[发明专利]一种可控环境作物表型连续获取方法

摘要

本发明提供了一种可控环境作物表型连续获取系统及方法，所述系统包括：作物培养箱，位于所述作物培养箱内部的滑动导轨、表型传感器盒、环境传感器盒和补光灯，以及位于所述作物培养箱外部的环境控制箱、根系箱和根系营养液循环箱；所述表型传感器盒内设置有高光谱成像传感器、热红外成像传感器、三维结构传感器和可见光成像传感器，所述表型传感器盒在所述滑动导轨的带动下定时及定点获取所述作物培养箱内作物的生长连续表型数据；本发明提供的可控环境作物表型连续获取系统可以在可控环境下开展作物表型指标获取与分析，本发明能够明确环境条件对表型参数变化的影响规律，使得对表型参数的认识更为符合实际情况。

主权项

1.一种基于可控环境作物表型连续获取系统的可控环境作物表型连续获取方法，其特征在于，所述可控环境作物表型连续获取系统，包括：作物培养箱，位于所述作物培养箱内部的滑动导轨、表型传感器盒、环境传感器盒和补光灯，以及位于所述作物培养箱外部的环境控制箱、根系箱和根系营养液循环箱；其中，所述作物培养箱用于供植物培养使用；所述滑动导轨安装在所述作物培养箱内侧的顶部；所述表型传感器盒连接于所述滑动导轨上，所述表型传感器盒内设置有高光谱成像传感器、热红外成像传感器、三维结构传感器和可见光成像传感器，所述表型传感器盒在所述滑动导轨的带动下定时及定点获取所述作物培养箱内作物的生长连续表型数据，并完成数据的存储和传输；所述环境传感器盒内安装有空气温度传感器、空气相对湿度传感器和光合有效辐射传感器，所述空气温度传感器、空气相对湿度传感器和光合有效辐射传感器用于实时测量所述作物培养箱内的环境信息，并进行数据存储和传输；所述补光灯用于为作物提供光合有效辐射波段内的光照，其光照辐射强度根据预设需求进行调节；所述环境控制箱的一端通过设置在所述作物培养箱底部的进气口与所述作物培养箱连接，所述环境控制箱的另一端通过设置在所述作物培养箱顶部的出气口与所述作物培养箱连接，通过所述出气口与所述进气口的配合使用，使得所述作物培养箱内的空气定向流动，所述环境控制箱内设置有空气温度调节模块、空气相对湿度调节模块、空气循环模块和CO₂浓度分析模块，所述环境控制箱用于通过所述进气口和所述出气口调节所述作物培养箱内作物的生长温度和相对湿度环境，以及测定CO₂浓度变化表征的作物光合速率；所述根系箱位于所述作物培养箱的底部，用于盛放根系生长的营养液；所述根系营养液循环箱与所述根系箱连接，内置有真空循环泵、营养液各个组分的盛放管以及混液装置，用于维持所述根系箱内预定的营养成分比例和浓度；相应地，所述可控环境作物表型连续获取方法，包括：S1、根据作物表型信息的获取目的设置预设的环境控制参数；S2、获取所述环境传感器盒采集的实时环境参数，将所述实时环境参数与所述预设的环境控制参数进行对比，若所述实时环境参数与所述预设的环境控制参数的差值未处在预设范围内，则控制所述环境控制箱调节所述作物培养箱内的温湿度环境，同时调节所述补光灯的光照辐射强度直至所述实时环境参数与所述预设的环境控制参数的差值控制在预设范围内；S3、控制所述进气口和所述出气口同时打开，使得整个密闭的作物培养箱和环境控制箱内的气体均一稳定流动，环境控制箱内的CO₂浓度分析模块测量流动气体中的CO₂浓度值，并上传至后端服务器的分析软件中；S4、随着作物生长过程不断向所述根系营养液循环箱中填补作物营养液，每隔预设时间段人工测量一次营养液中各营养成分含量，若某种营养成分含量低于对应的含量阈值，则进行相应补充以使该营养成分含量维持在稳定均一的浓度；S5、控制所述滑动导轨按照预设的运动规则进行运动以及控制所述表型传感器盒按照预设的采样间隔进行采样，当一个运动采样周期开始，所述滑动导轨带动所述表型传感器盒运动到第一指定位置，所述高光谱成像传感器获取作物不同波段的光谱反射数据并上传至后端服务器的分析软件中；所述热红外成像传感器获取作物的冠层温度并上传至后端服务器的分析软件中；所述三维结构传感器获取作物的三维形态并上传至后端服务器的分析软件中；所述可见光成像传感器获取作物的形态、颜色和纹理参数并上传至后端服务器的分析软件中，在所述第一指定位置的数据采集完成后，所述滑动导轨运动到下一指定位置，所述表型传感器盒开始新位置的数据采集及数据上传直到所有预设指定位置的数据均采集和上传完毕。