[發(fā)明專利]一種基于電子鼻的快速預(yù)測(cè)茶樹受害蟲取食時(shí)間的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610016866.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105548490B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊;孫玉冰;程紹明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種基于電子鼻的快速預(yù)測(cè)茶樹受害蟲取食時(shí)間的方法，該方法檢測(cè)過(guò)程在電子鼻樣品頂空收集裝置中實(shí)現(xiàn)，該裝置包括空氣泵(1)、活性炭管(2)、流量計(jì)(3)、特氟隆管(4)、密封板(5)、支架臺(tái)(6)、茶樹(7)、玻璃罩(8)；其中，所述空氣泵(1)、活性炭管(2)、流量計(jì)(3)和玻璃罩(8)通過(guò)特氟隆管(4)依次連接；密封板(5)設(shè)置在支架臺(tái)(6)和玻璃罩(8)之間；茶樹(7)的根部在密封板(5)的下方，茶樹(7)的枝葉在玻璃罩(8)之內(nèi)；

電子鼻樣品頂空收集裝置的工作條件為：通過(guò)流量計(jì)(3)將空氣流量控制在1000ml/min到1400ml/min之間，該裝置工作的時(shí)間控制在5min-8min之間，使玻璃罩(8)內(nèi)的氣體均為經(jīng)活性炭管(2)凈化后的空氣；

其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

(1)、將茶樹葉片洗凈，去除灰塵，并挑選健康無(wú)損傷的茶樹作為檢測(cè)對(duì)象；選取8組待測(cè)茶樹樣品，每組待測(cè)茶樹樣品中包含n株茶樹，其中，n為大于等于10的自然數(shù)；對(duì)7組待測(cè)茶樹樣品移植相同數(shù)量的害蟲，害蟲數(shù)量為5-15之間，經(jīng)過(guò)不同的取食時(shí)間，分別是4小時(shí)、8小時(shí)、12小時(shí)、16小時(shí)、20小時(shí)、24小時(shí)和28小時(shí)，最后一組健康無(wú)損傷的茶樹作為對(duì)照組；將茶樹放入電子鼻樣品頂空收集裝置中，并且保證裝置內(nèi)茶樹的葉片為20-25片，然后在室溫下放置30min-40min使該頂空裝置內(nèi)揮發(fā)物濃度達(dá)到穩(wěn)定；

(2)、抽取電子鼻樣品頂空收集裝置內(nèi)的揮發(fā)物，注入電子鼻系統(tǒng)中，設(shè)置檢測(cè)時(shí)間為60s-90s、清洗時(shí)間為60s-80s和氣流速度為200ml/min-400ml/min；電子鼻系統(tǒng)中的傳感器與揮發(fā)物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)；

(3)選用穩(wěn)定值法、小波分析法和二次項(xiàng)擬合法對(duì)電子鼻各個(gè)傳感器響應(yīng)曲線進(jìn)行特征提取；

所述穩(wěn)定值法提取特征是選擇每根傳感器響應(yīng)值穩(wěn)定值作為特征值；

所述小波分析法提取特征是選擇時(shí)頻窗口小、正交性和規(guī)則性好的Coiflet小波coif5作為小波基，根據(jù)對(duì)比重構(gòu)效果和原始信號(hào)數(shù)值誤差值變化，選取5層分解尺度，將分解后得到的第5層的低頻近似系數(shù)E5作為特征值；

所述二次項(xiàng)擬合法提取特征是使用y＝At^2+Bt+C，其中，y為傳感器響應(yīng)信號(hào)值，t為檢測(cè)時(shí)間；通過(guò)最小二乘法對(duì)響應(yīng)曲線進(jìn)行擬合，將擬合后獲得的參數(shù)A,B,C作為特征值；

(4)、根據(jù)上述3種特征提取算法取得的特征值作為原始數(shù)據(jù)，分別采用主成分分析和線性判別分析對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，選取區(qū)分效果最好的特征值作為預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練值；采用線性回歸模型建立區(qū)分效果最好特征提取方法所提取的特征值與茶樹受害蟲取食時(shí)間之間的定量預(yù)測(cè)模型；

表達(dá)式為：Y＝a1×X1+a2×X2+……+ai×Xi+……+a10×X10+b；其中Y為取食時(shí)間，Xi為上述區(qū)分效果最好特征提取方法所提取的特征值，i為上述區(qū)分效果最好特征提取方法所提取的特征值的個(gè)數(shù)，a1，a2，ai，b均為常數(shù)；

(5)、按照步驟(1)和(2)檢測(cè)未知害蟲取食時(shí)間的茶樹，取得電子鼻的響應(yīng)曲線，使用步驟(3)中分類效果最優(yōu)的特征提取方法對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，最后代入步驟(4)的預(yù)測(cè)模型中，預(yù)測(cè)其受害蟲取食時(shí)間。