[发明专利]一种基于颜色传感器的水果成熟度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及水果表面颜色的识别、无线数据传输技术应用领域，所述方法用于远程监测果场水果成熟度。 

背景技术

中国农产品资源非常丰富，水果种类繁多，但采摘贮存技术落后而引起的腐烂变质和品质下降，每年造成的损失严重。现在，农业生产管理的信息化还不高，如：水果成熟期，果农需及时了解水果的成熟情况，方便采摘，避免水果过熟而腐烂，但由于现在的农业生产在这方面还不能有效地实现信息化和智能管理水果成熟度，因此增加了果农的管理成本和减少了果农的正常收入。所以实现农业生产自动化尤为紧迫，其中水果成熟程度远程监测显得更加重要。 

国内外，用于检测水果成熟度的仪器很少，而且没有统一的检测标准，目前水果成熟度的判断方法主要有几种如：色泽、硬度、化学物质含量等。传统采用的有损检测水果成熟度，会对水果造成伤害，而且成本比较高，不利于在果农推广。由于传统的检测装置智能化不足，需要操作人员实地对水果进行检测，增加果农的管理成本，也不利于农业生产管理的信息化。特别是规模化农业生产需求，每个果农需要管理植物果树很多，难于做到24小时巡查。 

现代农业应该具有先进远程中心控制室，可以为果农提供一些果树、水果生长信息，方便管理，特别是对水果成熟度监测。 

发明内容

本发明的目的是为了克服传统的水果成熟度检测装置成本高、智能化、网络低和现代农业信息化管理水平低等不足。本发明提供一种水果成熟度检测方法，该检测方法不仅可以方便检测出水果成熟度，而且能够实现现代农业的分片管理，提高农业现代化和信息化水平，降低果农的管理成本，具有成本低和智能化的特点。本方法主要通过把TCS3200D和CC2430无线单片机组成的嵌入式无线采集终端放置在每个片区的植物水果枝条上，传感器输出的信号经过调理、数字化、修正获得水果表皮颜色参数，数据通过低功耗无线发送，经Zigbee路由器转发到Zigbee协调器，Zigbee协调器通过串口发送到控制中主机，控制主机通过综合分析，监测每个分区水果的成熟情况，预测水果的成熟快慢，方便果农及时采摘。控制主机还可以通过传送回来的EQ(Energy Quality)信息分析得出各个节点的工作状态的情况，实现节点能量监测报警。 

本发明所涉及一种利用水果表皮颜色进行推断、具有无线传输功能的水果成熟程度检测方法，其详细步骤包括： 

(1)TCS3200D模块与CC2430无线单片机组成的嵌入式无线采集终端设备安装在水果枝条上，嵌入式无线采集终端放在水果旁，用于收集水果的颜色参数和所处环境的温度参数。 

(2)TCS3200D模块的输出的是频率值，需通过CC2430无线单片机设置计数器方式采集频率值，得到R、G、B颜色参数，与白平衡所得出的三个调整参数进行对比分析，实现颜色的识别。 

(3)CC2430无线单片机内部集成的温度传感器输出的是模拟信号，经调理、模数转换成数字信号，再经过误差补偿处理，得到温度参数。结合颜色参数，综合分析，可以预测水果成熟快慢的趋势。 

(4)嵌入式无线采集终端、Zigbee路由器由两节1.5V电池供电，路由器安装在几个嵌入式无线采集终端几何中心线上，这样可以减少路由器的数量和提高路由器的转发信息的效率。 

(5)Zigbee协调器安装在控制主机，通过串口与控制主机连接，负责整个系统网络的组网，并向控制主机提供植物水果成熟度信息和嵌入式无线采集终端和Zigbee路由器的运行情况。 

本发明公开的水果成熟度监测和趋势预测方法，采用成本低廉、分辨率高的颜色传感器，基于Zigbee技术，采用CC2430无线单片机具有功耗小、体积小、处理能力强大、执行效率高等优点，该检测方法真正实现了低成本、低功耗，实用性强，并具有较好稳定性和强大的可扩展性。特别适合应用于无线传感器监测领域，该方法及相关系统在水果成熟度监测的应用，将大大提高现代农业的自动化水平，有效降低果农管理成本，应用前景广阔。 

本发明相对现有技术具有如下的优点和有益效果： 

(1)通过应用颜色传感器TCS3200D测量植物水果的R、G、B参数，实现了不同温度环境下对水果成熟度实时监测； 

(2)TCS3200D模块输出为频率值，本发明使用频率测量。使用频率测量、脉冲计数或综合技术可获得最大的分辨率和精度；非常适于缓慢变化或连续的光信息，并且适于读取超过短周期定时的平均光信息；