本發(fā)明涉及一種孢子測報系統(tǒng)，具體地說就是一種脈沖云孢子自動測報系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國危害農(nóng)作物的重要病害有550多種，其中很多是由真菌引起的，一部分真菌病害主要是通過孢子在空氣中傳播對作物進(jìn)行侵染和再侵染，對作物周圍環(huán)境中的孢子相對密度的監(jiān)測，成為植物病害預(yù)測和防治的重要依據(jù)。

目前的孢子檢測的裝置存在以下缺陷，首先在孢子采集上，現(xiàn)有的孢子采集裝置有膠帶采集或者使用帶膠的圓盤式捕捉盤實(shí)現(xiàn)，但是在更換時麻煩，而且需要人工更換，不僅增加勞動，同時在人接觸后會影響孢子的檢測；第二在孢子整體檢測和數(shù)據(jù)的上傳方面，沒有一個整體的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的專利文獻(xiàn)CN 101855965 B記載了一種實(shí)現(xiàn)一體化智能孢子捕捉裝置，但是在孢子采集和處理上不能保證孢子采集的純度，在孢子采集使用的塑料捕捉帶，不能長期使用，需要更換，而且反復(fù)使用后會嚴(yán)重影響孢子的檢測的質(zhì)量，還是不能夠?qū)崿F(xiàn)對孢子的長時間智能檢測，而且檢測結(jié)構(gòu)有偏差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖云孢子自動測報系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過脈沖信號精確控制整個測報過程，并且實(shí)現(xiàn)全天候數(shù)據(jù)的實(shí)時采集和分析，節(jié)省時間和人力，更加人性化，測量精度高，智能方便。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種脈沖云孢子自動測報系統(tǒng)，包括自動噴膠裝置、孢子收集裝置、顯微拍照裝置、遠(yuǎn)程控制模塊和數(shù)據(jù)處理與上傳系統(tǒng)，其特征在于：還包括水平設(shè)置的測報平臺、設(shè)置在測報平臺上端推動玻片水平移動的玻片推進(jìn)裝置和設(shè)置在測報平臺下端推動玻片垂直移動的玻片自動加載裝置；

所述的玻片推進(jìn)裝置包括玻片推進(jìn)電機(jī)、與玻片推進(jìn)電機(jī)通過平推絲杠連接的平推滑塊，所述的平推滑塊與開有方形槽的玻片載板固定連接，所述的平推滑塊設(shè)置在與平推絲杠互相平行的導(dǎo)軌上；

所述的玻片自動加載裝置包括玻片加載電機(jī)、與玻片加載電機(jī)通過加載絲杠連接的加載滑塊，所述的加載滑塊與帶動玻片倉內(nèi)部的玻片上移的加載撥叉連接，所述的玻片移出玻片倉到達(dá)測報平臺的固定位置處設(shè)置有限位開關(guān)A。

作為優(yōu)化，所述的自動噴膠裝置包噴槍和設(shè)置在噴槍下端位置水平設(shè)置的接近快關(guān)。

作為優(yōu)化，所述的孢子收集裝置包括位于測報平臺上端的孢子收集倉和位于測報平臺下端的鼓風(fēng)倉。

作為優(yōu)化，所述的顯微拍照裝置包括顯微鏡和調(diào)節(jié)顯微鏡上下移動的調(diào)節(jié)電機(jī)、調(diào)節(jié)絲杠、調(diào)節(jié)滑塊，所述的調(diào)節(jié)滑塊的上下端位置分別設(shè)置有限位開關(guān)B。

作為優(yōu)化，所述的測報平臺位于玻片加載位置、玻片噴膠位置、孢子收集位置和顯微拍照位置均設(shè)置有起精確定位和控制的接近開關(guān)，所述的接近開關(guān)均與遠(yuǎn)程控制模塊連接，所述的遠(yuǎn)程控制模塊還與通玻片推進(jìn)電機(jī)、玻片加載電機(jī)、鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)電機(jī)、限位開關(guān)A和限位開關(guān)B連接。

作為優(yōu)化，所述的測報平臺位于玻片倉的位置開有供玻片上移的開口，所述的玻片載板上設(shè)置有與玻片大小相同的方形槽。

作為優(yōu)化，所述的孢子收集倉上設(shè)置有均勻分布的通孔。

作為優(yōu)化，所述的測報平臺的下端與顯微鏡相對應(yīng)的位置設(shè)置有補(bǔ)光燈。

作為優(yōu)化，所述的測報平臺、玻片推進(jìn)裝置、玻片自動加載裝置、自動噴膠裝置和顯微拍照裝置均設(shè)置在密閉的密封罩內(nèi)部。

作為優(yōu)化，所述的顯微鏡與數(shù)據(jù)處理與上傳系統(tǒng)相連接。

本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種脈沖云孢子自動測報系統(tǒng)，通過將整個孢子檢測和檢測數(shù)據(jù)的處理上傳集為一體，并且在密封的罩體下實(shí)現(xiàn)，通過平推式的檢測平臺完全實(shí)現(xiàn)智能化操作，檢測精度高，數(shù)據(jù)處理速度快，保存及時，并且通過玻片一次性使用，解決了孢子收集裝置重復(fù)使用造成檢測精度不高的現(xiàn)狀，而且通過脈沖信號實(shí)現(xiàn)整個過程的精確定位和控制，通過硬件和軟件相結(jié)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，智能方便，產(chǎn)品檢測精度高，使用壽命長，大大減少了人工操作和維修，實(shí)現(xiàn)全天候農(nóng)田孢子數(shù)據(jù)的采集，為農(nóng)田植物病害預(yù)測和防治快速準(zhǔn)確的提供數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明控制模塊電路圖；

圖3為本發(fā)明信號放大模塊電路圖；

其中，1通玻片推進(jìn)電機(jī)、2玻片載板、3平推滑塊、4平推絲杠、5導(dǎo)軌、6測報平臺、7玻片加載電機(jī)、8加載絲杠、9加載撥叉、10玻片倉、11限位開關(guān)A、12加載滑塊、13噴槍、14接近開關(guān)、15孢子收集倉、16鼓風(fēng)倉、17通孔、18顯微鏡、19調(diào)節(jié)電機(jī)、20調(diào)節(jié)絲杠、21調(diào)節(jié)滑塊、22限位開關(guān)B、23玻片。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

如圖1所示，一種脈沖云孢子自動測報系統(tǒng)，包括自動噴膠裝置、孢子收集裝置、顯微拍照裝置、遠(yuǎn)程控制模塊和數(shù)據(jù)處理與上傳系統(tǒng)，其特征在于：還包括水平設(shè)置的測報平臺6、設(shè)置在測報平臺6上端推動玻片水平移動的玻片推進(jìn)裝置和設(shè)置在測報平臺6下端推動玻片垂直移動的玻片自動加載裝置；

在測報平臺上依次設(shè)置玻片自動加載裝置、自動噴膠裝置、孢子收集裝置和顯微拍照裝置，上述四個裝置位于不同的工位，全部通過玻片推進(jìn)裝置帶動玻片在測報平臺上平移，實(shí)現(xiàn)整個過程。

所述的玻片推進(jìn)裝置包括玻片推進(jìn)電機(jī)1、與玻片推進(jìn)電機(jī)1通過平推絲杠4連接的平推滑塊3，所述的平推滑塊3與開有方形槽的玻片載板2固定連接，所述的平推滑塊3設(shè)置在與平推絲杠4互相平行的導(dǎo)軌5上；

所述的玻片自動加載裝置包括玻片加載電機(jī)7、與玻片加載電機(jī)7通過加載絲杠8連接的加載滑塊12，所述的加載滑塊12與帶動玻片倉10內(nèi)部的玻片23上移的加載撥叉9連接，所述的玻片23移出玻片倉10到達(dá)測報平臺6的固定位置處設(shè)置有限位開關(guān)A11。

在測報平臺的不同工位的位置設(shè)置有精確定位的接近開關(guān)，當(dāng)接近開關(guān)接收到信號，也就是當(dāng)玻片到達(dá)某個工位時，接近開關(guān)將信號通過控制模塊實(shí)現(xiàn)對玻片推進(jìn)電機(jī)的停止和開始的控制，當(dāng)新的玻片加載完成后，控制模塊控制玻片推進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過絲桿螺母電動推動滑塊移動，同時通過推動滑塊帶動玻片載板上的玻片移動，當(dāng)移動到噴膠位置處時，自動噴膠處的接近開關(guān)接收到脈沖信號，傳輸至控制模塊，控制玻片推進(jìn)電機(jī)停止工作，實(shí)現(xiàn)玻片的噴膠作業(yè)，當(dāng)設(shè)置的噴膠時間通過后，玻片推進(jìn)電機(jī)重新啟動，到達(dá)孢子收集裝置位置，當(dāng)孢子收集工位處的接觸開關(guān)接收到脈沖信號后，傳輸至控制模塊，控制玻片推進(jìn)電機(jī)停止工作，玻片停止在孢子收集倉的正下端位置，控制設(shè)置在孢子收集倉下端的鼓風(fēng)倉外接的風(fēng)機(jī)，對孢子收集倉吸風(fēng)，孢子收集倉內(nèi)部形成負(fù)壓，孢子通過孢子收集倉上的通孔進(jìn)入，沿孢子收集倉下端的錐形口排出，落在玻片上，并且粘附在玻片上，在一天24小時內(nèi)，通過設(shè)置定時啟動風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對不同時間段孢子的收集，玻片在孢子收集階段一直停留在此工位不動，根據(jù)不同情況需要可以通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)端設(shè)置鼓風(fēng)的頻率和時間，來獲取最正確的孢子數(shù)量和種類，當(dāng)孢子收集完成后，超過規(guī)定設(shè)置的孢子收集時間后，控制模塊控制玻片推進(jìn)電機(jī)工作，帶動玻片繼續(xù)平移，到達(dá)顯微成像工位時，此處的接觸開關(guān)接收脈沖信號，控制玻片推進(jìn)電機(jī)停止工作，此時進(jìn)行玻片上孢子的圖像獲取，控制調(diào)節(jié)電機(jī)，通過調(diào)節(jié)顯微鏡焦距，在調(diào)節(jié)焦距調(diào)動顯微鏡上下移動的同時進(jìn)行拍照，調(diào)節(jié)的精度可達(dá)到2微米，拍照為連續(xù)拍照過程，每調(diào)節(jié)2微米左右的焦距進(jìn)行一次拍照，將拍照的結(jié)果傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行圖片的清晰度的分析，然后進(jìn)行篩選，可將清晰度較好的前10張進(jìn)行上傳備份。

絲桿運(yùn)動系統(tǒng)采用軟件PWM調(diào)制模塊、二相混合式步進(jìn)電機(jī)及相應(yīng)的細(xì)分驅(qū)動器構(gòu)成，能夠大大提高定位精度和改善電機(jī)的運(yùn)行性能。該系統(tǒng)跟上位機(jī)聯(lián)合使用，可以精確到2um/幅圖片的步進(jìn)控制，保證了圖片的清晰度。

所述的自動噴膠裝置包噴槍13和設(shè)置在噴槍13下端位置水平設(shè)置的接近快關(guān)14。

噴槍連接供膠系統(tǒng)，通過接近開關(guān)，實(shí)現(xiàn)精確噴膠，并且控制噴膠時間，控制噴膠的效果，噴膠不會多，防止噴膠過多造成浪費(fèi)和溢出玻片造成測報平臺污染，同時防止噴膠過少造成孢子收集數(shù)量不足，影響檢測結(jié)果。

所述的孢子收集裝置包括位于測報平臺上端的孢子收集倉15和位于測報平臺下端的鼓風(fēng)倉16。

鼓風(fēng)倉與風(fēng)機(jī)連接，鼓風(fēng)倉的鼓風(fēng)口與孢子收集倉的出口上下相互對應(yīng)，而且大小相等，通過鼓風(fēng)實(shí)現(xiàn)孢子收集倉內(nèi)部壓力為負(fù)壓，加快外界孢子進(jìn)入收集倉內(nèi)部，加快孢子的收集。

所述的顯微拍照裝置包括顯微鏡18和調(diào)節(jié)顯微鏡18上下移動的調(diào)節(jié)電機(jī)19、調(diào)節(jié)絲杠20、調(diào)節(jié)滑塊21，所述的調(diào)節(jié)滑塊的上下端位置分別設(shè)置有限位開關(guān)B22。

上端的限位開關(guān)B防止調(diào)節(jié)過程中顯微鏡上浮過大，影響限位調(diào)距，下端的限位開關(guān)B防止顯微鏡壓碎玻片，起到保護(hù)作用。

所述的測報平臺6位于玻片加載位置、玻片噴膠位置、孢子收集位置和顯微拍照位置均設(shè)置有起精確定位和控制的接近開關(guān)14。

所述的測報平臺6位于玻片倉10的位置開有供玻片23上移的開口，所述的玻片載板2上設(shè)置有與玻片23大小相同的方形槽。

當(dāng)玻片載板移動至玻片加載工位時，玻片載板的方形槽正好位于測報平臺上供玻片23上移的開口的正上方，通過加載電機(jī)推動加載撥叉，帶動玻片倉內(nèi)部玻片上移，當(dāng)一個玻片完全被推送至玻片載板內(nèi)部的方形槽內(nèi)部，玻片會觸碰左右兩端的限位開關(guān)A，控制加載電機(jī)停止加載，玻片加載完成，防止玻片加載過大或者加載不完好，導(dǎo)致玻片水平移動中損壞。

所述的孢子收集倉15上設(shè)置有均勻分布的通孔17，實(shí)現(xiàn)孢子進(jìn)入孢子收集倉內(nèi)部。

所述的測報平臺6的下端與顯微鏡18相對應(yīng)的位置設(shè)置有補(bǔ)光燈，提高照相的清晰度。

所述的測報平臺6、玻片推進(jìn)裝置、玻片自動加載裝置、自動噴膠裝置和顯微拍照裝置均設(shè)置在密閉的密封罩內(nèi)部，通過整個孢子收集處理和檢測過程在密閉空間內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，防止外界環(huán)境對孢子檢測數(shù)據(jù)的影響，提高檢測精度和準(zhǔn)確度，而且適用于不同氣候或天氣的使用，使用范圍廣泛。

所述的顯微鏡18與數(shù)據(jù)處理與上傳系統(tǒng)相連接，將數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳后進(jìn)行分析，清晰度的對比，然后通過識別和處理，選擇出較為清晰度較高的10張圖片進(jìn)行上傳和保存。

如圖2中本系統(tǒng)的控制電路圖中，本模塊通過單片機(jī)（Atmega128）的I/O口輸出高低電平，經(jīng)三極管（NPN）將信號放大輸出控制繼電器的線圈通斷電進(jìn)而控制繼電器的通斷實(shí)現(xiàn)開關(guān)的功能，繼電器的輸出接負(fù)載端（鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)裝置、顯微鏡拍照補(bǔ)光燈、噴膠裝置）。

圖3中信號放大電路圖，接近開關(guān)接收到脈沖信號后，通過將信號放大，傳輸?shù)娇刂颇K，控制模塊接收到放大后的信號后進(jìn)行分析處理，并作出命令，控制執(zhí)行元件記性工作。

脈沖云孢子自動測孢系統(tǒng)采用高精度的限位技術(shù)加程序設(shè)計，自動加載生物玻片（載玻片：一次可以添加365片，最長可以使用365天，每天一張），玻片自動加載完畢，采用脈沖推進(jìn)裝置，帶動一張玻片前進(jìn)；到達(dá)玻片自動噴膠裝置，進(jìn)行玻片的自動噴膠（在玻片的中心位置噴涂直徑1Cm的圓形生物膠）；脈沖推進(jìn)裝置繼續(xù)帶動玻片前進(jìn)到達(dá)孢子收集位置，24小時內(nèi)定時啟動風(fēng)機(jī)進(jìn)行孢子的收集；孢子定時收集完畢，脈沖推進(jìn)裝置繼續(xù)前進(jìn)帶動玻片前進(jìn)到達(dá)生物顯微鏡拍照位置，進(jìn)行孢子的圖像自動抓拍，顯微鏡自上而下自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的過程中進(jìn)行圖像的定時抓拍（抓拍20張孢子圖像），對抓拍的孢子圖像清晰度及特征等進(jìn)行自動的識別，系統(tǒng)自動選取最清晰的圖像上傳至服務(wù)器，每天早上9:00之前，設(shè)定為用戶手動調(diào)節(jié)時間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)選取的最佳孢子圖像還是沒有達(dá)到最佳清楚的狀態(tài)，這時用戶可以通過操作上位機(jī)軟件的調(diào)節(jié)按鈕，進(jìn)行手動遠(yuǎn)程微調(diào)，直至圖像達(dá)到最佳的位置進(jìn)行抓拍識別；圖像抓拍完畢，脈沖推進(jìn)裝置繼續(xù)前進(jìn)到達(dá)玻片收集位置，玻片自動脫落一天的運(yùn)轉(zhuǎn)完成，接下來重復(fù)以上流程，系統(tǒng)滿足365天要求。

脈沖云孢子自動測孢系統(tǒng)自動拍照24小時無間斷自動捕捉病菌孢子，對所捕獲的病菌孢子自動拍攝，照片自動選取并上傳：系統(tǒng)具備最優(yōu)圖片選取功能，自動選取最清晰的照片以無線方式上傳至云服務(wù)器，自動統(tǒng)計分析：采用云服務(wù)器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對病菌孢子圖片的智能化統(tǒng)計與分析，無需人工查看和標(biāo)注，縮短了預(yù)測預(yù)報周期，能實(shí)行遠(yuǎn)程控制，與短信控制相結(jié)合，雙系統(tǒng)，無需人員去現(xiàn)場，控制內(nèi)容：開關(guān)機(jī)，自動聚焦模式即時開機(jī)；遠(yuǎn)程控制聚焦模式即時開機(jī)；查詢每日自動聚焦模式開機(jī)時間；設(shè)置每日自動聚焦模式開機(jī)時間；查詢設(shè)備實(shí)時時鐘；設(shè)置設(shè)備實(shí)時時鐘；查詢自動聚焦模式拍攝圖片數(shù)量；設(shè)置自動聚焦模式拍攝圖片數(shù)量；查詢空氣采樣時間；設(shè)置空氣采樣時間。

數(shù)字圖像的灰度是以二維數(shù)組的形式存在計算機(jī)中的，對于一幅分辨率為m×n的圖像，其保存在計算機(jī)中為n×m矩陣。我們的新型模糊度處理方式為：

首先對圖像進(jìn)行邊緣保持濾波；然后對圖像的每一行隔一個像素取一個灰度值，則得到了一個新的灰度矩陣V(I,J)，同時定義一個初始值為零的變量a；接著對每一行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)公式(1)：，找出每一行中灰度值連續(xù)下降起止像素點(diǎn)間隔的像素點(diǎn)數(shù)account的最大值，及其對應(yīng)的像素起止點(diǎn)位置以及起止位置對應(yīng)像素點(diǎn)的灰度值。

然后采用最小二乘法的數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，它通過最小化誤差的平方和找到一組數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。記擬合直線的斜率為value，顯然value反映了邊緣灰度變化的快慢，即value為對應(yīng)的邊緣灰度變化率，每計算一次value，變量a的值加1；接下來對所有行垂直下降邊緣的灰度變化率的絕對值求和，即得整幅圖像的灰度變化率和S1，即：公式(2)：

，

最后可求得灰度變化率和的平均值S為：S=S1/a(3) 該方法以灰度變化率絕對值和的平均值S為衡量圖像清晰度的指標(biāo)，越清晰的圖像，其對應(yīng)的S越大。

上述具體實(shí)施方式僅是本發(fā)明的具體個案，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍包括但不限于上述具體實(shí)施方式的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何符合本發(fā)明權(quán)利要求書的一種脈沖云孢子自動測報系統(tǒng)且任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)落入本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。