Вы когда-нибудь пробовали определить спелость фруктов по запаху? Фермеры с хорошо натренированным носом могут обнаружить уникальную комбинацию спиртов, сложных эфиров, кетонов и альдегидов, но даже опытный специалист с трудом может определить, когда фрукты идеально подходят для сбора.
Чтобы помочь с уборкой урожая, ученые разработали электронные носы для «вынюхивания» самых спелых и сочных персиков. А недавнее исследование показало, что точность определения спелости таким электронным носом превышает 98 %, сообщает vc.ru.
Серхио Луис Стеван-младший и его коллеги из Федерального технологического университета Параны и Государственного университета Понта - Гросса в Бразилии разработали новую систему электронного носа (e-nose). Стеван отмечает, что даже в пределах одного большого фруктового сада плоды на одном дереве могут созревать в разное время, благодаря микроклимату, дождю, почве и другим факторам. Фермеры могут осмотреть фрукты и сделать выводы по степени зрелости урожая, но рискуют потерять деньги, допустив ошибку.
Персики выделяют парообразные молекулы, называемые «летучими органическими соединениями», или ЛОС. “Мы знаем, что летучие органические соединения различаются по количеству и типу в зависимости от различных фаз роста плодов”, - объясняет Стеван. "Таким образом, электронные носы являются настоящим открытием, поскольку они позволяют осуществлять онлайн-мониторинг ЛОС, генерируемых культурой.”
Исследователи говорят, что электронный нос имеет ряд преимуществ по сравнению с существующими подходами по определению спелости, в том числе он проводит анализ в режиме реального времени в открытой среде и не требует прямого контакта с плодами.
Система e-nose, созданная командой Стевана, имеет набор газовых датчиков, чувствительных к определенным ЛОС. Измерения оцифровываются и предварительно обрабатываются в микроконтроллере. Затем алгоритм распознавания образов используется для классификации каждой уникальной комбинации молекул ЛОС, связанных с тремя стадиями созревания персика (незрелый, спелый, перезрелый). Данные хранятся внутри карты памяти SD и передаются через Bluetooth или USB на компьютер для анализа.
Система также оснащена вентиляционным механизмом, который втягивает воздух из окружающей среды с постоянной скоростью. Проходящий воздух подвергается заданному уровню влажности и температуры для обеспечения последовательных измерений. Идея, говорит Стеван, состоит в том, чтобы установить несколько таких "носов" через сад, чтобы создать сенсорную сеть.
Он отмечает ряд преимуществ этой системы по сравнению с существующими подходами к определению спелости, в том числе то, что она работает в режиме онлайн, проводит непрерывный анализ в режиме реального времени в открытой среде и не требует непосредственного контакта с плодами. “Это отличается от других [подходов], представленных в литературе, которые обычно выполняются в лаборатории или на складах, после сбора урожая или во время хранения”,- говорит он. Система e-nose описана в исследовании, опубликованном 4 июня в журнале IEEE Sensors Journal.
Хотя исследование показывает, что система e-nose уже имеет высокую точность более 98 %, исследователи продолжают работать над ее компонентами, сосредоточившись на улучшении анализа потока инструмента. Они подали заявку на патент и изучают перспективы его коммерциализации.
Добавить комментарий