一种脉冲云孢子自动测报系统的制作方法

本发明涉及一种孢子测报系统，具体地说就是一种脉冲云孢子自动测报系统。

背景技术：

我国危害农作物的重要病害有550多种，其中很多是由真菌引起的，一部分真菌病害主要是通过孢子在空气中传播对作物进行侵染和再侵染，对作物周围环境中的孢子相对密度的监测，成为植物病害预测和防治的重要依据。

目前的孢子检测的装置存在以下缺陷，首先在孢子采集上，现有的孢子采集装置有胶带采集或者使用带胶的圆盘式捕捉盘实现，但是在更换时麻烦，而且需要人工更换，不仅增加劳动，同时在人接触后会影响孢子的检测；第二在孢子整体检测和数据的上传方面，没有一个整体的系统实现，现有技术中的专利文献CN 101855965 B记载了一种实现一体化智能孢子捕捉装置，但是在孢子采集和处理上不能保证孢子采集的纯度，在孢子采集使用的塑料捕捉带，不能长期使用，需要更换，而且反复使用后会严重影响孢子的检测的质量，还是不能够实现对孢子的长时间智能检测，而且检测结构有偏差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种脉冲云孢子自动测报系统，该系统通过脉冲信号精确控制整个测报过程，并且实现全天候数据的实时采集和分析，节省时间和人力，更加人性化，测量精度高，智能方便。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种脉冲云孢子自动测报系统，包括自动喷胶装置、孢子收集装置、显微拍照装置、远程控制模块和数据处理与上传系统，其特征在于：还包括水平设置的测报平台、设置在测报平台上端推动玻片水平移动的玻片推进装置和设置在测报平台下端推动玻片垂直移动的玻片自动加载装置；

所述的玻片推进装置包括玻片推进电机、与玻片推进电机通过平推丝杠连接的平推滑块，所述的平推滑块与开有方形槽的玻片载板固定连接，所述的平推滑块设置在与平推丝杠互相平行的导轨上；

所述的玻片自动加载装置包括玻片加载电机、与玻片加载电机通过加载丝杠连接的加载滑块，所述的加载滑块与带动玻片仓内部的玻片上移的加载拨叉连接，所述的玻片移出玻片仓到达测报平台的固定位置处设置有限位开关A。

作为优化，所述的自动喷胶装置包喷枪和设置在喷枪下端位置水平设置的接近快关。

作为优化，所述的孢子收集装置包括位于测报平台上端的孢子收集仓和位于测报平台下端的鼓风仓。

作为优化，所述的显微拍照装置包括显微镜和调节显微镜上下移动的调节电机、调节丝杠、调节滑块，所述的调节滑块的上下端位置分别设置有限位开关B。

作为优化，所述的测报平台位于玻片加载位置、玻片喷胶位置、孢子收集位置和显微拍照位置均设置有起精确定位和控制的接近开关，所述的接近开关均与远程控制模块连接，所述的远程控制模块还与通玻片推进电机、玻片加载电机、鼓风风机、调节电机、限位开关A和限位开关B连接。

作为优化，所述的测报平台位于玻片仓的位置开有供玻片上移的开口，所述的玻片载板上设置有与玻片大小相同的方形槽。

作为优化，所述的孢子收集仓上设置有均匀分布的通孔。

作为优化，所述的测报平台的下端与显微镜相对应的位置设置有补光灯。

作为优化，所述的测报平台、玻片推进装置、玻片自动加载装置、自动喷胶装置和显微拍照装置均设置在密闭的密封罩内部。

作为优化，所述的显微镜与数据处理与上传系统相连接。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种脉冲云孢子自动测报系统，通过将整个孢子检测和检测数据的处理上传集为一体，并且在密封的罩体下实现，通过平推式的检测平台完全实现智能化操作，检测精度高，数据处理速度快，保存及时，并且通过玻片一次性使用，解决了孢子收集装置重复使用造成检测精度不高的现状，而且通过脉冲信号实现整个过程的精确定位和控制，通过硬件和软件相结合实现远程控制，智能方便，产品检测精度高，使用寿命长，大大减少了人工操作和维修，实现全天候农田孢子数据的采集，为农田植物病害预测和防治快速准确的提供数据。

附图说明

图1为本发明总体结构图；

图2为本发明控制模块电路图；

图3为本发明信号放大模块电路图；

其中，1通玻片推进电机、2玻片载板、3平推滑块、4平推丝杠、5导轨、6测报平台、7玻片加载电机、8加载丝杠、9加载拨叉、10玻片仓、11限位开关A、12加载滑块、13喷枪、14接近开关、15孢子收集仓、16鼓风仓、17通孔、18显微镜、19调节电机、20调节丝杠、21调节滑块、22限位开关B、23玻片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，一种脉冲云孢子自动测报系统，包括自动喷胶装置、孢子收集装置、显微拍照装置、远程控制模块和数据处理与上传系统，其特征在于：还包括水平设置的测报平台6、设置在测报平台6上端推动玻片水平移动的玻片推进装置和设置在测报平台6下端推动玻片垂直移动的玻片自动加载装置；

在测报平台上依次设置玻片自动加载装置、自动喷胶装置、孢子收集装置和显微拍照装置，上述四个装置位于不同的工位，全部通过玻片推进装置带动玻片在测报平台上平移，实现整个过程。

所述的玻片推进装置包括玻片推进电机1、与玻片推进电机1通过平推丝杠4连接的平推滑块3，所述的平推滑块3与开有方形槽的玻片载板2固定连接，所述的平推滑块3设置在与平推丝杠4互相平行的导轨5上；

所述的玻片自动加载装置包括玻片加载电机7、与玻片加载电机7通过加载丝杠8连接的加载滑块12，所述的加载滑块12与带动玻片仓10内部的玻片23上移的加载拨叉9连接，所述的玻片23移出玻片仓10到达测报平台6的固定位置处设置有限位开关A11。

在测报平台的不同工位的位置设置有精确定位的接近开关，当接近开关接收到信号，也就是当玻片到达某个工位时，接近开关将信号通过控制模块实现对玻片推进电机的停止和开始的控制，当新的玻片加载完成后，控制模块控制玻片推进电机转动，通过丝杆螺母电动推动滑块移动，同时通过推动滑块带动玻片载板上的玻片移动，当移动到喷胶位置处时，自动喷胶处的接近开关接收到脉冲信号，传输至控制模块，控制玻片推进电机停止工作，实现玻片的喷胶作业，当设置的喷胶时间通过后，玻片推进电机重新启动，到达孢子收集装置位置，当孢子收集工位处的接触开关接收到脉冲信号后，传输至控制模块，控制玻片推进电机停止工作，玻片停止在孢子收集仓的正下端位置，控制设置在孢子收集仓下端的鼓风仓外接的风机，对孢子收集仓吸风，孢子收集仓内部形成负压，孢子通过孢子收集仓上的通孔进入，沿孢子收集仓下端的锥形口排出，落在玻片上，并且粘附在玻片上，在一天24小时内，通过设置定时启动风机，实现对不同时间段孢子的收集，玻片在孢子收集阶段一直停留在此工位不动，根据不同情况需要可以通过远程控制系统端设置鼓风的频率和时间，来获取最正确的孢子数量和种类，当孢子收集完成后，超过规定设置的孢子收集时间后，控制模块控制玻片推进电机工作，带动玻片继续平移，到达显微成像工位时，此处的接触开关接收脉冲信号，控制玻片推进电机停止工作，此时进行玻片上孢子的图像获取，控制调节电机，通过调节显微镜焦距，在调节焦距调动显微镜上下移动的同时进行拍照，调节的精度可达到2微米，拍照为连续拍照过程，每调节2微米左右的焦距进行一次拍照，将拍照的结果传输到后台数据处理系统进行图片的清晰度的分析，然后进行筛选，可将清晰度较好的前10张进行上传备份。

丝杆运动系统采用软件PWM调制模块、二相混合式步进电机及相应的细分驱动器构成，能够大大提高定位精度和改善电机的运行性能。该系统跟上位机联合使用，可以精确到2um/幅图片的步进控制，保证了图片的清晰度。

所述的自动喷胶装置包喷枪13和设置在喷枪13下端位置水平设置的接近快关14。

喷枪连接供胶系统，通过接近开关，实现精确喷胶，并且控制喷胶时间，控制喷胶的效果，喷胶不会多，防止喷胶过多造成浪费和溢出玻片造成测报平台污染，同时防止喷胶过少造成孢子收集数量不足，影响检测结果。

所述的孢子收集装置包括位于测报平台上端的孢子收集仓15和位于测报平台下端的鼓风仓16。

鼓风仓与风机连接，鼓风仓的鼓风口与孢子收集仓的出口上下相互对应，而且大小相等，通过鼓风实现孢子收集仓内部压力为负压，加快外界孢子进入收集仓内部，加快孢子的收集。

所述的显微拍照装置包括显微镜18和调节显微镜18上下移动的调节电机19、调节丝杠20、调节滑块21，所述的调节滑块的上下端位置分别设置有限位开关B22。

上端的限位开关B防止调节过程中显微镜上浮过大，影响限位调距，下端的限位开关B防止显微镜压碎玻片，起到保护作用。

所述的测报平台6位于玻片加载位置、玻片喷胶位置、孢子收集位置和显微拍照位置均设置有起精确定位和控制的接近开关14。

所述的测报平台6位于玻片仓10的位置开有供玻片23上移的开口，所述的玻片载板2上设置有与玻片23大小相同的方形槽。

当玻片载板移动至玻片加载工位时，玻片载板的方形槽正好位于测报平台上供玻片23上移的开口的正上方，通过加载电机推动加载拨叉，带动玻片仓内部玻片上移，当一个玻片完全被推送至玻片载板内部的方形槽内部，玻片会触碰左右两端的限位开关A，控制加载电机停止加载，玻片加载完成，防止玻片加载过大或者加载不完好，导致玻片水平移动中损坏。

所述的孢子收集仓15上设置有均匀分布的通孔17，实现孢子进入孢子收集仓内部。

所述的测报平台6的下端与显微镜18相对应的位置设置有补光灯，提高照相的清晰度。

所述的测报平台6、玻片推进装置、玻片自动加载装置、自动喷胶装置和显微拍照装置均设置在密闭的密封罩内部，通过整个孢子收集处理和检测过程在密闭空间内部实现，防止外界环境对孢子检测数据的影响，提高检测精度和准确度，而且适用于不同气候或天气的使用，使用范围广泛。

所述的显微镜18与数据处理与上传系统相连接，将数据进行上传后进行分析，清晰度的对比，然后通过识别和处理，选择出较为清晰度较高的10张图片进行上传和保存。

如图2中本系统的控制电路图中，本模块通过单片机（Atmega128）的I/O口输出高低电平，经三极管（NPN）将信号放大输出控制继电器的线圈通断电进而控制继电器的通断实现开关的功能，继电器的输出接负载端（鼓风风机装置、显微镜拍照补光灯、喷胶装置）。

图3中信号放大电路图，接近开关接收到脉冲信号后，通过将信号放大，传输到控制模块，控制模块接收到放大后的信号后进行分析处理，并作出命令，控制执行元件记性工作。

脉冲云孢子自动测孢系统采用高精度的限位技术加程序设计，自动加载生物玻片（载玻片：一次可以添加365片，最长可以使用365天，每天一张），玻片自动加载完毕，采用脉冲推进装置，带动一张玻片前进；到达玻片自动喷胶装置，进行玻片的自动喷胶（在玻片的中心位置喷涂直径1Cm的圆形生物胶）；脉冲推进装置继续带动玻片前进到达孢子收集位置，24小时内定时启动风机进行孢子的收集；孢子定时收集完毕，脉冲推进装置继续前进带动玻片前进到达生物显微镜拍照位置，进行孢子的图像自动抓拍，显微镜自上而下自动调节，调节的过程中进行图像的定时抓拍（抓拍20张孢子图像），对抓拍的孢子图像清晰度及特征等进行自动的识别，系统自动选取最清晰的图像上传至服务器，每天早上9:00之前，设定为用户手动调节时间，当发现系统选取的最佳孢子图像还是没有达到最佳清楚的状态，这时用户可以通过操作上位机软件的调节按钮，进行手动远程微调，直至图像达到最佳的位置进行抓拍识别；图像抓拍完毕，脉冲推进装置继续前进到达玻片收集位置，玻片自动脱落一天的运转完成，接下来重复以上流程，系统满足365天要求。

脉冲云孢子自动测孢系统自动拍照24小时无间断自动捕捉病菌孢子，对所捕获的病菌孢子自动拍摄，照片自动选取并上传：系统具备最优图片选取功能，自动选取最清晰的照片以无线方式上传至云服务器，自动统计分析：采用云服务器技术，实现对病菌孢子图片的智能化统计与分析，无需人工查看和标注，缩短了预测预报周期，能实行远程控制，与短信控制相结合，双系统，无需人员去现场，控制内容：开关机，自动聚焦模式即时开机；远程控制聚焦模式即时开机；查询每日自动聚焦模式开机时间；设置每日自动聚焦模式开机时间；查询设备实时时钟；设置设备实时时钟；查询自动聚焦模式拍摄图片数量；设置自动聚焦模式拍摄图片数量；查询空气采样时间；设置空气采样时间。

数字图像的灰度是以二维数组的形式存在计算机中的，对于一幅分辨率为m×n的图像，其保存在计算机中为n×m矩阵。我们的新型模糊度处理方式为：

首先对图像进行边缘保持滤波；然后对图像的每一行隔一个像素取一个灰度值，则得到了一个新的灰度矩阵V(I,J)，同时定义一个初始值为零的变量a；接着对每一行数据进行分析，根据公式(1)：，找出每一行中灰度值连续下降起止像素点间隔的像素点数account的最大值，及其对应的像素起止点位置以及起止位置对应像素点的灰度值。

然后采用最小二乘法的数学优化技术，它通过最小化误差的平方和找到一组数据的最佳函数匹配。记拟合直线的斜率为value，显然value反映了边缘灰度变化的快慢，即value为对应的边缘灰度变化率，每计算一次value，变量a的值加1；接下来对所有行垂直下降边缘的灰度变化率的绝对值求和，即得整幅图像的灰度变化率和S1，即：公式(2)：

，

最后可求得灰度变化率和的平均值S为：S=S1/a(3) 该方法以灰度变化率绝对值和的平均值S为衡量图像清晰度的指标，越清晰的图像，其对应的S越大。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书的一种脉冲云孢子自动测报系统且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。