控手机；8、诱虫板；9、透明胶；10、诱虫膏；11、无线图像采集装置；12、电路板；13、电池；14、数字摄像头；15、天线；16、mcu单元；17、传感器；18、信号处理通道；19、控制输出模块；20、显示屏；21、存储器；22、蓝牙模块；23、电源模块；24、gprs模块；25、a/d转换电路；26、温度传感器；27、湿度传感器；28、滤波放大电路。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：如图1至图11，包括车间1、诱虫监控板2、gprs终端3、internet网络4和gprs网络5；车间1内安装有一个gprs终端3和若干个诱虫监控板2，若干个诱虫监控板2通过gprs终端3连接在gprs网络5上；gprs网络5一端与internet网络4交互，一端连接有监控手机7；internet网络4上连接有远程控制平台6；

诱虫监控板2包括诱虫板8和无线图像采集装置11；诱虫板8安装在无线图像采集装置11下侧；诱虫板8为板状结构，诱虫板8上涂抹有透明胶9；透明胶9上涂抹有若干滴诱虫膏10；无线图像采集装置11为箱式结构，无线图像采集装置11包括电路板12、电池13、数字摄像头14和天线15；电路板12安装在无线图像采集装置11的内部，天线15安装在无线图像采集装置11的顶端；电池13和数字摄像头14安装在电路板12上；数字摄像头14的摄像端对准诱虫板8；

所述的电路板12包括mcu单元16、信号处理通道18、gprs模块24、电源模块23、控制输出模块19和蓝牙模块22；mcu单元16的i/o口连接有gprs模块24和存储器21，mcu单元16通过gprs模块24并行连接有蓝牙模块22；mcu单元16一侧连接有信号处理通道18，信号处理通道18的输入端连接有传感器17；mcu单元16的另一侧连接有控制输出模块19，控制输出模块19的输出端连接有显示屏20；电源模块23的输出侧连接mcu单元16的电源脚，电源模块23的输入侧连接电池13；mcu单元16通过gprs模块24连接gprs终端3；

所述的天线15的输入端安装在gprs模块24的信号输出端；所述的传感器17包括温度传感器26和湿度传感器27；

所述的信号处理通道18包括滤波放大电路28和a/d转换电路25；滤波放大电路28的输入端连接温度传感器26和湿度传感器27的输入端；滤波放大电路28的输出端连接a/d转换电路25的输入端；a/d转换电路25的输入端的输出端连接mcu单元16；

所述的mcu单元16为stm32f103rbt6芯片，控制输出模块19为tft_ili9341芯片；控制输出模块19的db脚连接mcu单元16的pb脚；控制输出模块19的cs脚连接mcu单元16的pc9脚；控制输出模块19的rd脚连接mcu单元16的pc10脚；控制输出模块19的wr脚连接mcu单元16的pc11脚；控制输出模块19的rs脚连接mcu单元16的pc12脚；控制输出模块19的rst脚连接mcu单元16的pc8脚；

所述的a/d转换电路25为adc0809转换电路芯片；所述的数字摄像头14为ov7670摄像头；数字摄像头14的数据脚连接mcu单元16的pa脚；电源模块23包括ams1117芯片、若干个电容和一个发光二极管；电源模块23的输入电压为+5v，电源模块23的输出电压为+3.3v；

所述的远程控制平台6内部安装有图像分析软件，软件功能包括图像预处理、图像分割、图像细化与边缘检测、提取图像特征、图像特征计算、误差分析和结果输出；

本烟虫无线监测装置的具体操作步骤如下：

步骤1：分布在车间1的多个诱虫监控板2长时间处于休眠状态，只有时钟在工作；在此时间段内，此时诱虫监控板2内的诱虫板8已经通过诱虫膏10吸引烟虫附着在诱虫板8上；诱虫板8的诱虫功能实现原理为：如图2的诱虫板8结构所示，诱虫板8上涂有透明胶，并在胶上涂抹一滴诱虫膏10来引诱烟虫；当烟虫味道诱虫膏10味道时，即往诱虫板8靠拢，当烟虫飞至诱虫板8后，诱虫板8上附有的透明胶9即粘住烟虫，为实现图像采集提供了前提；

步骤2：如图1所示，当达到规定时间（可设定）或每隔一段规定时间时，诱虫监控板2被上位机，即远程控制平台6远程激活处于工作状态，即诱虫监控板2内的无线图像采集装置11电源接通，控制板通过mcu单元16控制数字摄像头14对诱虫板8进行多次（防止误差）的图像采集；

步骤3：采集完的图像经过电路板12整理收集；通过无线装置连接天线15发射出信号，此时位于车间内的gprs终端3接收此信号，如图1所示；电路板12的工作原理如下：如图5所示，为电路板12的内部结构图，其中mcu单元16为核心处理单元，其通过传感器17和数字摄像头14监测系统中各个部件的状态；其次，通过控制输出模块19控制显示屏20显示图像和烟虫数量；而mcu单元16另一侧通过蓝牙模块22和近距离连接手机；最后，mcu单元16通过gprs模块24无线连接在gprs网络3上，进而实现图像的传递，定时计算烟虫数量；而图6中，传感器17包括温度传感器26和湿度传感器27，实现对环境温度、湿度的监测；

步骤4：gprs终端3另一侧连接gprs网络，将收集的图像编号后发生至gprs网络5上，gprs网络5交互internet网络，此时图像被上传至网络上；用户可通过远程控制平台6、如pc、监控手机7等接收采集图像；

步骤5：图像被采集，但是此时图像还需处理后才能得到烟虫数量等数据结果，因此需要上位机下载本装置所附的图像识别软件，利用人工智能软件对所采集的图像进行智能识别；

步骤6：图像被上位机软件所自动下载接收；如图7所示，软件进行人工智能自动识别的步骤如下：i、图像首先进行预处理，调整颜色、对比度，并判断是否为合格图片等；ii、对图像进行分割，将无用部分（诱虫板外）进行删除，保证图片的有效性；iii、对图像进行细化和边缘检测，保证图像的清晰度方便进行图像特征的识别；iv、对图像特征进行识别，本装置为烟虫监测装置，主要观察诱虫板8的烟虫数量，因此图像特征为个体烟虫的形状，即通过提取特征，即烟虫形状来判断烟虫的数量，并对数量进行统计；v、特征计算，完成对烟虫数量的判断和计算；vi、二次特征计算，保证本装置的计算准确性；如果误差较大时，重新进行分析；vii、烟虫图片和数量结果输出；

步骤7：当每隔一段时间进行烟虫数量统计后，计算烟虫数量随时间变化而变化的曲线图，在远程控制平台上输出结果和变化曲线；

步骤8：远程控制平台控制诱虫监控板2休眠；

步骤9：用户通过远程控制平台6观测整个车间1内所有诱虫板8的烟虫数量和变化规律；或用过监控手机7下载数据观看；

本装置主要由上位机的智能分析软件分析诱虫板上的烟虫数量；省去了人员去现场采集并记录的时间，并且通过人工智能软件能够自动分析。有效避免了人工长时间查看虫板产生的视觉疲劳而分析错误。保证了结果的正确率。

其次，图8是单片机系统的电路结构图，本系统使用stm32单片机系统作为cpu芯片，其集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高的性能和价格比，大大增加了本系统的可行性和实用性；而数字摄像头14采用ov7670芯片，图像传感器，体积小，工作电压低，提供单片vga摄像头和影像处理器的所有功能。通过sccb总线控制，可以输入整帧、子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影像数据。该产品vga图像最高达到30帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。图11，本电路采用四阶带通电路作为滤波电路，有效削弱了电路中的谐波信号，保证了输出信号的质量。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。