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高通量植物環(huán)境調(diào)控成像平臺介紹

更新時(shí)間:2026-06-03      點(diǎn)擊次數(shù):108

托普云農(nóng)高通量植物環(huán)境調(diào)控成像平臺(代表型號 TP-R/G系列及TP-GTL配套系統(tǒng))將精密環(huán)境因子調(diào)控艙體與多光譜/三維/高光譜成像監(jiān)測單元垂直整合于同一實(shí)驗(yàn)閉環(huán),使研究者能夠在已知、可復(fù)現(xiàn)的微氣候條件下對植物全生育期形態(tài)建成與生理響應(yīng)實(shí)施連續(xù)、非破壞性量化記錄,消除傳統(tǒng)拆離式培養(yǎng)箱與成像設(shè)備間的環(huán)境失配誤差。


一、受控微環(huán)境程序化調(diào)控子系統(tǒng)

箱體或人工氣候室模塊對影響植物生長發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)境因子實(shí)施獨(dú)立或耦合閉環(huán)控制:

溫濕光氣精準(zhǔn)調(diào)控——溫度、相對濕度、光照強(qiáng)度與光質(zhì)(全光譜可調(diào)LED)、CO?濃度均可分段程控,支持模擬晝夜節(jié)律、季節(jié)性漸變及突發(fā)脅迫脈沖(高溫/低溫/干旱/高濕等)。

根際逆境構(gòu)建能力——配合外接可控灌溉單元可實(shí)施梯度控水(干旱模擬)及定濃度鹽/堿液灌注(鹽/堿脅迫),使箱內(nèi)冠層與根域環(huán)境同步處于預(yù)設(shè)脅迫梯度。

多層均勻送風(fēng)與新風(fēng)交換——背部矩陣網(wǎng)孔出風(fēng)配合內(nèi)循環(huán)風(fēng)道確保各層架溫濕均一;支持手動新風(fēng)調(diào)節(jié)以維持適宜O?/CO?平衡,滿足長周期密閉實(shí)驗(yàn)的氣體代謝需求。


二、原位/軌道式多模態(tài)成像監(jiān)測子系統(tǒng)

平臺可按實(shí)驗(yàn)尺度配置箱體內(nèi)置攝像模組或氣候室吊軌(H型/龍門式)成像單元,典型成像模態(tài)包括:

可見光二維成像(RGB)——頂視與側(cè)視組合采集,自動分割植株與背景,解算株高、冠幅、投影葉面積、顏色分量(ExG/ExR等)及衰老黃化比例。

可見光三維重建——通過旋轉(zhuǎn)拍攝或多視角立體視覺生成植株點(diǎn)云模型,量化真實(shí)葉面積、植株體積、表面積、分枝角度及三維緊實(shí)度。

高/多光譜成像——獲取400–1000 nm連續(xù)波段反射譜,反演葉綠素、氮素等生化組分空間分布,計(jì)算NDVI、GNDVI、NDRE等植被指數(shù),用于隱性脅迫早期診斷。

熱紅外與可選熒光模塊——冠層溫度場成像估算蒸騰速率;葉綠素?zé)晒鈪?shù)反映PSⅡ光化學(xué)效率及光抑制程度,直接指征光合系統(tǒng)逆境損傷。


三、自動化傳送與樣本身份管理(高通量擴(kuò)展型)

TP-GTL系列擴(kuò)展配置引入傳送帶流水線與RFID識別體系:

自動傳輸定位——盆栽經(jīng)伺服驅(qū)動傳送帶等間距送入暗室,到位后自動觸發(fā)成像,消除環(huán)境雜散光干擾并保證每次采集位姿一致,滿足時(shí)間序列數(shù)據(jù)可比性。

單株身份綁定——每盆植株附RFID標(biāo)簽或二維碼,系統(tǒng)自動關(guān)聯(lián)樣本編號—環(huán)境日志—成像數(shù)據(jù)集,支持千株級群體縱向追蹤及生物量動態(tài)(選配在線稱重)。

旋轉(zhuǎn)頂升機(jī)構(gòu)——暗室內(nèi)360°旋轉(zhuǎn)與高度可調(diào)頂升,實(shí)現(xiàn)多方位采集,尤其適用于蓮座狀或分蘗旺盛作物。


四、AI解析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理平臺

TP-AIPheno智能解析軟件——集成圖像預(yù)處理、植株分割、多尺度性狀提取算法,一鍵輸出形態(tài)與光譜參數(shù)量化結(jié)果,內(nèi)置主要作物(禾本科、十字花科等)解析模板且支持自定義指標(biāo)開發(fā)。

時(shí)空對齊數(shù)據(jù)庫——環(huán)境傳感器日志(溫濕光氣+根際水/鹽/pH)與表型影像按統(tǒng)一時(shí)間戳配對存儲,生成"環(huán)境驅(qū)動因子—表型響應(yīng)矩陣",可直接導(dǎo)入統(tǒng)計(jì)或機(jī)器學(xué)習(xí)工具做劑量—效應(yīng)與基因型—表型關(guān)聯(lián)分析。

遠(yuǎn)程監(jiān)控與權(quán)限管理——支持PC端與移動端查看運(yùn)行曲線、修改程控參數(shù)、接收異常報(bào)警;多級賬戶權(quán)限防止實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中數(shù)據(jù)誤刪或參數(shù)被篡改,歷史記錄可溯源導(dǎo)出。


五、典型科研與育種應(yīng)用場景

植物逆境生理與抗逆機(jī)制——高溫/低溫/干旱/鹽/堿單一或復(fù)合脅迫下,追蹤形態(tài)可塑性變化與光合—蒸騰功能衰退的動態(tài)軌跡。

種質(zhì)資源抗逆初篩——標(biāo)準(zhǔn)化環(huán)境梯度中對大批量核心種質(zhì)并行培養(yǎng)與成像,依據(jù)表型參數(shù)(保綠度、相對生長率、冠溫異常等)劃分抗逆等級。

種子活力與萌發(fā)表型——箱內(nèi)自動定時(shí)采圖,計(jì)數(shù)發(fā)芽數(shù)、記錄首芽與達(dá)峰時(shí)間,量化不同預(yù)處理對種子活力的促進(jìn)或抑制效應(yīng)。

作物光溫反應(yīng)與加代培養(yǎng)——可編程光周期—溫度組合模擬異地或跨季條件,用于光溫敏感性研究及育種材料快速加代。

該系統(tǒng)通過將微環(huán)境精確復(fù)現(xiàn)、非破壞多模態(tài)表型獲取、樣本—數(shù)據(jù)—環(huán)境三元關(guān)聯(lián)封裝于同一操作平臺,使植物環(huán)境生物學(xué)研究從定性描述升級為可重復(fù)、全時(shí)段追蹤、形態(tài)—生理雙維量化的實(shí)驗(yàn)證據(jù)鏈生成工具。


六、核心功能

高精度環(huán)境控制

控溫范圍:0~65℃,波動度±0.1℃

控濕范圍:50~95%RH,波動度±2%RH

光照強(qiáng)度:0~22000lx,無極可調(diào)。

植物活體影像采集

頂部和側(cè)面標(biāo)配2個(gè)可見光成像單元,多維實(shí)時(shí)度獲取植物的高清影像圖。

結(jié)合AI人工智能算法對影像圖進(jìn)行智能合成與分析,形成植物的生長動態(tài)實(shí)物影像。

種子發(fā)芽率自動識別

通過圖像識別,直接分析培養(yǎng)裝置內(nèi)的種子數(shù)量、發(fā)芽數(shù),并對發(fā)芽情況進(jìn)行精準(zhǔn)標(biāo)記。

智能交互與操作便捷

配備10寸全彩觸摸屏(分辨率:1024*600),實(shí)時(shí)顯示溫度、濕度、光照、風(fēng)速、程序進(jìn)度、運(yùn)行曲線及報(bào)警信息。

支持設(shè)置30套實(shí)驗(yàn)程序,每程序最多99段,循環(huán)次數(shù)可設(shè)或無限循環(huán),支持移時(shí)、密碼鎖定、操作員信息記錄等功能。

穩(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

外殼靜電噴塑,內(nèi)膽鏡面不銹鋼+大圓角設(shè)計(jì),安全易清潔。

雙層隔熱結(jié)構(gòu):環(huán)戊烷聚氨酯發(fā)泡保溫,節(jié)能高效。

內(nèi)置6mm鋼化玻璃內(nèi)門,不開門即可全景觀察;開門時(shí)風(fēng)機(jī)自動停機(jī),減少溫濕度擾動。

均勻的氣候分布系統(tǒng)

背部矩陣網(wǎng)孔出風(fēng) + 內(nèi)部循環(huán)風(fēng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水平氣流均勻送風(fēng),確保各層溫濕度一致性。

風(fēng)速支持30%~100%分檔調(diào)節(jié),適配不同作物通風(fēng)需求。

人性化智能功能

加濕系統(tǒng):內(nèi)置304不銹鋼水箱 + 內(nèi)循環(huán)設(shè)計(jì),節(jié)水節(jié)能;支持外接供水或使用20L儲水箱,實(shí)現(xiàn)長時(shí)間無人值守運(yùn)行。

新風(fēng)系統(tǒng):手動調(diào)節(jié)進(jìn)出風(fēng)口大小,實(shí)現(xiàn)內(nèi)外氣體交換,滿足植物呼吸需求。

自由調(diào)節(jié)網(wǎng)架+燈板高度:抽拉式網(wǎng)架及快接頭燈板設(shè)計(jì),方便自由調(diào)節(jié)高度,滿足植物不同階段的生長高度需求。

紫外線滅菌:一鍵啟動自動滅菌,保障箱體潔凈。

電磁鎖 + 屏幕鎖:雙級權(quán)限保護(hù),防止誤操作或樣本被干擾。

帶掉電記憶:斷電后再次開機(jī),可自動恢復(fù)原來的工作狀態(tài),無需擔(dān)心以外斷電。

熱氣旁通化霜:按需化霜,不影響實(shí)驗(yàn)連續(xù)性。

數(shù)據(jù)管理與遠(yuǎn)程控制

實(shí)驗(yàn)自動生成實(shí)驗(yàn)號與二維碼,支持微信綁定,實(shí)時(shí)查看運(yùn)行數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)可通過U盤導(dǎo)出,也可在PC端Web平臺、手機(jī)微信端查看歷史曲線與記錄。

支持遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作:隨時(shí)隨地啟停程序、切換時(shí)段、編輯參數(shù),異常報(bào)警即時(shí)推送至微信,不錯(cuò)過任何關(guān)鍵信息。

支持OTA在線升級,設(shè)備軟件持續(xù)優(yōu)化更新。


浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)供應(yīng)(銷售)高通量植物環(huán)境調(diào)控成像平臺,廠家直銷,歡迎新老用戶了解咨詢!

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