[发明专利]基于微型近红外光谱仪的小麦粉品质在线检测系统

说明书

本发明公布了针对微型近红外光谱设备进行二次开发的在线近红外光谱扫描和检测方法及其一体化系统，包括在线采集单元、控制和光谱建模分析单元，在线采集单元包括在线采集装置以及生产线模拟运行装置。本发明根据小麦粉工厂生产线实际情况设计了一套在线采集模拟装置，并通过对近红外光谱小型仪器进行二次软件开发，通过网线传输，实现对采集到的样本进行样本预处理分析、建立校正模型并进行检测分析。利用本发明提供的技术方案，用户可不受仪器提供的配套分析软件中固化模型的限制，在实际检测中，可根据检测对象的数据特点，主动构建合适的模型，并寻找确定最优参数，建立最佳模型，提高模型的检测精度。本发明可实现小麦粉的在线无损检测分析。

技术领域

本发明属于小麦粉在线检测技术领域，涉及一种在windows开发平台下的微型近红外光谱在线检测技术，具体针对微型近红外光谱设备进行二次开发的在线近红外光谱采集和检测方法及其一体化系统。

背景技术

随着经济的快速发展，人们对于小麦粉安全的重视程度也与日俱增，而光谱分析法由于其对样本和实验环境几乎没有任何破坏而且检测速度快得到了飞速发展，其应用也扩展至各个领域，在水果、茶叶、小麦等多个领域都有非常多的研究成功过。翟建龙开发了一款针对脐橙品质的光谱采集和品质检测软件。贾文坤将MicroNIR作为数据采集装置，开发了对“西湖龙井”进行便携快速真伪鉴别的系统。但在小麦粉品质检测领域中，目前国内虽然有不少研究学者已经对便携式光谱检测软件进行了不断的研究和探索，但是依旧局限于人工采样和离线检测，均未实现自动采样和在线检测，这为小麦粉品质检测工作必然带来极大不便。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种针对微型近红外光谱设备进行二次开发的在线近红外光谱扫描和检测方法及其一体化系统。通过对MicroNIR-2200近红外光谱微型仪器进行二次软件开发，在windows开发平台下编写了仪器控制和光谱分析建模程序，并根据小麦粉工厂生产线实际情况设计了一套在线采集模拟装置，利用光谱检测的方法实现对在线采集到的未知样本的组分参数进行样本预处理分析，并通过已经建立校正模型对样本进行预测分析。

本发明提供的技术方案是：

一种基于微型近红外光谱的小麦粉建模与在线检测一体化系统，包括在线采集单元、控制和光谱建模分析单元，在线采集单元包括在线采集装置以及生产线模拟运行装置；在线采集装置包括微型近红外光谱仪、S3C2416开发板以及一众辅助设备；微型近红外光谱仪为S3C2416开发板的外接USB设备；S3C2416开发板包括光谱仪控制接口模块以及辅助设备控制接口模块，接口模块包括指令响应程序、光谱仪驱动、参数配置txt文件；用于控制微型近红外光谱仪以及辅助设备响应控制单元发出的指令；控制和光谱建模分析单元是在PC机中基于VS2010平台采用C++语言开发的MFC程序，负责控制在线采集光谱；并建立小麦粉定量分析模型以及检测在线采集的小麦粉样本的品质；其中，微型近红外光谱仪可使用近红外光谱引擎MicroNIR-2200。

具体的系统实现如下：

(一)在线采集单元实现：将MicroNIR-2200光谱仪器驱动文件ftdibus.sys拷贝到S3C2416开发板wince6.0系统文件中，实现软件对硬件的通信；以VS2008作为开发平台，VC++作为开发语言，根据MicroNIR-2200二次开发接口静态库文件ftd2xx.lib以及头文件ftd2xx.h实现仪器控制模块，根据仪器工作步骤实现辅助设备控制模块，根据数据传输需求实现以TCP/IP协议为基础的数据传输模块，并在config文件中配置好相关参数，再结合MicroNIR-2200光谱仪的光谱数据获取规则实现最终在线采集单元命令响应程序GUISample.exe。

根据小麦粉工厂实际环境设计了生产线模拟装置。