智能果蔬農(nóng)藥檢測(cè)儀

高海琳

摘 要：在我國(guó)農(nóng)藥殘留技術(shù)一直都未得到系統(tǒng)的完善，致使許多發(fā)達(dá)國(guó)家都不引進(jìn)我國(guó)家的蔬菜水果，從而導(dǎo)致農(nóng)作物對(duì)外出口貿(mào)易也受到了很大的沖擊與影響，進(jìn)一步導(dǎo)致這些無(wú)法出口的農(nóng)產(chǎn)品已低價(jià)回流，造成國(guó)內(nèi)市場(chǎng)混亂，國(guó)人內(nèi)部消耗有毒農(nóng)作物的現(xiàn)象此起彼伏，歸根結(jié)底在于農(nóng)藥殘留技術(shù)檢測(cè)的不完善，設(shè)施設(shè)備的不精良，理念重視程度不夠，發(fā)展進(jìn)程方向不明確，所以結(jié)合這種現(xiàn)狀，我就國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的技術(shù)作為立足點(diǎn)，設(shè)計(jì)這樣一款新型智能農(nóng)藥檢測(cè)儀，希望能為這關(guān)乎民生大計(jì)的事情出一份綿薄之力。

關(guān)鍵詞：農(nóng)藥殘留;智能;檢測(cè)儀;導(dǎo)電率

在農(nóng)藥殘留檢測(cè)中，煩瑣冗長(zhǎng)的樣品前處理過(guò)程，困擾著檢測(cè)工作的進(jìn)展。樣品前處理產(chǎn)生誤差的機(jī)率最高，欲獲一個(gè)快速、準(zhǔn)確規(guī)范的分析方法，必須省去轉(zhuǎn)移、濃縮等容易造成損失的中間步驟，各種在線聯(lián)用技術(shù)可避免樣品轉(zhuǎn)移的損失，減少各種人為的偶然誤將是農(nóng)藥殘留分析方法研究的重點(diǎn)，現(xiàn)已有公司研發(fā)出包括用于樣品處理和用于在線分離色譜的自動(dòng)化裝置。如SPE-HPLC，HPLC-GC，SPME-GC聯(lián)用的完全自動(dòng)化的在線系統(tǒng)，但目前研發(fā)的在線檢測(cè)系統(tǒng)只是有成功的個(gè)例，還存在許多技術(shù)上有待突破的地方。

常用的農(nóng)藥檢測(cè)器主要應(yīng)用在監(jiān)測(cè)站或工廠內(nèi)，但是有很多我們購(gòu)買的食材并沒有經(jīng)過(guò)檢測(cè)就到了我們手里面，另外即使檢測(cè)過(guò)的也是抽樣檢測(cè)的，并不科學(xué);另外我之前也構(gòu)思過(guò)利用‘光譜的辦法，通過(guò)檢測(cè)前后水質(zhì)透光性的變化來(lái)判斷，但是無(wú)論從成本是還是效率上都不符合我的要求。而本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的這款家用農(nóng)藥殘留檢測(cè)儀，既可以科學(xué)迅速的檢測(cè)是否有農(nóng)藥殘留，又不會(huì)破壞被檢測(cè)的食材，科學(xué)性、創(chuàng)新性和實(shí)用性都提高了很多。

1 農(nóng)藥檢測(cè)儀簡(jiǎn)介

1.1 組成框架

本設(shè)計(jì)是一款智能果蔬農(nóng)藥檢測(cè)儀，該檢測(cè)儀本體包括微處理器、導(dǎo)電率測(cè)試模塊和LED指示模塊，其中：微處理器，分別與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、導(dǎo)電率測(cè)試模塊和LED指示模塊電連接;導(dǎo)電率測(cè)試模塊，用于檢測(cè)水溶液的導(dǎo)電性;LED指示模塊，用于接收微處理器發(fā)出的信號(hào)，將信號(hào)以光信號(hào)的模式輸出。另外，為了使本設(shè)計(jì)更加的科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、富有人性化的理念，在原有的基礎(chǔ)上增加了語(yǔ)音播報(bào)和數(shù)碼顯示模塊，以此來(lái)提高信息傳達(dá)的有效性。

1.2 微處理器與10位ADC

需說(shuō)明的是，微處理器采用的是樹莓派微處理器，采用3.3～5v電壓供電，樹莓派[Raspberry Pi簡(jiǎn)寫為RPi，（或者RasPi / RPI）]，它是一款基于ARM的微型電腦主板，以SD/MicroSD卡為內(nèi)存硬盤，卡片主板周圍有1/2/4個(gè)USB接口和一個(gè)10/100 以太網(wǎng)接口（A型沒有網(wǎng)口），可連接鍵盤、鼠標(biāo)和網(wǎng)線，同時(shí)擁有視頻模擬信號(hào)的電視輸出接口和HDMI高清視頻輸出接口，以上部件全部整合在一張僅比信用卡稍大的主板上，具備所有PC的基本功能只需接通電視機(jī)和鍵盤，就能執(zhí)行如電子表格、文字處理、玩游戲、播放高清視頻等諸多功能。

10位ADC：10位ADC選用的是MCP3008，這是一個(gè)適合 Pi 的模擬——數(shù)字傳感器。它便宜，便于使用，并且可以同時(shí)讀取 8 個(gè)模擬信號(hào)。它的輸出分率是 10 位，這意味著它可以通過(guò)模擬傳感器讀取的電壓信號(hào)反饋相應(yīng)的 0～1023 的數(shù)字。下圖為 MCP3008 的引腳參數(shù)：

2 具體實(shí)施方案

2.1 各模塊詳細(xì)功能介紹

下面將結(jié)合本設(shè)計(jì)實(shí)施例中的附圖2，對(duì)本設(shè)計(jì)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

微處理器，分別與模塊轉(zhuǎn)換模塊、導(dǎo)電率測(cè)試模塊和LED指示模塊電連接，用于接收導(dǎo)電率測(cè)試模塊發(fā)出的溶液中農(nóng)藥的含量值信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行信號(hào)模式轉(zhuǎn)換，隨后傳送至LED指示模塊;

導(dǎo)電率測(cè)試模塊，用于檢測(cè)水溶液的導(dǎo)電性，利用果蔬清洗后水中農(nóng)藥含量的量決定水的導(dǎo)電性變化，得到農(nóng)藥殘留量的檢測(cè)結(jié)果，并將檢測(cè)結(jié)果以信號(hào)形式輸送到微處理器;

LED指示模塊，用于接收微處理器發(fā)出的信號(hào)，將信號(hào)以光信號(hào)的模式輸出，方便進(jìn)行觀察，LED指示模塊含有LED指示燈，LED指示燈可發(fā)出兩個(gè)不同顏色的光，若是LED指示燈亮綠色，表示滿足食用要求，如果LED指示燈顯示紅色，則不符合要求。

此外，該裝置還包括語(yǔ)音播放模塊，與微處理器電連接，用于將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)語(yǔ)音播放的模式進(jìn)行輸出，如“農(nóng)藥無(wú)殘留，請(qǐng)放心食用”，則說(shuō)明該果蔬農(nóng)藥含量未超標(biāo)，如“農(nóng)藥含量超標(biāo)，請(qǐng)注意”，則說(shuō)明該果蔬不可適用，提醒食用者采用其他方式處理或丟棄，播放語(yǔ)音內(nèi)容可通過(guò)內(nèi)置程序自行添加，無(wú)固定語(yǔ)音內(nèi)容，適用于不同類型的使用人群，使得該裝置更加簡(jiǎn)便化和人性化。

在進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)或指示燈顯示中無(wú)法得知具體的農(nóng)藥含量值，在一定程度上不具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性與說(shuō)服力，該裝置增加了數(shù)碼顯示模塊，數(shù)模顯示模塊電連接微處理器，用于微處理器接收信號(hào)的數(shù)字輸出，通過(guò)顯示不同的數(shù)值，來(lái)直觀的觀察農(nóng)藥殘留比例，進(jìn)而判斷農(nóng)藥殘留是否超標(biāo)。

需要指出的是，語(yǔ)音播放模塊和數(shù)碼顯示模塊可拆卸安裝在檢測(cè)儀本體上，易取出，增加了裝置的靈活性。

另外，LED指示模塊、數(shù)碼顯示模塊和語(yǔ)音播放模塊之間可單獨(dú)工作也可同時(shí)打開使用，這就根據(jù)使用者的個(gè)人喜好來(lái)設(shè)置各模塊的開啟與否。

2.2 工作流程

本設(shè)計(jì)的工作流程是：將需要清洗的果蔬放入洗菜池進(jìn)行清洗，之后放入檢測(cè)儀中，若是LED指示燈亮綠色，表示滿足食用要求;如果LED指示燈顯示紅色，則不符合要求。為了使設(shè)備更加完善，增設(shè)一個(gè)數(shù)碼顯示模塊，來(lái)顯示測(cè)量數(shù)值，該功能一方面是為了增加科學(xué)性與說(shuō)服力，另外還可以防止LED指示燈出現(xiàn)故障時(shí)，可參考數(shù)碼管顯示的數(shù)值進(jìn)行判斷果蔬食用是否健康，此外若是所有零件全部通電的話，一旦此檢測(cè)儀開始工作，假如檢測(cè)儀檢測(cè)到溶液農(nóng)藥殘留沒超標(biāo)，LED指示燈亮綠色、數(shù)碼管顯示正常數(shù)據(jù)，與此同時(shí)語(yǔ)音播放程序里自己添加的“農(nóng)藥無(wú)殘留，請(qǐng)放心食用”的語(yǔ)音內(nèi)容。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）科學(xué)性：通過(guò)溶液導(dǎo)電性來(lái)檢測(cè)農(nóng)藥殘留現(xiàn)象，數(shù)據(jù)說(shuō)服性比較強(qiáng)，科學(xué)性比較高;

（2）創(chuàng)新性：語(yǔ)音播放模塊和數(shù)碼顯示模塊可拆卸安裝在檢測(cè)儀本體上，易取出，增加了裝置的靈活性;

（3）微處理器采用3.3～5v電壓供電，具有節(jié)約資源、降低能耗等優(yōu)點(diǎn);

（4）實(shí)用性：此款裝置通電即用，簡(jiǎn)單靈活，適合每個(gè)家庭使用，實(shí)用性比較強(qiáng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)藥殘留問題是需要全民共同監(jiān)督、相關(guān)部門嚴(yán)格監(jiān)管的重要事件，本設(shè)計(jì)從該角度出發(fā)，利用平時(shí)所學(xué)加積累。完成該課題的研究，但同樣有很多不足之處需要后期不斷學(xué)習(xí)、完善。于此同時(shí)，作為中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)下的教育受益者，應(yīng)該把握住“科技創(chuàng)新”這股潮流，利用所學(xué)的知識(shí)大膽想象、積極探究，盡自己所能去為社會(huì)輸送創(chuàng)意之靈光、思維之活力，調(diào)動(dòng)身邊人投入到創(chuàng)新知識(shí)的海洋里，快樂學(xué)習(xí)。

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