红外线技术在粮仓害虫检测中的研究与应用

王红民,张 元,廉飞宇,付麦霞,万果果

(河南工业大学信息科学与工程学院,河南郑州 450001)

红外线技术在粮仓害虫检测中的研究与应用

王红民,张 元,廉飞宇,付麦霞,万果果

(河南工业大学信息科学与工程学院,河南郑州 450001)

红外线技术在粮仓害虫检测中的应用是红外线技术应用的新领域.经实际测试,应用红外线对射技术设计的粮仓害虫捕捉器不仅准确率高、可移动性强,而且可进行图像分析和处理,为粮仓害虫检测提供了新途径.

红外线对射;粮仓害虫;检测

0 前言

近年来,红外线技术在粮食方面的应用越来越广,但是在粮仓害虫检测中的应用却是一个新方向.打过“小虫子偷钻石”小游戏的人都知道,当小虫子阻断红外线射线时,就会发出报警.笔者就是利用这一原理设计粮仓害虫检测系统,这对无虫害粮食存储有重要意义.

1 红外线对射系统分析

1.1 红外线对射装置的工作原理

红外对射装置由一个接收器、一个发射器组成,具有探测距离远、抗干扰能力强等优点,在安防系统中具有广泛应用.它的发射端能发射红外线,而接收端能接收红外线.如果当有物体阻断红外线时,接收端会发出信号,报警主机会接收信号而产生报警.其电路图如图 1所示.

图1 红外对射装置电路图

1.2 红外线对射系统的抗干扰性

当一个物体比被保护的区域要小时则不会发生报警,对红外线对射系统来说,要提高粮仓害虫检测的准确性就必须减小被保护的区域 (可以通过调节对射设备来改变红外线光束大小或多少).

2 粮仓害虫检测系统设计

2.1 粮仓害虫检测系统的功能图设计

为了实现较好的系统整体性能,捕捉器设计成一个矩阵形式,每个捕捉杆里面可以设置一个或多个捕捉器,这样多个捕捉杆就形成了一个捕捉器矩阵,系统功能图如图 2所示.

图2 系统功能图

2.2 粮仓害虫检测系统的捕捉器设计

粮仓害虫检测系统的关键是捕捉器的设计,它关系到粮仓害虫检测系统的性能.为了提高害虫检测的准确性以及捕捉的灵活性,设计了如图3所示的捕捉器.

图 3中:首先,设计了一个钢制捕捉杆,捕捉杆的下部设计为箭头形,以提高检测的灵活性;其次,在捕捉杆的不同高度位置安装一个或多个捕捉器,用来对粮仓的不同深度进行检测;在捕捉器之间设计有供害虫进入并按一定角度向下倾斜的捕捉孔,捕捉孔中安装有于用除尘的细纱布;最后,在捕捉杆的外部设计防护罩,以便当捕捉杆插入粮食内部时,粮食颗粒能进入捕捉孔,捕捉杆插入后,拔出防护罩,露出捕捉孔。若要增加捕捉器与粮食的接触面积,可以增加捕捉器中间部分的宽度,形成一个上大下小的圆台,这样既可增加接触面积,又可提高检测精度 (这是由于下底面积较小,红外线容易被害虫阻断,从而产生报警)。另外,如果捕捉杆过长,可设计为组合杆,以方便使用。

图3 捕捉器设计图

2.3 系统的进一步设计

如果想进一步研究害虫的情况,可以在每个捕捉器上方设置一个分辨率高的小型摄像头以便在报警主机发生报警时能及时采集害虫的图像,进而对图像进行分析处理.同时,可以把温度传感器和湿度传感器置入捕捉杆中,用于检测不同深度粮食的温度、湿度.

3 粮仓害虫检测系统的应用实例

以粮食储备库 0595仓库为例,由于仓库面积大,深度大约 7 m,因此采用 4个捕捉杆,分别在每个捕捉杆里2 m、4 m、6 m位置处设置3组捕捉器.首先,把捕捉杆插进粮仓,并缓慢地拔出防护罩,受重力影响,麦子不会进入捕捉孔较深的部位;然后,将捕捉杆通过串行线连接至总线扩展模块;最后,将总线扩展模块连接到报警主机,并进一步连接计算机和打印机.设备连接如图 4所示.

图4 粮仓害虫检测系统设备连接图

系统硬件的选用:总线扩展模块选用BOSCH的DS7436,它是双总线模块,两条总线是独立工作的,其中一条总线出现故障不会影响另一条总线的正常工作;报警主机选用与 DS7436兼容的BOSCH DS7400xi—CH I,它具有以下特点:拥有 8个自带防区,可通过总线扩展至 248个防区,支持无线防区/操作,多种类型的报警输入和本地报警输出;数据接口采用 PC5401,性能参数:支持第3方的双向 RS-232指令,支持实时防区状态,消耗电流为 35 mA;打印机接口模块采用 PC5400,模块性能参数:支持串行打印机,消耗电流为 65 mA,直接输出,不需要编程.

系统安装完成后,经过一段时间,发生了报警,通过总线扩展模块找到相应的捕捉杆,拔出捕捉杆,打开捕捉器,发现在中间的捕捉器中有麦蛾害虫.通过这一试验,验证了该系统的高效性.

4 结论

经实际粮仓应用,采用红外线技术检测粮仓害虫的方法效果明显、精确度高,而且可移动性强,适合实际应用.该方法的应用不仅拓宽了红外线技术的应用领域,也为粮仓害虫检测提供了新途径.

[1] 张红涛,胡玉霞,邱道尹.储粮害虫检测现状[J].河南农业科学,2006(3):67-80.

[2] 李兴奎,鲁玉杰,仲建锋,等.储粮害虫检测技术研究现状及应用进展 [J].粮食流通技术,2007(3):70-78.

[3] 陈平,李元武.红外线报警监控系统在项目管理中的应用[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

王红民(1973-),男,河南许昌人,硕士研究生,研究方向为计算机网络.