智能识别陈皮储存柜

◎广东省江门市紫茶小学 吴奕臻

广东省江门市范罗冈小学 麦智钦

新会陈皮是广东江门的特产，是国家地理标志产品，具有较高的药用价值。“一两陈皮一两金，百年陈皮胜黄金。”陈皮的年份越久，药用价值越高。但是，经过我们的了解，陈皮的年份识别和存储都存在难题。

图1 新会陈皮年份图谱

吴奕臻

妈妈每年都会自己制作陈皮，但是她常常忘记不同罐子里的陈皮的年份。不同年份的陈皮外观相似，没有一定的知识和经验，很难识别陈皮的年份。

麦智钦

陈皮有较强的吸水性，南方雨水较多，若没有及时翻晒，陈皮很容易受潮发霉，失去价值。

吴奕臻

若是有一个机器人能帮助我们翻晒陈皮、识别陈皮的质量，那么妈妈就会轻松一些，陈皮也不会因为发霉导致浪费了。

麦智钦

生活中有人脸识别技术，能不能利用视觉识别技术识别陈皮的质量和年份呢？

我俩进行思维碰撞后，决定利用视觉识别技术和灵敏的传感器，制作一个智能识别陈皮储存柜。该储存柜分为上下两层，上层是自动识别陈皮年份的视觉识别功能区，下层是自动调控温湿度的智能储存柜。确定了作品思路后，我们就开始动手制作啦。

一、搭建视觉识别功能区

1.选择陈皮

陈皮有不同的品种和分类，为提高作品的普适性，我们选择了市面上最常见的新会陈皮二红皮，对“虫蛀、发霉、6 年、13 年”4 种类型的陈皮进行研究设计。

2.采集照片

我们从不同角度、距离，对4 种类型的陈皮拍摄了800 多张照片，建立数据库。

3.标注数据

我们使用软件对采集到的照片进行手动标注，将所有照片分为4 个标签：虫蛀、发霉、6 年、13 年。

4.训练模型

我们使用软件对视觉识别模型进行训练。经过多次测试和修改，模型的运行准确率达到70%。

5.搭建视觉级别功能区

用亚克力板、木板、主控板、摄像头等材料和电子元器件搭建视觉识别功能区。

图2 对13 年的陈皮进行标注

二、制作智能储存柜

1.设计结构

根据不同年份陈皮的存放要求，我们将储存柜设计为两层。上层抽屉存放较新的陈皮，并配置主控板、语音模块、温湿度传感器、风扇、光谱灯等，实时监测并控制柜内的温度、湿度，避免陈皮发霉。下层抽屉进行密封设计，用于存放年份较久的陈皮。

2.绘制图纸

确定了储存柜的功能和结构后，我们在电脑上绘制了智能储存柜的设计图和电路图。

图5 智能储存柜设计图

3.制作储存柜

我们根据设计图纸，利用激光切割机切割木板，然后将木板与主控板、语音模块、温湿度传感器等电子元器件组合起来。

4.编写程序

在电脑上编写程序，利用温湿度传感器、光谱灯、风扇等实时监测并控制柜内的温度、湿度。当柜内的湿度超过75%时，自动打开光谱灯进行晾晒；当湿度低于50%时，自动关闭光谱灯。当柜内的温度超过30 ℃时，自动打开风扇进行散热；当温度低于20 ℃时，自动关闭风扇。

三、作品创新点及改进方向

将视觉识别功能区和智能储存柜组合在一起，我们的创新作品——智能识别陈皮储存柜就完成了。经过测试，我们认为它具有以下几个创新点。

1.将陈皮放在视觉识别功能区的白纸上，系统就能自动识别6 年、13 年的陈皮，并检测陈皮是否发霉、虫蛀，减轻了人工识别陈皮的工作量。

2.系统能实时监测柜内的温湿度，并根据设定的条件自动开启风扇、光谱灯，避免陈皮发霉。另外，我们也可以通过语音来控制柜内灯光、风扇的开关，如“小陈皮你好，请打开灯光”。

3.储存柜上的电子屏幕能显示当前日期，以及柜内的温湿度，方便实时了解柜内情况。

智能识别陈皮储存柜满足了我们的初步设想，但还有以下几个方面有待完善：一是识别陈皮的种类、年份不够多，应用范围不够广，需要继续扩充数据库，提高识别精准度；二是陈皮的分拣、入柜依靠人工完成，效率不高，可以增加设备，实现全流程自动化；三是储存柜的制作材料需要进一步优化，选择更适合存放陈皮的防潮材质。

图6 智能识别陈皮储存柜