[发明专利]一种非侵入式植物挥发物检测系统和方法

说明书

本发明公开了一种非侵入式植物挥发物检测系统，包括一封闭气室，内置目标植物；至少一微型泵，与封闭气室连接；电子鼻系统，电子鼻系统包括至少一个传感器，根据目标植物挥发时的有机化合物，生成目标植物的VOC光谱信息后，将VOC光谱信息转换为数字信号；至少一个信号调理模块，对数字信号进行预处理以产生脉宽调制信号；数据控制模块，接收脉宽调制信号，得到目标植物在健康状态与天敌侵染状态的实时生长数据。通过开发基于优化传感器阵列的便携式电子鼻系统，使得本发明可以测定树木和植物VOC生物标记物，以及特定天敌侵染的植株的VOC生物标记物；从而诊断植株中的天敌侵染和其他外界环境的变化。

技术领域

本发明涉及植物挥发物检测技术领域，具体为一种非侵入式植物挥发物检测系统和方法。

背景技术

植物会向周围环境释放大量挥发性有机化合物(VOCs)，从而传递对其生长、防御和健康做出反应的功能信息。

例如，挥发性有机化合物的成分随着环境的变化而不断变化，例如病原体感染、食草动物取食和机械损伤。换句话说，植物释放的挥发性有机物可以实时显示其生理健康状态，因此，它们可以被用作疾病诊断的生物信息。

最近，利用植物挥发性有机化合物谱控制昆虫的方法受到了广泛关注。利用挥发性有机化合物指纹作为植物的独特信息已成为食品质量评估、昆虫管理和食品安全的一个新兴领域，受益于其良好的非侵入性优势。

而目前使用GC-MS分析挥发性有机化合物分布已成为一种广泛使用的技术，用于从目标物体中识别单个挥发性有机化合物。但是，这种技术既昂贵又耗时，而且需要专业知识。此外，GC-MS检测是一种基于实验室的离线检测，这就限制其在温室和露天场地中的应用。

有鉴于此，急需设计开发一种经济、快速、准确的VOC谱检测技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非侵入式植物挥发物检测系统和方法，通过电子鼻系统模仿哺乳动物的嗅觉系统，组件不同类型的传感器阵列，并与模拟嗅球和大脑角色的模式识别算法相结合的方式，从而使得植物的挥发性有机化合物在应对虫害、真菌感染和其他损害方面发挥作用，解决了现有技术中的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种非侵入式植物挥发物检测系统，包括：一封闭气室，内置目标植物；

至少一微型泵，与所述封闭气室连接；以及

电子鼻系统，对目标植物进行定性分类，其中，所述电子鼻系统包括

至少一个传感器，根据目标植物挥发时的有机化合物，生成目标植物的VOC光谱信息后，将所述VOC光谱信息转换为数字信号；

至少一个信号调理模块，对所述数字信号进行预处理以产生脉宽调制信号；

数据控制模块，接收所述脉宽调制信号，以对目标植物挥发时的有机化合物进行定性分析分类，得到目标植物在健康状态与天敌侵染状态的实时生长数据；

所述数据控制模块电性连接微型泵，用于提供目标植物检测时的稳定闭环环境。

作为对本发明一种非侵入式植物挥发物检测系统的改进，还包括循环风机，所述循环风机电性连接数据控制模块，且与所述封闭气室相通，用于在数据控制模块的输出指令下维持所述检测系统内部温度一致。

作为对本发明一种非侵入式植物挥发物检测系统的改进，还包括至少一UPS电源，所述UPS电源连接所述数据控制模块，用于对所述检测系统内部提供12VDC工作电压。

作为对本发明一种非侵入式植物挥发物检测系统的改进，所述传感器包括MQ-3气体传感器、MQ-138气敏传感器、TGS2602空气质量传感器以及MQ-135空气污染气体传感器，其中，

MQ-3气体传感器连接数据控制模块，用于采集目标植物挥发时产生的醇类气体；