基于人工神经网络的茶叶鉴定专家系统设计与研究

刘　洋，郑　华，李筱楠（石家庄铁路职业技术学院，河北石家庄 050061）

基于人工神经网络的茶叶鉴定专家系统设计与研究

刘洋，郑华，李筱楠
（石家庄铁路职业技术学院，河北石家庄 050061）

人工神经网络是利用计算机技术对网络前端采集过来的网络序列进行自动的分析与处理。如今也广泛应用到了茶叶鉴定领域中，并逐渐综合了嵌入式技术、网络信息处理技术和无线通信技术等，随着这些技术的发展，茶叶鉴定技术也有了广阔的应用空间，本文结合人工神经网络技术，对该技术在现阶段我国茶叶鉴定领域的应用做出相关研究。

人工神经网络；茶叶鉴定专家系统；设计

人工神经网络技术是信息化时代一种新兴的科技技术，被列为21世纪最有影响的技术和改变世界的十大技术之一，其目的主要是检测特定区域中的运动目标，将网络目标分隔开并跟踪特定区域内的节点目标。在整个过程中网络目标的检测是关键性的一步，由于网络受外景诸多因素的影响，导致网络节点极其不够稳定，使得运动检测的难度加大。茶叶鉴定系统前端直接连接人工神经网络服务器（高度集成的DSP芯片为核心），在芯片采集完成之后，直接对采集后的网络序列进行处理，然后通过WLAN/LAN传输到网络中心或者后台的客户端上面显示。

1　茶叶鉴定专家系统的发展历程

人类通过眼睛视觉（相对应于摄像头）从外界非常直观地获取事物的信息，从视觉所获得的信息量占人体五官所获信息总量的百分之七十之多。茶叶鉴定专家系统的原理也正是如此，经过几十年的发展茶叶鉴定专家系统日趋成熟稳健，鉴定系统的应用也越来越广泛，从而进一步推动了其自身的发展，在此过程中大致经历了三个阶段：人工模拟时代、半智能时代、智能时代。

1.1人工模拟时代

在20世纪90年代初及其以前，当时的茶叶鉴定专家系统刚刚发展没多久，相关技术不够成熟，大多采用模拟设备对网络数据信息进行模拟提取，称为模拟网络信号时代，即第一代茶叶鉴定系统时代。但是由于网络信息是通过电缆的形式进行传输，传输距离有限，而且在有线传输时模拟网络系统无法联网，只能以节点对节点的形式连接现场，导致铺线过程所耗费的财力巨大，因而此种茶叶鉴定系统的拓展性较差。

1.2半智能时代

20世纪90年代中期，网络多媒体技术逐渐得到了广泛的应用与发展，网络技术有了一次质的飞跃，网络采集与显示技术由原本灰度化色调逐渐演变成了富有色彩的网络。与此同时计算机技术发展得到了提高，在网络采集以及处理过程中计算机的数据处理能力得到了充分的发挥，计算机显示器对画面的高质量显示提供了基础。这种基于计算机的茶叶鉴定系统，即半智能时代。由于受到网络技术和网络压缩相关技术的局限，导致无法组建覆盖面积较大的网络系统，使其应用受到了一定的制约。

1.3智能时代

20世纪90年代末，网络信息处理技术的不断革新，以及网络压缩技术的不断进步，同时网络技术不断发展和计算机存储容量数据的处理速度的不断提升，促进了茶叶鉴定系统进入一个全新的智能化时代。全智能茶叶鉴定系统主要依托于网络技术实现数据的实时传输，同时兼具对人工神经网络数据的压缩处理存储等功能，并融入了网络信息的行为分析结合异常处理，最终实现一个全智能化的茶叶鉴定系统，是网络技术的一次革新。如今发达的网络技术，使跨区域、跨国际的传输网络成为了可能，因此其发展和应用得到了大力的推进。

2　人工神经网络在茶叶鉴定专家系统中的研究背景

随着社会的发展以及生活水平的提高，科学技术的迅速发展，加快了社会信息化、网络化和智能化的进程，人们对医疗健康、财产安全、交通安全等各行各业的要求也越来越高。因此嵌入式茶叶鉴定专家系统得到了日新月异的更新，同时也推动了多媒体领域相关的软件和硬件相关技术的快速进步。人工神经网络正在带来一场革命，为各种各样数不胜数的嵌入式电子产品增加网络处理功能模块可以加大其额外的价值；用户可以和网络进行交互，开启各种基于网络服务的大门，包括网络点播和导向等；高端的茶叶鉴定专家系统可以在不需要人为干预的情况下自动的采集、检测并跟踪目标。

如今，高端的茶叶鉴定专家系统得到世界各国政府以及研究学者的广泛关注，新型的茶叶鉴定专家系统较以往的有着明显的优点，在几乎不需要人为干预的情况下，全天候可靠网络，通过对摄像机采集的网络序列自动进行分析，对运动场景内目标进行检测分析，并且实时跟踪，当出现异常情况时迅速作出相关反应。新型的网络技术已经大量地引入计算机的协助，大大提高了其处理的速度，嵌入式人工神经网络系统的使用用户越来越多。鉴于其独特的优点，智能茶叶鉴定技术的应用领域也在逐渐的扩大。

如今，各行业各领域对茶叶鉴定专家系统的需求也在不断的增加，导致了茶叶鉴定专家系统的不断推广。然而传统意义上的是基于PC机的茶叶鉴定专家系统，由于PC机功耗大成本高，携带不方便等缺点导致了茶叶鉴定专家系统应用受到很大的局限性。与此同时针对人工神经网络处理芯片的问世，使得网络技术更加的智能化，并且处理芯片兼具体积小，功耗低，携带方便等优点，导致智能茶叶鉴定专家系统的应用更加的普及，所有安防工作的信息主要来源于智能茶叶鉴定专家系统所采集得到的数据信息，然而茶叶鉴定专家系统的布控点数的数量以及布控网络区域范围是信息采集程度的主要决定因素，同时也是处理相关异常事件和防止异常事件发生的重要因素。为确保异常事件的及时响应与预防，需要尽量布控尽可能全面的网络系统，在减低成本、提高工作的效率、增减系统积极性上唯有采用人工神经网络系统才是最佳的解决方法之道。

3　基于人工神经网络的茶叶鉴定专家系统设计

3.1国外茶叶鉴定专家系统设计

Interscan科技公司生产的人工神经网络-4000系列单气体分析仪：其特点是采用专利技术的高精度电化学传感器，响应时间短，连续泵吸式采样，体积小、重量轻，操作简单、易携带。

Z-300茶叶鉴定专家系统：此公司生产的监控系统具有不同的工作方式，第一种是单点测试模式，第二种就是连续测试模式。单点测试模式就是只能一个点一个点地测量，不能设置时间连续性工作；连续测试模式就是可以在一定的时间段里的任意时刻，显示器都可以隔一段时间就显示一次数据，这个时间设置一般是10秒更新一次，如果时间段结束了，那么这个测试也就停止。这个监控系统使用了公司专门开发的过滤器技术，可以排除一些其它的气体对茶叶鉴定气体的测量影响，使得茶叶鉴定浓度的测量结果准确度高，而且还有良好的可靠性。

英国PPM公司生产的PPM-400茶叶鉴定专家系统：PPM-400茶叶鉴定专家系统具有许多独特的优点。此监控系统方便携带，拿在手上直接使用，而且应用起来十分简单，是一款测试茶叶鉴定的好仪器。它的特点有：此仪器的内部采用的是电化学气体传感器进行泵吸式采集气体，仪器的反应速度十分快捷，而且整体结构是非常紧密的；还可以使用两种单位量来显示测得的数据，即ppm和mg/m3这两种衡量单位；此仪器的精确度非常高，可以达到0.001mg/m3这个数量级；同时此仪器还可以对湿度进行补偿。

3.2国内茶叶鉴定专家系统设计

“甲保御”牌人工神经网络茶叶鉴定专家系统：该监控系统应用了非常先进的电化学传感器以及一流的运放芯片，使得可以精确采集和分析数据；该监控系统有一个非常方便的功能应用，就是可以实时地得到连续的电信号，就是直接将茶叶鉴定的质量浓度转化而来，然后微处理器可以直接处理这些电信号，然后将分析的结果通过LCD显示出来。该监控系统突破了以前监控复杂、价格昂贵的限制，使得产品既便宜又适用，该产品可以成天不间断地进行实时监控，其操作也是非常简单的。

全自动人工神经网络茶叶质量鉴定、氨测定仪：此种类型的监控系统可以对许多种物质产生的茶叶鉴定以及氨污染物进行现场监控，在众多场所都可以实时使用，其特点有：使用国家标准监控方法，茶叶鉴定使用酚试剂法，而氨则使用纳氏试剂法；该仪器的监控速度说不上快，但是也不是那么慢，监控过程需要10-15分钟；该监控系统配备了大屏幕液晶来显示测试结果，仪器内部是使用单片机智能控制操作的，具有比较良好的人机交互界面，同时该监控系统还具有非常优秀的数据统计处理功能，而且得到的测试数据还可以实时保存和记录。

人工神经网络茶叶鉴定专家系统SKY2000-CH2O：该监控系统在价格上来说，具有非常大的优势，它是国内性价比最高的一款仪器设备，具有非常强大的竞争力；使用时可以明显知道，该监控系统监控茶叶鉴定浓度的速度是非常快的，它所使用的气体传感器反应十分灵敏，而且可以长时间使用；该监控系统在显示方面，使用的是点阵显示技术，支持两种语言操作界面即中文和英文；该监控系统还具有报警的功能，采用的是声光报警技术，由于茶叶鉴定的特性，报警的阀值可以根据需要自主设置，还有就是该监控系统还可以存储监控到的数据，还能保持最大的监控效果值。

4　结语

经过几十年的发展以及科学研究的不断努力，推进了茶叶鉴定专家系统的不断革新。高端计算机技术、网络宽带技术、高度集成化产品的不断推广，为茶叶鉴定专家系统的发展提供了有利的保障。人工神经网络集成了成熟的开发工具套件，健全的内部软件，高速的中央处理器和丰富的第三方服务支持，使其应用开发的周期得到明显的缩短，同时提高了开发的便捷性，从而人工神经网络方面开发得到了广泛的推广与应用。

［1］代天成.研究茶叶鉴定专家系统的应用发展［J］.数字技术与应用. 2015（12）：78-79.

［2］欧阳玉峰，周莹莹.茶叶鉴定专家系统中人工神经网络的应用解析［J］.数字技术与应用.2016（1）：96.

［3］杨子田，刘雁，张文斌，耿兆丰.衣领纸样自动生成专家系统基础研究——系统框架的建立［J］.河南纺织高等专科学校学报.2003（1）：134-135.

［4］隋继学，聂书奎，陈钢，郭明涛.专家系统在食品速冻机上的应用［J］.粮油加工与食品机械.2003（10）：88-89.

2016年河北省高等院校科学技术研究项目：基于移动平台增强现实定位注册技术的研究，项目编号：ZC2016137；2016年河北省高等院校科学技术青年基金项目：基于B/S结构的BIM服务器中间件技术研究，项目编号：QN2016215；河北省重点研发计划自筹项目：互联网+BIM工程信息共享平台的研究与设计，项目编号：15214519。

刘洋（1980-），男，河北省石家庄人，硕士，讲师，研究方向：通信与信息系统。