baongocdc
Rìu Vàng
Các mũi điện tử có thể được phân tán trên một vườn cây để đảm bảo mỗi cây được thu hoạch vào thời điểm tối ưu.
Ảnh: iStockphotoBạn đã bao giờ thử đoán độ chín của quả đào bằng mùi của nó chưa? Những nông dân có mũi qua nhiều kinh nghiệm có thể phát hiện ra sự kết hợp độc đáo của rượu, este, ketone và aldehyd, nhưng ngay cả một chuyên gia cũng có thể sai sót để biết khi nào trái cây hoàn hảo để hái. Để giúp thu hoạch, các nhà khoa học đã phát triển mũi điện tử để đánh hơi những quả đào chín nhất và mọng nước nhất. Trong một nghiên cứu gần đây, một chiếc mũi điện tử như vậy vượt quá độ chính xác 98%.
Sergio Luiz Stevan Jr. và các đồng nghiệp tại Đại học Công nghệ Liên bang - Paraná và Đại học Bang Ponta Grossa, ở Brazil, đã phát triển hệ thống mũi điện tử mới. Stevan lưu ý rằng ngay cả trong một vườn cây lớn, trái cây trên một cây có thể chín vào những thời điểm khác nhau so với trái trên cây khác, nhờ các môi trường khí hậu khác nhau, mưa, đất và các yếu tố khác. Nông dân có thể kiểm tra trái cây và đưa ra dự đoán tốt nhất của họ vào thời điểm chính để thu hoạch, nhưng vẫn tồn tại nguy cơ mất tiền nếu họ chọn sai.
May mắn thay, đào phát ra các phân tử hơi, được gọi là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, hoặc VOC. Stevan biết rằng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi khác nhau về số lượng và chủng loại, tùy thuộc vào các giai đoạn phát triển khác nhau của trái cây. Do đó, mũi điện tử là một [tùy chọn], vì chúng cho phép giám sát trực tuyến các VOC được tạo ra bởi môi trường.
Các nhà nghiên cứu cho biết mũi điện tử của họ có một số lợi thế so với các phương pháp cảm nhận độ chín hiện có, bao gồm cả việc tiến hành phân tích thời gian thực trong môi trường mở và không cần xử lý trực tiếp trái cây.
Hệ thống mũi điện tử do nhóm của ông tạo ra có một bộ cảm biến khí nhạy cảm với các VOC cụ thể. Các phép đo được số hóa và xử lý trước trong một vi điều khiển. Tiếp theo, một thuật toán nhận dạng mẫu được sử dụng để phân loại từng tổ hợp phân tử VOC duy nhất liên quan đến ba giai đoạn chín của quả đào (chưa trưởng thành, chín, quá chín). Dữ liệu được lưu trữ nội bộ trên thẻ nhớ SD và được truyền qua Bluetooth hoặc USB đến máy tính để phân tích.
Ảnh: Henike Guilherme Jordan VossMột nguyên mẫu ban đầu của hệ thống mũi điện tử được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Brazil nằm dưới gốc cây đào. Một phiên bản mới sẽ tích hợp tất cả các thành phần vào một hệ thống năng lượng mặt trời chịu được thời tiết.
Hệ thống này cũng được trang bị một cơ chế thông gió hút không khí từ môi trường xung quanh với tốc độ không đổi. Không khí đi qua phải chịu một mức độ ẩm và nhiệt độ xác định để đảm bảo các phép đo phù hợp. Ý tưởng của Stevan là triển khai một vài trong số những mũi này trên khắp một vườn cây để tạo ra một mạng lưới cảm biến.
Ông lưu ý một số ưu điểm của hệ thống này so với các phương pháp cảm nhận độ chín hiện có, bao gồm cả trực tuyến, tiến hành phân tích liên tục theo thời gian thực trong môi trường mở và không yêu cầu xử lý trực tiếp trái cây. Khác với những [cách tiếp cận] khác trong tài liệu, thường được thực hiện trong phòng thí nghiệm hoặc kho, sau thu hoạch hoặc trong quá trình lưu trữ, ông nói. Hệ thống mũi điện tử được mô tả trong một nghiên cứu được công bố vào ngày 4 tháng 6 trên Tạp chí IEEE Sensors .
Trong khi nghiên cứu cho thấy hệ thống mũi điện tử đã có tỷ lệ chính xác cao hơn 98%, các nhà nghiên cứu vẫn đang tiếp tục nghiên cứu các thành phần của nó, đặc biệt tập trung vào cải thiện phân tích dòng chảy của công cụ. Họ đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế và đang tìm hiểu triển vọng thương mại hóa.
Đối với những người thích trái cây và ngũ cốc của họ ở dạng có thể uống được, có thêm tin tốt. Stevan cho biết trong quá khứ, nhóm của ông đã phát triển một loại mũi điện tử tương tự cho bia , để phân tích cả nồng độ cồn và hương liệu. Bây giờ họ đang làm việc trên một mũi điện tử cho rượu vang, cũng như nhiều loại trái cây khác.
Ảnh: iStockphoto
Sergio Luiz Stevan Jr. và các đồng nghiệp tại Đại học Công nghệ Liên bang - Paraná và Đại học Bang Ponta Grossa, ở Brazil, đã phát triển hệ thống mũi điện tử mới. Stevan lưu ý rằng ngay cả trong một vườn cây lớn, trái cây trên một cây có thể chín vào những thời điểm khác nhau so với trái trên cây khác, nhờ các môi trường khí hậu khác nhau, mưa, đất và các yếu tố khác. Nông dân có thể kiểm tra trái cây và đưa ra dự đoán tốt nhất của họ vào thời điểm chính để thu hoạch, nhưng vẫn tồn tại nguy cơ mất tiền nếu họ chọn sai.
May mắn thay, đào phát ra các phân tử hơi, được gọi là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, hoặc VOC. Stevan biết rằng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi khác nhau về số lượng và chủng loại, tùy thuộc vào các giai đoạn phát triển khác nhau của trái cây. Do đó, mũi điện tử là một [tùy chọn], vì chúng cho phép giám sát trực tuyến các VOC được tạo ra bởi môi trường.
Các nhà nghiên cứu cho biết mũi điện tử của họ có một số lợi thế so với các phương pháp cảm nhận độ chín hiện có, bao gồm cả việc tiến hành phân tích thời gian thực trong môi trường mở và không cần xử lý trực tiếp trái cây.
Hệ thống mũi điện tử do nhóm của ông tạo ra có một bộ cảm biến khí nhạy cảm với các VOC cụ thể. Các phép đo được số hóa và xử lý trước trong một vi điều khiển. Tiếp theo, một thuật toán nhận dạng mẫu được sử dụng để phân loại từng tổ hợp phân tử VOC duy nhất liên quan đến ba giai đoạn chín của quả đào (chưa trưởng thành, chín, quá chín). Dữ liệu được lưu trữ nội bộ trên thẻ nhớ SD và được truyền qua Bluetooth hoặc USB đến máy tính để phân tích.
Ảnh: Henike Guilherme Jordan Voss
Hệ thống này cũng được trang bị một cơ chế thông gió hút không khí từ môi trường xung quanh với tốc độ không đổi. Không khí đi qua phải chịu một mức độ ẩm và nhiệt độ xác định để đảm bảo các phép đo phù hợp. Ý tưởng của Stevan là triển khai một vài trong số những mũi này trên khắp một vườn cây để tạo ra một mạng lưới cảm biến.
Ông lưu ý một số ưu điểm của hệ thống này so với các phương pháp cảm nhận độ chín hiện có, bao gồm cả trực tuyến, tiến hành phân tích liên tục theo thời gian thực trong môi trường mở và không yêu cầu xử lý trực tiếp trái cây. Khác với những [cách tiếp cận] khác trong tài liệu, thường được thực hiện trong phòng thí nghiệm hoặc kho, sau thu hoạch hoặc trong quá trình lưu trữ, ông nói. Hệ thống mũi điện tử được mô tả trong một nghiên cứu được công bố vào ngày 4 tháng 6 trên Tạp chí IEEE Sensors .
Trong khi nghiên cứu cho thấy hệ thống mũi điện tử đã có tỷ lệ chính xác cao hơn 98%, các nhà nghiên cứu vẫn đang tiếp tục nghiên cứu các thành phần của nó, đặc biệt tập trung vào cải thiện phân tích dòng chảy của công cụ. Họ đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế và đang tìm hiểu triển vọng thương mại hóa.
Đối với những người thích trái cây và ngũ cốc của họ ở dạng có thể uống được, có thêm tin tốt. Stevan cho biết trong quá khứ, nhóm của ông đã phát triển một loại mũi điện tử tương tự cho bia , để phân tích cả nồng độ cồn và hương liệu. Bây giờ họ đang làm việc trên một mũi điện tử cho rượu vang, cũng như nhiều loại trái cây khác.
