智能識別陳皮儲存柜

◎廣東省江門市紫茶小學 吳奕臻

廣東省江門市范羅岡小學 麥智欽

新會陳皮是廣東江門的特產，是國家地理標志產品，具有較高的藥用價值。“一兩陳皮一兩金，百年陳皮勝黃金。”陳皮的年份越久，藥用價值越高。但是，經過我們的了解，陳皮的年份識別和存儲都存在難題。

圖1 新會陳皮年份圖譜

吳奕臻

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驗，很難識別陳皮的年份。

麥智欽

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

吳奕臻

若是有一個機器人能幫助我們翻曬陳皮、識別陳皮的質量，那么媽媽就會輕松一些，陳皮也不會因為發霉導致浪費了。

麥智欽

生活中有人臉識別技術，能不能利用視覺識別技術識別陳皮的質量和年份呢？

我倆進行思維碰撞后，決定利用視覺識別技術和靈敏的傳感器，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，下層是自動調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

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、發霉、6 年、13 年”4 種類型的陳皮進行研究設計。

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，建立數據庫。

3.標注數據

我們使用軟件對采集到的照片進行手動標注，將所有照片分為4 個標簽：蟲蛀、發霉、6 年、13 年。

4.訓練模型

我們使用軟件對視覺識別模型進行訓練。經過多次測試和修改，模型的運行準確率達到70%。

5.搭建視覺級別功能區

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。

圖2 對13 年的陳皮進行標注

二、制作智能儲存柜

1.設計結構

根據不同年份陳皮的存放要求，我們將儲存柜設計為兩層。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、風扇、光譜燈等，實時監測并控制柜內的溫度、濕度，避免陳皮發霉。下層抽屜進行密封設計，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構后，我們在電腦上繪制了智能儲存柜的設計圖和電路圖。

圖5 智能儲存柜設計圖

3.制作儲存柜

我們根據設計圖紙，利用激光切割機切割木板，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、風扇等實時監測并控制柜內的溫度、濕度。當柜內的濕度超過75%時，自動打開光譜燈進行晾曬；當濕度低于50%時，自動關閉光譜燈。當柜內的溫度超過30 ℃時，自動打開風扇進行散熱；當溫度低于20 ℃時，自動關閉風扇。

三、作品創新點及改進方向

將視覺識別功能區和智能儲存柜組合在一起，我們的創新作品——智能識別陳皮儲存柜就完成了。經過測試，我們認為它具有以下幾個創新點。

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

2.系統能實時監測柜內的溫濕度，并根據設定的條件自動開啟風扇、光譜燈，避免陳皮發霉。另外，我們也可以通過語音來控制柜內燈光、風扇的開關，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前日期，以及柜內的溫濕度，方便實時了解柜內情況。

智能識別陳皮儲存柜滿足了我們的初步設想，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，應用范圍不夠廣，需要繼續擴充數據庫，提高識別精準度；二是陳皮的分揀、入柜依靠人工完成，效率不高，可以增加設備，實現全流程自動化；三是儲存柜的制作材料需要進一步優化，選擇更適合存放陳皮的防潮材質。

圖6 智能識別陳皮儲存柜