吳奕臻 麥智欽

新會陳皮是廣東江門的特產(chǎn)，是國家地理標(biāo)志產(chǎn)品，具有較高的藥用價值?！耙粌申惼ひ粌山?，百年陳皮勝黃金?！标惼さ哪攴菰骄?，藥用價值越高。但是，經(jīng)過我們的了解，陳皮的年份識別和存儲都存在難題。

媽媽每年都會自己制作陳皮，但是她常常忘記不同罐子里的陳皮的年份。不同年份的陳皮外觀相似，沒有一定的知識和經(jīng)驗(yàn)，很難識別陳皮的年份。

陳皮有較強(qiáng)的吸水性，南方雨水較多，若沒有及時翻曬，陳皮很容易受潮發(fā)霉，失去價值。

若是有一個機(jī)器人能幫助我們翻曬陳皮、識別陳皮的質(zhì)量，那么媽媽就會輕松一些，陳皮也不會因?yàn)榘l(fā)霉導(dǎo)致浪費(fèi)了。

生活中有人臉識別技術(shù)，能不能利用視覺識別技術(shù)識別陳皮的質(zhì)量和年份呢？

我倆進(jìn)行思維碰撞后，決定利用視覺識別技術(shù)和靈敏的傳感器，制作一個智能識別陳皮儲存柜。該儲存柜分為上下兩層，上層是自動識別陳皮年份的視覺識別功能區(qū)，下層是自動調(diào)控溫濕度的智能儲存柜。確定了作品思路后，我們就開始動手制作啦。

一、搭建視覺識別功能區(qū)

1.選擇陳皮

陳皮有不同的品種和分類，為提高作品的普適性，我們選擇了市面上最常見的新會陳皮二紅皮，對“蟲蛀、發(fā)霉、6年、13年”4種類型的陳皮進(jìn)行研究設(shè)計。

2.采集照片

我們從不同角度、距離，對4種類型的陳皮拍攝了800多張照片，建立數(shù)據(jù)庫。

3.標(biāo)注數(shù)據(jù)

我們使用軟件對采集到的照片進(jìn)行手動標(biāo)注，將所有照片分為4個標(biāo)簽：蟲蛀、發(fā)霉、6年、13年。

4.訓(xùn)練模型

我們使用軟件對視覺識別模型進(jìn)行訓(xùn)練。經(jīng)過多次測試和修改，模型的運(yùn)行準(zhǔn)確率達(dá)到70%。

5.搭建視覺級別功能區(qū)

用亞克力板、木板、主控板、攝像頭等材料和電子元器件搭建視覺識別功能區(qū)。

二、制作智能儲存柜

1.設(shè)計結(jié)構(gòu)

根據(jù)不同年份陳皮的存放要求，我們將儲存柜設(shè)計為兩層。上層抽屜存放較新的陳皮，并配置主控板、語音模塊、溫濕度傳感器、風(fēng)扇、光譜燈等，實(shí)時監(jiān)測并控制柜內(nèi)的溫度、濕度，避免陳皮發(fā)霉。下層抽屜進(jìn)行密封設(shè)計，用于存放年份較久的陳皮。

2.繪制圖紙

確定了儲存柜的功能和結(jié)構(gòu)后，我們在電腦上繪制了智能儲存柜的設(shè)計圖和電路圖。

3.制作儲存柜

我們根據(jù)設(shè)計圖紙，利用激光切割機(jī)切割木板，然后將木板與主控板、語音模塊、溫濕度傳感器等電子元器件組合起來。

4.編寫程序

在電腦上編寫程序，利用溫濕度傳感器、光譜燈、風(fēng)扇等實(shí)時監(jiān)測并控制柜內(nèi)的溫度、濕度。當(dāng)柜內(nèi)的濕度超過75%時，自動打開光譜燈進(jìn)行晾曬；當(dāng)濕度低于50%時，自動關(guān)閉光譜燈。當(dāng)柜內(nèi)的溫度超過30 ℃時，自動打開風(fēng)扇進(jìn)行散熱；當(dāng)溫度低于20 ℃時，自動關(guān)閉風(fēng)扇。

三、作品創(chuàng)新點(diǎn)及改進(jìn)方向

將視覺識別功能區(qū)和智能儲存柜組合在一起，我們的創(chuàng)新作品—— 智能識別陳皮儲存柜就完成了。經(jīng)過測試，我們認(rèn)為它具有以下幾個創(chuàng)新點(diǎn)。

1.將陳皮放在視覺識別功能區(qū)的白紙上，系統(tǒng)就能自動識別6年、13年的陳皮，并檢測陳皮是否發(fā)霉、蟲蛀，減輕了人工識別陳皮的工作量。

2.系統(tǒng)能實(shí)時監(jiān)測柜內(nèi)的溫濕度，并根據(jù)設(shè)定的條件自動開啟風(fēng)扇、光譜燈，避免陳皮發(fā)霉。另外，我們也可以通過語音來控制柜內(nèi)燈光、風(fēng)扇的開關(guān)，如“小陳皮你好，請打開燈光”。

3.儲存柜上的電子屏幕能顯示當(dāng)前日期，以及柜內(nèi)的溫濕度，方便實(shí)時了解柜內(nèi)情況。

智能識別陳皮儲存柜滿足了我們的初步設(shè)想，但還有以下幾個方面有待完善：一是識別陳皮的種類、年份不夠多，應(yīng)用范圍不夠廣，需要繼續(xù)擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫，提高識別精準(zhǔn)度；二是陳皮的分揀、入柜依靠人工完成，效率不高，可以增加設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全流程自動化；三是儲存柜的制作材料需要進(jìn)一步優(yōu)化，選擇更適合存放陳皮的防潮材質(zhì)。

指導(dǎo)老師? 李偉林（廣東省江門市種子創(chuàng)客工坊科普基地）