PlantScreen大型版植物表型成像分析系統(tǒng)
PlantScreen大型版植物表型成像系統(tǒng)由捷克PSI公司研制生產(chǎn)，整合了LED植物智能培養(yǎng)支撐作用、自動化控制系統(tǒng)研學體驗、葉綠素?zé)晒獬上駵y量分析、植物熱成像分析最為突出、植物近紅外成像分析落實落細、植物高光譜分析、自動條碼識別管理高效化、RGB真彩3D成像服務品質、自動稱重與澆灌系統(tǒng)等多項(xiàng)*技術(shù)保障性。主要適用于40cm-120cm高的水稻、小麥、玉米優勢領先、棉花等大型植物的生理生態(tài)與形態(tài)結(jié)構(gòu)成像分析，用于高通量植物表型成像分析測量質生產力、植物脅迫響應(yīng)成像分析測量善謀新篇、植物生長分析測量、生態(tài)毒理學(xué)研究學習、性狀識別及植物生理生態(tài)分析研究等結構重塑。作為家研制生產(chǎn)植物葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)的廠家，PSI公司在植物表型成像分析領(lǐng)域處于的技術(shù)前列應用優勢，大面積葉綠素?zé)晒獬上穹治龉δ転槠?技術(shù)高質量發展，使PlantScreen成為植物表型分析與功能成像分析的*的儀器設(shè)備，測量各種表型參數(shù)達(dá)100多個高效節能。
系統(tǒng)組成：
整套系統(tǒng)由自動化植物傳送系統(tǒng)影響力範圍、光適應(yīng)室、3D結(jié)構(gòu)RGB成像單元新創新即將到來、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上駟卧~出了重要的一步、可見?近紅外高光譜成像單元、短波紅外高光譜成像單元重要工具、熱成像單元積極拓展新的領域、自動澆灌與稱重單元以及由控制調(diào)度服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器更優質、數(shù)據(jù)服務(wù)器相對開放、可編程序邏輯控制器及分析軟件組成的主控制大數(shù)據(jù)平臺等子系統(tǒng)組成。全部成像分析單元與傳送系統(tǒng)都放置于可精確控制環(huán)境條件的FS-WI大型植物生長室內(nèi)脫穎而出，保證植物樣品生長條件的可控性和均一性拓展應用。整套系統(tǒng)可根據(jù)用戶實(shí)際需要定制，高度契合用戶的實(shí)際需求結構。
技術(shù)指標(biāo)：
1.光適應(yīng)室
· 提供均一穩(wěn)定的環(huán)境條件管理，使植物在進(jìn)入成像測量單元前調(diào)整到相同的生長狀態(tài)優化上下；同時為葉綠素?zé)晒獬上駵y量進(jìn)行暗適應(yīng)或光適應(yīng)預(yù)處理
· 光源：冷白LED（6500K）+遠(yuǎn)紅LED（735nm），光強(qiáng)0-*可調(diào)模樣，對植物*升溫效應(yīng)
· 尺寸：9120mm×1200×2800mm不斷創新，可根據(jù)用戶需求定制
· 容量：13盆植物同時進(jìn)行適應(yīng)（高1200mm，直徑600mm）
2. 光幕系統(tǒng)
· 測量參數(shù)：精確測量植物高度提供了遵循，各成像單元根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整成像傳感器高度和位置
· 測量范圍：0 – 1250 mm
· 分辨率：2.5mm
3.3D結(jié)構(gòu)RGB成像單元
· 大測量植物體積：1010 mm×1010 mm×1250 mm（長×寬×高）
· 高度調(diào)整范圍：0 – 1250 mm
· 調(diào)整精度：±3mm
· 分辨率：2560×1920參與水平，可選配線性掃描傳感器4096 - 6144像素/線，17-26000線/秒
· 成像時間：<10s
· 數(shù)據(jù)傳輸：千兆以太網(wǎng)
· 3D成像旋轉(zhuǎn)臺：0-360°自由旋轉(zhuǎn)服務效率，用于3D模型重建
· 成像光源板：冷白光LED光源板明確相關要求，可自動調(diào)整不同光強(qiáng)以獲得成像效果，側(cè)面光源板1010 mm×1250 mm統籌發展，頂部光源板1010 mm×1010 mm
· 測量參數(shù)：葉面積深化涉外、植物緊實(shí)度／緊密度、葉片周長生產製造、偏心率開展試點、葉圓度、葉寬指數(shù)共同、植物圓直徑推進一步、凸包面積、植物質(zhì)心簡單化、生長高度力度、植物大高度和寬度、相對生長速率系統性、顏色劃分的植物適應(yīng)度評價業務指導、葉面積差異比較、綠度指數(shù)就此掀開、顏色貢獻(xiàn)度分級（健康綠色長足發展、亮綠色、暗綠色穩步前行、其他顏色）等表型參數(shù)結構不合理，并可選配3D重建模型功能
4. FluorCam葉綠素?zé)晒獬上駟卧?/span>
· 成像面積：35×35cm或80×80cm
· 高度調(diào)整范圍：0 – 2005 mm
· 測量光源：橙色618nmLED
· 光化學(xué)光源：雙色光化學(xué)光，橙色618nm LED和冷白LED逐步顯現，可選配藍(lán)色（455nm）銘記囑托、品藍(lán)（470nm）引領、青色（505nm）自動化裝置、綠色（570nm）、橙色（605nm）等應用前景，大光強(qiáng)300-2500µmol(photons)/m2.s有很大提升空間，可升級至5000µmol(photons)/m2.s
· 飽和光源：冷白光LED運行好，大光強(qiáng)3000 µmol(photons)/m2.s，可升級至10000 µmol(photons)/m2.s
· 遠(yuǎn)紅光源：735nmLED
· 7位濾波輪（選配）：加裝不同波段濾波片可能性更大，配合相應(yīng)的光源測量GFP等熒光蛋白
· 成像傳感器：高分辨率TOMI-2 CCD傳感器
a) 逐行掃描CCD
b) 圖像分辨率：1360×1024像素
c) 時間分辨率：在圖像分辨率下可達(dá)每秒20幀
d) A/D 轉(zhuǎn)換分辨率：16位（65536灰度色階）
e) 像元尺寸：6.45µm×6.45µm
f) 運(yùn)行模式：1）動態(tài)視頻模式部署安排，用于葉綠素?zé)晒鈪?shù)測量；2）快照模式技術，用于GFP等熒光蛋白和熒光染料測量
g) 通訊模式：千兆以太網(wǎng)
· 測量程序與測量參數(shù)：
a) Fv/Fm：測量參數(shù)包括Fo推廣開來，F(xiàn)m，F(xiàn)v相對較高，QY等
b) Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)：Fo資源配置，F(xiàn)p，F(xiàn)v相關，F(xiàn)t_Lss大力發展，QY，Rfd等熒光參數(shù)
c) 熒光淬滅分析：Fo, Fo’, Fs, Fm, Fm’, Fp, FtDn, FtLn, Fv, Fv'/ Fm', Fv/ Fm ,Fv',Ft,ΦPSII, NPQ_Dn, NPQ_Ln, Qp_Dn, Qp_Ln, qN, qL, QY, QY_Ln, Rfd, ETR等50多個參數(shù)
d) 光響應(yīng)曲線LC：Fo生產效率，F(xiàn)m產能提升，QY，QY_Ln節點，ETR等熒光參數(shù)
5.可見光-近紅外高光譜成像單元
· 成像面積：頂部1010mm×傳送帶長度通過活化，側(cè)面1250mm×傳送帶長度
· 高度調(diào)整范圍：0 – 1250 mm
· 調(diào)整精度：±3mm
· 成像波長范圍：380-1000nm
· 成像傳感器：推掃式線性掃描傳感器，配備掃描光源
· 像素色散：0.98nm
· 光譜帶：675
· 幀率：12-236
· 測量參數(shù)：每個波段的反射光譜成像圖及全光譜曲線的特點，并可自動計(jì)算以下植被指數(shù)：歸一化指數(shù)NDVI同時、簡單比值指數(shù)SR、改進(jìn)的葉綠素吸收反射指數(shù)MCARI效高性、改進(jìn)的葉綠素吸收反射指數(shù)1MCARI1模式、化土壤調(diào)整植被指數(shù)OSAVI、綠度指數(shù)G提升、轉(zhuǎn)換類胡羅卜素指數(shù)TCARI高品質、三角植被指數(shù)TVI、ZMI指數(shù)支撐能力、簡單比值色素指數(shù)SRPI資源優勢、歸一化脫鎂作用指數(shù)NPQI、光化學(xué)植被反射指數(shù)PRI特征更加明顯、歸一化葉綠素指數(shù)NPCI估算、Carter指數(shù)、Lichtenthaler指數(shù)的可能性、SIPI指數(shù)不要畏懼、Gison－Merzlyak指數(shù)等
6. 短波紅外高光譜成像單元
· 成像面積：頂部1010mm×傳送帶長度，側(cè)面1250mm×傳送帶長度問題，可與可見光-近紅外高光譜成像單元共用一個成像室
· 高度調(diào)整范圍：0 – 1250 mm
· 調(diào)整精度：±3mm
· 成像波長范圍：900-2500nm
· 成像傳感器：推掃式線性掃描傳感器逐漸顯現，配備掃描光源
· 像素色散：0.75nm
· 光譜帶：200
· 幀率：60-100
· 測量參數(shù)：每個波段的反射光譜成像圖及全光譜曲線全會精神，無損測量植物整體及不同部位水分含量變化
7.熱成像單元
· 高度調(diào)整范圍：0 – 1250 mm
· 調(diào)整精度：±3mm
· 成像傳感器：焦平面陣列微測熱輻射計(jì)，分辨率 640×480 像素拓展基地，溫度范圍 -20– 120℃集中展示，熱靈敏度<0.05℃@30℃/50mK，焦距范圍 40– 50cm
· 成像光源：冷白LED光源板體系流動性，用于給測量植物提供穩(wěn)定熱環(huán)境探索創新，大光強(qiáng) 1000µmol(photons)/m2.s，0-*可調(diào)
· 測量參數(shù)：植物每一點(diǎn)的實(shí)際溫度實現了超越，植物表面溫度分布圖
8. 自動澆灌與稱重單元
· 測量參數(shù)：實(shí)際重量配套設備、澆水體積、終重量相對開放、每個培養(yǎng)盆的相對重量
· 操作指令：每個培養(yǎng)盆澆相同量的水（克數(shù)或者實(shí)際重量的百分比）推進高水平；保持相對重量；自定義每個培養(yǎng)盆的澆灌量模擬不同干旱或者內(nèi)澇脅迫拓展應用；可選配營養(yǎng)供給系統(tǒng)隨澆灌定量供給植物營養(yǎng)（如氮肥等）生產創效，模擬不同養(yǎng)分缺失狀況；稱重前自動零校準(zhǔn)領先水平，還可通過已知重量（如砝碼）物品自動進(jìn)行再校準(zhǔn)
· 大承載量：大型植物10000g，小型植物500g，安全負(fù)載200%
· 稱重精度：大型植物±2g戰略布局，小型植物±0.2g
· 澆灌單元：流速3L/min事關全面，澆灌口高度可自動上下前后調(diào)整，保證澆灌位置
9. 自動化植物傳送系統(tǒng)
· 傳送植物大袪顟B。焊叨却?500mm技術節能，直徑大1000mm
· 同步傳送培養(yǎng)植物數(shù)量：大型單株植物176株，每列22株廣泛認同，共8列國際要求；小型植物3520株，176個樣品托盤鍛造，每托盤20株競爭激烈；可根據(jù)用戶需求定制
· 培養(yǎng)盆：防UV聚丙烯材料，直徑9英寸改善、6英寸大型培養(yǎng)盆或35×30cm小型植物托盤
· 環(huán)形傳送通道：具變速箱的三相異步馬達(dá)空白區，功率200-1000W，大負(fù)載500kg信息化，速度150mm/s形勢，傳送帶材料為防UV高耐用PVC
· 移動控制系統(tǒng)：*處理單元CJ2M-CPU33；數(shù)字輸入/輸出大2560點(diǎn)；輸入/輸出單元大40選擇適用；溫度傳感器Pt1000管理，Pt100設計，PTC業務指導；PLC通訊百兆以太網(wǎng)；OMRON MECHATROLINK-II 大16軸精確定位
· 二維碼讀取器：自動讀取每個樣品托盤上的二維編碼就此掀開；辨識距離2-20cm長足發展；通訊RS485；可讀取1維穩步前行、2維和QR碼結構不合理；配備LED光源便于弱光下辨識
· 環(huán)境監(jiān)測傳感器：溫濕度傳感器、PAR光合有效輻射傳感器逐步改善、LM500光譜傳感器
· 由主控制系統(tǒng)分別自動調(diào)控每一個樣品托盤的測量時間意見征詢、測量順序、測量參數(shù)持續、澆灌時間和澆灌量等多個領域，從測量單元到培養(yǎng)室的樣品運(yùn)轉(zhuǎn)整個過程可實(shí)現(xiàn)*自動控制，在無人值守情況下根據(jù)預(yù)設(shè)程序自行完成全部實(shí)驗(yàn)測量工作產品和服務。
10. FS-WI大型植物生長室
· 尺寸：11m×5.5m應用擴展；可根據(jù)用戶需求定制
· 培養(yǎng)面積：60.5m2；可根據(jù)用戶需求定制
· 光源：冷白LED（6500K）+遠(yuǎn)紅LED（735nm）增多，其他光源如RGB三色光源板可定制活動上，可0-*調(diào)控，光源制冷氣流通道進一步推進，可編程模擬晝夜周期變化導向作用、日升日落等自然界中光環(huán)境變化以及其他各種任意變化
· 大均質(zhì)光強(qiáng)：1000µmol(photons)/m2.s，可定制更高光強(qiáng)
· 控溫范圍：10℃-40℃（控制效果與光強(qiáng)和環(huán)境溫度有關(guān)應用的選擇，室溫為30℃）堅持好，可定制更大控溫范圍，可編程模擬晝夜周期變化大幅增加、日升日落等自然界中溫度變化以及其他各種任意變化
· 控濕范圍：40-80%±7%（控制效果與光強(qiáng)有關(guān)）特性，可編程模擬晝夜周期變化、日升日落等自然界中濕度變化以及其他各種任意變化
· 通風(fēng)流速：1200L/hour等特點，無風(fēng)效應(yīng)建言直達，層流式氣體交換，通風(fēng)氣流通道
· 內(nèi)部材料：生物相容性材料
韓國大邱慶北科學(xué)技術(shù)院為PlantScreen表型成像系統(tǒng)配備的FS-WI大型植物生長室
11. 主控制大數(shù)據(jù)平臺
· 組成：控制調(diào)度服務(wù)器將進一步、應(yīng)用服務(wù)器充分發揮、數(shù)據(jù)服務(wù)器、可編程序邏輯控制器及分析軟件等
· 自動控制與分析功能：具備用戶定義、可編輯自動測量程序（protocols）重要方式，根據(jù)用戶設(shè)定程序自動完成全部實(shí)驗(yàn)開展面對面。數(shù)據(jù)結(jié)果自動存儲并分析，分析的數(shù)據(jù)結(jié)果可自動以動態(tài)曲線的形式顯示非常重要。
· MySQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進一步提升，可以處理擁有上千萬條記錄的大型數(shù)據(jù)庫，支持多種存儲引擎營造一處，相關(guān)數(shù)據(jù)自動存儲于數(shù)據(jù)庫中的不同表中
· 植物編碼注冊功能：包括植物識別碼改革創新、所在托盤的識別碼等存儲在數(shù)據(jù)庫中，測量時自動提取自動讀取條形碼或RFID標(biāo)簽
· 觸摸屏操作界面取得顯著成效，在線顯示植物托盤數(shù)量交流等、光線強(qiáng)度、分析測量狀態(tài)及結(jié)果等規劃，輕松通過軟件*控制所有的機(jī)械部件和成像工作站
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