[发明专利]一种植物实验材料培养装置

权利要求书

1.一种植物实验材料培养装置，其特征在于，包括透明壳体，所述壳体具有上下两部分，上壳体的底面开口并与下壳体连通，上壳体的顶面上设置有二氧化碳存储箱、氧气存储箱、水箱以及若干培养液箱，所述上壳体的顶面上还具有开孔，所述二氧化碳存储箱以及氧气存储箱分别连通有进气管，两个进气管分别通过所述开孔伸入所述壳体内，所述进气管与其所穿过的开孔之间设置有第一密封装置，所述进气管进入所述壳体内的部分上设置有电磁阀；所述下壳体内水平设置有培养托盘，所述培养托盘内装有带植物体的培养基质，所述培养托盘上方设置有若干喷头以及若干植物灯，每个喷头设置有数量等于水箱与培养液箱数量之和的若干组喷嘴，每个喷头的若干组喷嘴分别与水箱和所述若干培养液箱通过水流管连通，每条所述水流管上设置有第一微型泵；所述培养托盘下方设置有液体池，所述液体池分割成若干盛液区，所述若干盛液区用于盛装不同种类的液体；还包括与所述盛液区数量相同的若干吸管，所述若干吸管均有一端伸入所述植物培养基质中，所述若干吸管各自的另一端分别伸入所述若干盛液区的液体内，每个所述吸管上设置有第二微型泵；所述培养基质包含重金属成分；所述控制器开启所述第一微型泵，以使所述喷头向所述植物体喷淋所述培养液箱内的培养液；所述控制器开启所述第二微型泵，以使所述盛液区内的培养液沿所述吸管注入所述培养基质，通过喷淋所述培养液和注入所述培养液以进行重金属污染修复实验；

所述壳体的某一侧面可打开，且该侧面的边缘设置有第二密封装置，当该侧面关闭后，所述第二密封装置密封所述壳体；所述壳体侧面开设有若干通气孔，每个通气孔均设置有电动挡板；

所述植物培养基质内设置有营养成分检测器，所述下壳体内还设置有光线检测器、温度检测器、湿度检测器、二氧化碳检测器、氧气检测器、温度调节装置以及摄像装置；

所述下壳体侧面上镶嵌有控制器，所述控制器与其所镶嵌的下壳体侧面之间设置有第三密封装置；所述控制器位于所述下壳体外的部分上设置有触摸显示屏和按键，所述控制器内置有存储模块和无线通讯模块；所述电磁阀、电动挡板、植物灯、微型泵均与所述控制器有线或无线连接，所述营养成分检测器、光线检测器、温度检测器、湿度检测器、二氧化碳检测器、氧气检测器、温度调节装置以及摄像装置也均与所述控制器有线或无线连接；

所述营养成分检测器的数字调制信号x(t)的分数低阶模糊函数表示为：

其中，τ为时延偏移，f为多普勒频移，0＜a，b＜α/2，x^*(t)表示x(t)的共轭，当x(t)为实信号时，x(t)^p＝|x(t)|^psgn(x(t))；当x(t)为复信号时，[x(t)]^p＝|x(t)|^p-1x^*(t)；

所述湿度传感器对接收信号s(t)进行非线性变换，按如下公式进行：

其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，f_c表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：

所述温度传感器接收信号的信号模型表示为：

r(t)＝x₁(t)+x₂(t)+…+x_n(t)+v(t)

其中，x_i(t)为时频重叠信号的各个信号分量，各分量信号独立不相关，n为时频重叠信号分量的个数，θ_ki表示对各个信号分量载波相位的调制，f_ci为载波频率，A_ki为第i个信号在k时刻的幅度，T_si为码元长度；

所述控制器利用含有M个阵元的阵列天线接收来自温度传感器、湿度传感器、土壤基质营养成分检测器传输的信号，对每一路接收信号进行采样，得到采样后的M路离散时域混合信号

对M路离散时域混合信号进行重叠加窗短时傅里叶变换，得到M个混合信号的时频域矩阵其中P表示总的窗数，N_fft表示FFT变换长度；在步骤二中，(p，q)表示时频索引，具体的时频值为这里N_fft表示FFT变换的长度，p表示加窗次数，T_s表示采样间隔，f_s表示采样频率，C为整数，表示短时傅里叶变换加窗间隔的采样点数，C＜N_fft，且K_c＝N_fft/C为整数，也就是说采用的是重叠加窗的短时傅里叶变换；

对得到的跳频混合信号时频域矩阵进行预处理；

利用聚类算法估计每一跳的跳变时刻以及各跳对应的归一化的混合矩阵列向量、跳频频率；在p(p＝0，1，2，…P-1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即：

找出的时刻，用p_h表示，对每一段连续取值的p_h求中值，用表示第l段相连p_h的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；根据估计得到的以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：

这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：

根据估计得到的归一化混合矩阵列向量估计时频域跳频源信号；

对不同跳频点之间的时频域跳频源信号进行拼接；估计第l跳对应的个入射角度，用表示第l跳第n个源信号对应的入射角度，的计算公式如下：

表示第l跳估计得到的第n个混合矩阵列向量的第m个元素，c表示光速；判断第l(l＝2，3，…)跳估计的源信号与第一跳估计的源信号之间的对应关系，判断公式如下：

其中m_n^(l)表示第l跳估计的第m_n^(l)个信号与第一跳估计的第n个信号属于同一个源信号；将不同跳频点估计到的属于同一个源信号的信号拼接在一起，作为最终的时频域源信号估计，用Y_n(p，q)表示第n个源信号在时频点(p，q)上的时频域估计值，p＝0，1，2，....，P，q＝0，1，2，...，N_fft-1，即：

根据源信号时频域估计值，恢复时域跳频源信号；对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…)的频域数据Y_n(p，q)，q＝0，1，2，…，N_fft-1做N_fft点的IFFT变换，得到p采样时刻对应的时域跳频源信号，用y_n(p，q_t)(q_t＝0，1，2，…，N_fft-1)表示；对上述所有时刻得到的时域跳频源信号y_n(p，q_t)进行合并处理，得到最终的时域跳频源信号估计，具体公式如下：

其中，K_c＝N_fft/C，C为短时傅里叶变换加窗间隔的采样点数，N_fft为FFT变换的长度。