CN107646441B - 一种植物实验材料培养装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于植物生理实验技术领域，公开了一种植物实验材料培养装置，包括上下壳体，壳体内设置有培养基质，还包括给水给液机构、二氧化碳和氧气释放机构、光照调节机构、温度调节机构以及控制器，能够分别或者同时进行给水给液实验、二氧化碳和氧气释放实验、光照调节实验以及温度调节实验，同时本发明还适于进行植物培养。本发明功能多样，智能化和自动化程度高，能够满足多种植物培养实验的进行，实验便利性强，准确性高。同时本发明还具有结构简洁、装配方便，制造成本低的特点。

Description

一种植物实验材料培养装置
技术领域
本发明属于植物生理实验技术领域，尤其涉及一种植物实验材料培养装置。
背景技术
在植物生长研究中，需要进行大量的实验工作，例如，植物根系促生菌对植物生长促生效果的功能验证实验和植物-微生物联合生物修复重金属等污染土壤效果的评估实验。植物根系促生菌指生存于植物根系、根表，并能直接或间接地促进或调节植物生长的微生物。目前，植物根系促生菌对植物生长促进作用的功能验证一般用的是普通的水培或者沙培法，实验装置采用的是简单的玻璃瓶或塑料花盆。利用普通塑料盆进行植物根系促生菌的功能验证，由于土壤蓄水量有限，在后期的反复补水会增大工作量，且在补水过程中很容易引入杂菌，导致实验结果不准确；利用玻璃瓶水培法可以避免外界杂菌的干扰，但是该装置有一定局限性，比如某些植物根系促生菌并不适合水环境中生长，或者某些植物根系不能在水环境中存活，且水环境严重影响植物根系促生菌的促生作用等。
由以上举例可知，现有的很多植物培养实验装置存在以下问题：一是功能单一，只能进行单一种类的植物实验；二是实验过程中条件控制和外在因素排除不方便，实验结果容易受影响；三是自动化和智能化程度低，需要人工大量参与，这样一来不仅增大了工作量，而且实验操作精确度低，从而影响实验结果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种植物实验材料培养装置，能够进行多种植物实验和植物培养过程。
本发明是这样实现的，一种植物实验材料培养装置包括透明壳体，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植物培养基质，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，所述培养托盘上开设有供所述吸管穿过的孔；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；所述土壤基质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：
Figure BSA0000152839780000021
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)|<p>sgn(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：
Figure BSA0000152839780000022
其中
Figure BSA0000152839780000023
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，fc表示信号的载波频率，
Figure BSA0000152839780000024
表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：
Figure BSA0000152839780000025
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)+…+xn(t)+v(t)
Figure BSA0000152839780000026
其中，xi(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，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi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
Figure BSA0000152839780000031
Figure BSA0000152839780000032
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
Figure BSA0000152839780000033
其中P表示总的窗数，Nfft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
Figure BSA0000152839780000034
这里Nfft表示FFT变换的长度，p表示加窗次数，Ts表示采样间隔，fs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＜Nfft，且Kc＝Nfft/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
Figure BSA0000152839780000035
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
Figure BSA0000152839780000036
表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数
Figure BSA0000152839780000037
表示p时刻存在的载频个数，
Figure BSA0000152839780000038
个聚类中心则表示载频的大小，分别用
Figure BSA0000152839780000039
表示；对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对
Figure BSA00001528397800000310
进行聚类，同样可得到
Figure BSA00001528397800000311
个聚类中心，用
Figure BSA00001528397800000312
表示；对所有
Figure BSA00001528397800000313
求均值并取整，得到源信号个数的估计
Figure BSA00001528397800000314
即：
Figure BSA00001528397800000315
找出
Figure BSA00001528397800000316
的时刻，用ph表示，对每一段连续取值的ph求中值，用
Figure BSA00001528397800000317
表示第l段相连ph的中值，则
Figure BSA00001528397800000318
表示第l个频率跳变时刻的估计；根据估计得到的
Figure BSA00001528397800000319
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
Figure BSA00001528397800000320
个混合矩阵列向量
Figure BSA00001528397800000321
具体公式为：
Figure BSA00001528397800000322
这里
Figure BSA00001528397800000323
表示第l跳对应的
Figure BSA00001528397800000324
个混合矩阵列向量估计值；估计每一跳对应的载频频率，用
Figure BSA00001528397800000325
表示第l跳对应的
Figure BSA00001528397800000326
个频率估计值，计算公式如下：
Figure BSA0000152839780000041
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
Figure BSA0000152839780000042
个入射角度，用
Figure BSA0000152839780000043
表示第l跳第n个源信号对应的入射角度，
Figure BSA0000152839780000044
的计算公式如下：
Figure BSA0000152839780000045
Figure BSA0000152839780000046
表示第l跳估计得到的第n个混合矩阵列向量
Figure BSA0000152839780000047
的第m个元素，c表示光速，即vc＝3×108米/秒；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：
Figure BSA0000152839780000048
其中mn (l)表示第l跳估计的第mn (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Yn(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，...，Nfft-1，即：
Figure BSA0000152839780000049
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Yn(p，q)，q＝0，1，2，…，Nfft-1做Nfft点的IFFT变换，得到p采样时刻对应的时域跳频源信号，用yn(p，qt)(qt＝0，1，2，…，Nfft-1)表示；对上述所有时刻得到的时域跳频源信号yn(p，qt)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：
Figure BSA00001528397800000410
其中，Kc＝Nfft/C，C为短时傅里叶变换加窗间隔的采样点数，Nfft为FFT变换的长度。
进一步，所述壳体的可打开侧面通过铰链连接到所述壳体的对应边上。
进一步，所述控制器连接有报警器。
进一步，所述喷头以及植物灯均设置与所述下壳体内顶面上，所述下壳体内顶面上设置有若干条卡槽，所述喷头以及植物灯均卡接在所述卡槽上并能够沿所述卡槽移动。
进一步，所述对得到的跳频混合信号时频域矩阵
Figure BSA0000152839780000051
进行预处理包括：
第一步，对
Figure BSA0000152839780000052
进行去低能量预处理，即在每一采样时刻p，将
Figure BSA0000152839780000053
幅值小于门限ε的值置0，得到
Figure BSA0000152839780000054
门限ε的设定根据接收信号的平均能量来确定；
第二步，找出p时刻(p＝0，1，2，…P-1)非零的时频域数据，用
Figure BSA0000152839780000055
表示，其中
Figure BSA0000152839780000056
表示p时刻时频响应
Figure BSA0000152839780000057
非0时对应的频率索引，对这些非零数据归一化预处理，得到预处理后的向量b(p，q)＝[b1(p，q)，b2(p，q)，…，bM(p，q)]T，其中
Figure BSA0000152839780000058
进一步，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进行处理前，先进行小波包去噪；利用改进小波包算法对采集的信号进行去噪；
再进行小波包分解与重构；利用改进小波包算法对采集的信号进行小波包分解与重构，得到单子带重构信号。
进一步，所述小波包分解包括：
信号延拓，对小波包分解的各层信号进行抛物线延拓；
设信号数据为x(a)，x(a+1)，x(a+2)，则延拓算子E的表达式为：
Figure BSA0000152839780000059
消去单子带多余频率成分；
将延拓后的信号与分解低通滤波器h0卷积，得到低频系数，然后经过HF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层的低频系数；将延拓后的信号与分解高通滤波器g0卷积，得到高频系数，然后经过LF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层高频系数，HF-cut-IF算子采用下式
Figure BSA0000152839780000061
LF-cut-IF算子采用下式
Figure BSA0000152839780000062
在HF-cut-IF算子公和LF-cut-IF算子公式中，x(n)为在2j尺度上小波包的系数，Nj表示在2j尺度上数据的长度，
Figure BSA0000152839780000063
k＝0，1，…，Nj-1；n＝0，1，…，Nj-1。
进一步，小波包重构包括：
将得到的高、低频系数进行上采样，然后分别与高通重建滤波器g1和低通重建滤波器h1卷积，将得到的信号分别用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子处理，得到单子带重构信号。
本发明具有的优点和积极技术效果是：本发明设置有水箱和培养液箱，还设置有盛液区，能够很好地将培养基质与培养液分开，可以分别自动或者人工进行喷淋给液和基质内给液，从而可用于植物生长营养需求分析；另外培养基质中还可以包含重金属等成分，通过喷淋给液和基质内给液，一方面可以进行植物-微生物联合修复重金属等污染土壤效果的评估实验，同时还可以比较喷淋给液修复以及基质内给液修复的效果；本发明能够自动或者人工控制植物培养过程过程中的二氧化碳和氧气供给，还能够自动或者人工控制植物生长温度和光度，从而能够用于植物培养过程中二氧化碳和氧气的需求分析以及温度条件和光照分析，同时也能够为其他实验提供适宜的温度条件；由于本发明能够实现密封，因而能避免外界条件影响实验结果，从而保证实验的准确性，可靠度高；本发明通过多种手段可以为植物生长营造良好环境，因而也适用于植物的快速培养；本发明集信号接收方法、信号处理方法于一体，能够提高数据采集和处理效果，从而有利于提高植物实验效果。
综上，本发明功能多样，智能化和自动化程度高，能够满足多种植物培养实验的进行，实验便利性强，准确性高。同时本发明还具有结构简洁、装配方便，制造成本低的特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明。
图1是本发明具体实施方式的结构示意图；
图中：1、上壳体；2、下壳体；3、二氧化碳存储箱；4、氧气存储箱；5、水箱；6、培养液箱；7、进气管；8、电磁阀；9、二氧化碳检测器；10、氧气检测器；11、培养托盘；12、植物灯；13、喷头；14、液体池；15、吸管；16、第二微型泵；17、通气孔；18、控制器。
具体实施方式
图1示出了本发明的具体实施方式，该植物实验材料培养装置包括透明壳体，所述壳体分为上下两部分，但上壳体1和下壳体2为一体结构，上壳体1的底面开口并与下壳体2连通。上壳体1的顶面上设置有二氧化碳存储箱3、氧气存储箱4、水箱5以及两个培养液箱6，所述上壳体1的顶面上还具有开孔。所述二氧化碳存储箱3以及氧气存储箱4分别连通有进气管7，两个进气管7分别通过所述开孔伸入所述上壳体1内，所述进气管7与其所穿过的开孔之间设置有第一密封装置，例如密封圈，密封圈套在进气管7上将进气管7与开孔密封，所述进气管7进入所述壳体内的部分上设置有电磁阀8。所述下壳体2内水平设置有培养托盘11，为此可以在下壳体2内，例如下壳体2的内壁上，设置相应的托盘支架或者托举装置，从而能够将培养托盘11安放在下壳体2内。所述培养托盘11内装有植物培养基质，所述培养托盘11上方设置有五个喷头13以及四个植物灯12，每个喷头13设置有三组喷嘴，每个喷头13的三组喷嘴分别通过水流管与水箱5和两个培养液箱6连通，上壳体1顶面上的开孔可供水流管穿过，每条水流管上设置有第一微型泵。所述培养托盘11下方设置有液体池14，所述液体池14被分割成两个盛液区，分别用于盛装不同种类的液体。还包括两个吸管15，两个吸管15均有一端伸入所述植物培养基质中，两个吸管15各自的另一端分别伸入两个盛液区的液体内，每个所述吸管15上设置有第二微型泵16。为了便于吸管15伸入培养基质，可以在所述培养托盘11上开设供所述吸管15穿过的孔，或者吸管15也可以绕过培养托盘11而从培养托盘11上方插入培养基质中。所述壳体有某一个侧面可打开，例如该侧面的某一边通过铰链连接到壳体其他面的对应边上，该侧面的其他边不与壳体其他面的对应边连接，因而可以通过转动将该侧面打开或者关闭。但是该侧面的整个边缘设置有第二密封装置，例如沿该侧面的整个边缘设置有密封条，当该侧面关闭后密封条将可以密封；所述壳体侧面开设有若干通气孔17，每个通气孔17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2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9、氧气检测器10、温度调节装置以及摄像装置；所述下壳体2侧面上镶嵌有控制器18，所述控制器18与所述下壳体2侧面之间设置有第三密封装置，例如是套在控制器18上的密封圈，从而将控制器18与其所镶嵌的下壳体2侧面进行密封。所述控制器18位于所述下壳体2外的部分上设置有触摸显示屏和按键，所述控制器18内置有存储模块和无线通讯模块。所述电磁阀8、电动挡板、植物灯12、第一微型泵、第二微型泵16均与所述控制器18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9、氧气检测器10、温度调节装置以及摄像装置也均与所述控制器18电有线或无线连接。若以上连接为有线连接，则可以方便的在壳体内布线。
该植物实验材料培养装置在使用时，打开上述铰接的壳体侧面，将带有植物体的培养基质放置于培养托盘11上，关闭打开的壳体侧面，并且电动挡板处于关闭状态，即可实现壳体的密封。利用该植物实验材料培养装置可进行如下方面的实验过程：
1.该植物实验材料培养装置设置有水箱5和培养液箱6，还设置有盛液区，培养液箱6或者盛液区内可以盛装营养液、修复液等。在控制器18的控制下，开启第一微型泵可通过喷头13可以对植物体进行喷淋，由于每个喷头13具有三组喷嘴，因而每个喷头13既能喷淋给水，又能喷淋给液，还可以在控制器18的控制下开启第二微型泵16通过吸管15进行基质内给液，即直接将盛液区内的培养液在第二微型泵16的作用下通过吸管15注入基质内，从而能够进行多种植物培养或者修复实验。例如对于植物根系促生菌对植物生长促生效果的功能验证实验，通过喷淋给水给液以及基质内给液可以对比两种方式对微生物的影响以及植物生长的影响。再比如若培养基质中添加有重金属成分，则可以喷淋培养修复液或者将培养修复液注入基质内，一方面可以进行植物-微生物联合修复重金属等污染土壤效果的评估实验，另一方面可以对比两种给液方式修复重金属等污染土壤的效果。另外由于喷淋会将液体直接喷洒至植物体上，因而培养液箱6和盛液区可以分别盛装不同种类的修复液，例如培养液箱6中盛装适合植物体直接接触的培养修复液，而盛液区内盛装适合注入基质内的培养修复液，因而又可以对比不同培养修复液体以及不同给液方式对修复重金属等污染土壤的效果。
如上，通过控制器18可以控制喷头13向植物体喷淋营养液或者通过吸管15向基质内注入营养液，同时能够通过控制器18精确设定给液时间和给液量，探究各种营养成分的植物生长的影响，营养成分检测器检测基质内的各种营养成分含量并传输至控制器18由触摸显示屏进行显示，为设定营养液给液时间和给液量提供参考。通过控制器18可以控制喷头13向植物体喷水并能够精确设定喷水时间和喷水量，湿度检测器检测壳体内湿度数据并传输至控制器18由触摸显示屏进行显示，为喷水时间和喷水量提供参考。另外，通过给水给液还可以为其他实验提供适宜条件，为此可以通过按键或者触摸显示屏设定各营养成分阈值，当低于营养成分阈值时自动进行喷液或者基质内给液，达到阈值后停止喷液或者基质内给液。还可以通过按键或者触摸显示屏设定湿度阈值，当低于湿度阈值时自动进行喷水，达到阈值后停止喷水。从而将植物生长所需营养和水分维持在合适水平，便于在进行其他实验时为植物生长营造良好环境，同时便于排除由于营养和水分不合适而影响植物生长进而对其他实验造成影响。
二氧化碳存储箱3、氧气存储箱4、水箱5以及培养液向上面设置有注气孔或者注液孔以及孔塞，也可以打开壳体侧面更换液体池14。
2.该植物实验材料培养装置设置有二氧化碳存储箱3和氧气存储箱4，在控制器18的控制下，开启连通氧气存储箱4或者二氧化碳存储箱3的进气管7上的电磁阀8即可通过进气管7向壳体内释放氧气或者二氧化碳，并能够通过触摸显示屏或者按键设定释放时间和释放量，从而可以进行植物培养过程中的二氧化碳和氧气需求分析，探究其对植物生长的影响。二氧化碳检测器9和氧气检测器10检测壳体内二氧化碳和氧气浓度并传输至控制器18由触摸显示屏进行显示，为二氧化碳和氧气的释放时间和释放量提供参考。
通过释放氧气和二氧化碳还可以为其他实验提供适宜条件，因此可以通过控制器18设置氧气和二氧化碳浓度阈值，从而根据浓度检测数据来自动进行氧气和二氧化碳释放过程。当氧气或者二氧化碳低于阈值时释放氧气或者二氧化碳，达到阈值时停止释放，从而将壳体内氧气和二氧化碳的浓度维持在合适水平，便于在进行其他实验时为植物生长营造良好环境，同时便于排除由于二氧化碳或氧气浓度不合适而影响植物生长进而对其他实验造成影响。
在某些情况下，例如在未释放二氧化碳或者氧气时壳体内所检测到的二氧化碳或者氧气浓度仍然偏高，例如达到设定的某一高阈值，则通过控制器18控制电动挡板开启，便可以利用通气孔17进行通气，待二氧化碳和氧气浓度正常后或者低于设定的高阈值后，通过控制器18控制电动挡板关闭。通气孔17内设置有滤网，在通气的同时防止杂物进入壳体内。
3.该植物实验材料培养装置设置有植物灯12，通过控制器18可以控制植物灯12的开闭并设定开闭时间和照射强度。一方面来控制植物光照强度和时间，从而可以进行植物培养过程中光照需求分析，探究其对植物生长的影响，光线检测器检测光线强度并传输至控制器18由触摸显示屏进行显示，为控制器18设定植物灯12开闭时间和照射强度提供参考；另一方面还可以通过植物灯12的开闭为其他实验提供适宜条件，因此可以通过控制器18设置光照强度阈值，从而根据光线检测数据来自动控制植物灯12的开闭。当光照强度低于光照强度阈值时自动开启植物灯12并自动调整植物灯12照射强度，达到光照强度阈值时关闭植物灯12，从而将植物体所受光照维持在合适水平，便于在进行其他实验时为植物生长营造良好环境，同时便于排除由于光照强度不合适而影响植物生长进而对其他实验造成影响。
4、该植物实验材料培养装置设置有温度调节装置，例如制冷制热装置，通过控制器18可以控制温度调节装置的开闭并设定温度调节模式(升温或者降温)以及开闭时间和调节强度。一方面来控制壳体内温度，从而可以进行植物培养过程中温度需求分析，探究其对植物生长的影响，温度检测器检测温度值并传输至控制器18由触摸显示屏进行显示，为控制器18设定温度调节装置的温度调节模式、开闭时间和调节强度提供参考；另一方面还可以通过植物灯12的开闭为其他实验提供适宜条件，因此可以通过控制器18设置温度高低阈值，从而根据温度检测数据来自动控制温度调节装置的开闭。当温度达到温度低阈值时自动开启温度调节装置进行升温调节，高于温度低阈值时关闭升温调节；当温度达到温度高阈值时自动开启温度调节装置进行降温调节，低于温度高阈值时关闭降温调节，从而将壳体内温度维持在合适水平，便于在进行其他实验时为植物生长营造良好环境，同时便于排除由于生长温度不合适而影响植物生长进而对其他实验造成影响。
上述的各项实验可以单独进行，也可以多项同时进行。该植物实验材料培养装置除了可以进行上述的多种实验以外，还可以直接用于植物培养，通过营养、水分、气体、光照、温度的设定，使植物处于合适的生长环境，便于植物的快速、大量培养。
该植物实验材料培养装置设置有摄像装置，可以对植物实验以及培养过程进行拍摄，无需人工实时观测。控制器18内置有存储模块存储各项传输来的数据以及拍摄的图片或者视频，利用无线通讯模块除了可以与壳体内的各个部件(电磁阀8、电动挡板、植物灯12、微型泵、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9、氧气检测器10、温度调节装置以及摄像装置)进行无线通讯从而控制其工作外，还可以将存储模块的内容传输至其他装置进行查看分析。存储模块上具有数据传输接口，也可以直接将其存储的数据导出。
另外，无线通讯模块还可用于远程遥控，因而可以使用其他遥控终端来进行控制器18的设定，而无需通过控制器18上的触摸显示屏或者按键。
控制器18连接有报警器，当出现异常情况，例如湿度过高、温度过高等由报警器进行报警。
本实施方式中的喷头13以及植物灯12均设置与所述下壳体2内顶面上，所述下壳体2内顶面上设置有若干条卡槽，所述喷头13以及植物灯12均卡接在所述卡槽上并能够沿所述卡槽移动，同时卡槽上设置有锁紧装置，能够使喷头13和植物灯12固定在卡槽某一位置，再有移动需要时解除锁紧即可，从而喷头13以及植物灯12的位置可以根据需要调节。通过调节喷头13以及植物灯12的位置既可以使喷头13喷洒以及植物灯12照射均匀，还可以进一步研究当喷洒以及照射不均匀情况下的植物生长情况。
本实施方式中，可以打开壳体侧面来更换培养托盘11以及其上的培养基质。
所述土壤基质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：
Figure BSA0000152839780000101
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)|<p>sgn(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：
Figure BSA0000152839780000102
其中
Figure BSA0000152839780000103
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，fc表示信号的载波频率，
Figure BSA0000152839780000104
表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：
Figure BSA0000152839780000111
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)+…+xn(t)+v(t)
Figure BSA0000152839780000112
其中，xi(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，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi为码元长度；
所述控制器187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
Figure BSA0000152839780000113
Figure BSA0000152839780000114
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
Figure BSA0000152839780000115
其中P表示总的窗数，Nfft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
Figure BSA0000152839780000116
这里Nfft表示FFT变换的长度，p表示加窗次数，Ts表示采样间隔，fs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＜Nfft，且Kc＝Nfft/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
Figure BSA0000152839780000117
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
Figure BSA0000152839780000118
表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数
Figure BSA0000152839780000119
表示p时刻存在的载频个数，
Figure BSA00001528397800001110
个聚类中心则表示载频的大小，分别用
Figure BSA00001528397800001111
表示；对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对
Figure BSA00001528397800001112
进行聚类，同样可得到
Figure BSA00001528397800001113
个聚类中心，用
Figure BSA00001528397800001114
表示；对所有
Figure BSA00001528397800001115
求均值并取整，得到源信号个数的估计
Figure BSA00001528397800001116
即：
Figure BSA00001528397800001117
找出
Figure BSA0000152839780000121
的时刻，用ph表示，对每一段连续取值的ph求中值，用
Figure BSA0000152839780000122
表示第l段相连ph的中值，则
Figure BSA0000152839780000123
表示第l个频率跳变时刻的估计；根据估计得到的
Figure BSA0000152839780000124
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
Figure BSA0000152839780000125
个混合矩阵列向量
Figure BSA0000152839780000126
具体公式为：
Figure BSA0000152839780000127
这里
Figure BSA0000152839780000128
表示第l跳对应的
Figure BSA0000152839780000129
个混合矩阵列向量估计值；估计每一跳对应的载频频率，用
Figure BSA00001528397800001210
表示第l跳对应的
Figure BSA00001528397800001211
个频率估计值，计算公式如下：
Figure BSA00001528397800001212
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
Figure BSA00001528397800001213
个入射角度，用
Figure BSA00001528397800001214
表示第l跳第n个源信号对应的入射角度，
Figure BSA00001528397800001215
的计算公式如下：
Figure BSA00001528397800001216
Figure BSA00001528397800001217
表示第l跳估计得到的第n个混合矩阵列向量
Figure BSA00001528397800001218
的第m个元素，c表示光速，即vc＝3×108米/秒；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：
Figure BSA00001528397800001219
其中mn (l)表示第l跳估计的第mn (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Yn(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，...，Nfft-1，即：
Figure BSA00001528397800001220
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Yn(p，q)，q＝0，1，2，…，Nfft-1做Nfft点的IFFT变换，得到p采样时刻对应的时域跳频源信号，用yn(p，qt)(qt＝0，1，2，…，Nfft-1)表示；对上述所有时刻得到的时域跳频源信号yn(p，qt)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：
Figure BSA0000152839780000131
其中，Kc＝Nfft/C，C为短时傅里叶变换加窗间隔的采样点数，Nfft为FFT变换的长度。
所述对得到的跳频混合信号时频域矩阵
Figure BSA0000152839780000132
进行预处理包括：
第一步，对
Figure BSA0000152839780000133
进行去低能量预处理，即在每一采样时刻p，将
Figure BSA0000152839780000134
幅值小于门限ε的值置0，得到
Figure BSA0000152839780000135
门限ε的设定根据接收信号的平均能量来确定；
第二步，找出p时刻(p＝0，1，2，…P-1)非零的时频域数据，用
Figure BSA0000152839780000136
表示，其中
Figure BSA0000152839780000137
表示p时刻时频响应
Figure BSA0000152839780000138
非0时对应的频率索引，对这些非零数据归一化预处理，得到预处理后的向量b(p，q)＝[b1(p，q)，b2(p，q)，…，bM(p，q)]T，其中
Figure BSA0000152839780000139
所述控制器187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进行处理前，先进行小波包去噪；利用改进小波包算法对采集的信号进行去噪；
再进行小波包分解与重构；利用改进小波包算法对采集的信号进行小波包分解与重构，得到单子带重构信号。
所述小波包分解包括：
信号延拓，对小波包分解的各层信号进行抛物线延拓；
设信号数据为x(a)，x(a+1)，x(a+2)，则延拓算子E的表达式为：
Figure BSA00001528397800001310
消去单子带多余频率成分；
将延拓后的信号与分解低通滤波器h0卷积，得到低频系数，然后经过HF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层的低频系数；将延拓后的信号与分解高通滤波器g0卷积，得到高频系数，然后经过LF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层高频系数，HF-cut-IF算子采用下式
Figure BSA0000152839780000141
LF-cut-IF算子采用下式
Figure BSA0000152839780000142
在HF-cut-IF算子公和LF-cut-IF算子公式中，x(n)为在2j尺度上小波包的系数，Nj表示在2j尺度上数据的长度，
Figure BSA0000152839780000143
k＝0，1，…，Nj-1；n＝0，1，…，Nj-1。
小波包重构包括：
将得到的高、低频系数进行上采样，然后分别与高通重建滤波器g1和低通重建滤波器h1卷积，将得到的信号分别用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子处理，得到单子带重构信号。
本发明功能多样，能够进行多种植物实验以及植物培养过程，各种实验变量之间既可以相互配合又相互独立，各种实验可以同时或者单独进行。本发明对各种植物实验以及植物培养能够做到变量准确设定，并能够营造良好的密封环境以及植物实验、培养环境，智能化和自动化程度高，无需人工过多参与，植物实验和培养效果好。本发明集信号接收方法、信号处理方法于一体，能够提高数据采集和处理效果，从而有利于提高植物实验效果。同时本发明还具有结构简洁、装配方便，制造成本低的特点。
本发明不限于上述实施方式，例如培养液箱的数量以及盛液区的数量可以根据需要设置，相应的水流管和喷嘴的数量也随之变化。上述实施方式中有一些部件未在图1中示出，其安装位置根据需要设置。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

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：
Figure FSB0000188163310000011
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)|<p>sgn(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：
Figure FSB0000188163310000021
其中
Figure FSB0000188163310000022
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，fc表示信号的载波频率，
Figure FSB0000188163310000023
表示信号的相位，通过该非线性变换后得到：
Figure FSB0000188163310000024
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)+…+xn(t)+v(t)
Figure FSB0000188163310000025
其中，xi(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，θki表示对各个信号分量载波相位的调制，fci为载波频率，Aki为第i个信号在k时刻的幅度，Tsi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
Figure FSB0000188163310000026
Figure FSB00001881633100000212
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
Figure FSB0000188163310000027
其中P表示总的窗数，Nfft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
Figure FSB0000188163310000028
这里Nfft表示FFT变换的长度，p表示加窗次数，Ts表示采样间隔，fs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＜Nfft，且Kc＝Nfft/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
Figure FSB0000188163310000029
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
Figure FSB00001881633100000210
表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数
Figure FSB00001881633100000211
表示p时刻存在的载频个数，
Figure FSB0000188163310000031
个聚类中心则表示载频的大小，分别用
Figure FSB0000188163310000032
表示；对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对
Figure FSB0000188163310000033
进行聚类，同样可得到
Figure FSB0000188163310000034
个聚类中心，用
Figure FSB0000188163310000035
表示；对所有
Figure FSB0000188163310000036
求均值并取整，得到源信号个数的估计
Figure FSB0000188163310000037
即：
Figure FSB0000188163310000038
找出
Figure FSB0000188163310000039
的时刻，用ph表示，对每一段连续取值的ph求中值，用
Figure FSB00001881633100000310
表示第l段相连ph的中值，则
Figure FSB00001881633100000311
表示第l个频率跳变时刻的估计；根据估计得到的
Figure FSB00001881633100000312
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
Figure FSB00001881633100000313
个混合矩阵列向量
Figure FSB00001881633100000314
具体公式为：
Figure FSB00001881633100000315
这里
Figure FSB00001881633100000316
表示第l跳对应的
Figure FSB00001881633100000317
个混合矩阵列向量估计值；估计每一跳对应的载频频率，用
Figure FSB00001881633100000318
表示第l跳对应的
Figure FSB00001881633100000319
个频率估计值，计算公式如下：
Figure FSB00001881633100000320
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
Figure FSB00001881633100000321
个入射角度，用
Figure FSB00001881633100000322
表示第l跳第n个源信号对应的入射角度，
Figure FSB00001881633100000323
的计算公式如下：
Figure FSB00001881633100000324
Figure FSB00001881633100000325
表示第l跳估计得到的第n个混合矩阵列向量
Figure FSB00001881633100000326
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：
Figure FSB00001881633100000327
其中mn (l)表示第l跳估计的第mn (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Yn(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，...，Nfft-1，即：
Figure FSB0000188163310000041
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Yn(p，q)，q＝0，1，2，…，Nfft-1做Nfft点的IFFT变换，得到p采样时刻对应的时域跳频源信号，用yn(p，qt)(qt＝0，1，2，…，Nfft-1)表示；对上述所有时刻得到的时域跳频源信号yn(p，qt)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：
Figure FSB0000188163310000042
其中，Kc＝Nfft/C，C为短时傅里叶变换加窗间隔的采样点数，Nfft为FFT变换的长度。
2.如权利要求1所述的植物实验材料培养装置，其特征在于，所述壳体的可打开侧面通过铰链连接到所述壳体的对应边上。
3.如权利要求1所述的植物实验材料培养装置，其特征在于，所述控制器连接有报警器。
4.如权利要求1所述的植物实验材料培养装置，其特征在于，所述喷头以及植物灯均设置与所述下壳体内顶面上，所述下壳体内顶面上设置有若干条卡槽，所述喷头以及植物灯均卡接在所述卡槽上并能够沿所述卡槽移动。
5.如权利要求1所述的植物实验材料培养装置，其特征在于，所述对得到的跳频混合信号时频域矩阵
Figure FSB0000188163310000043
进行预处理包括：
第一步，对
Figure FSB0000188163310000044
进行去低能量预处理，即在每一采样时刻p，将
Figure FSB0000188163310000045
幅值小于门限ε的值置0，得到
Figure FSB0000188163310000046
门限ε的设定根据接收信号的平均能量来确定；
第二步，找出p时刻(p＝0，1，2，…P-1)非零的时频域数据，用
Figure FSB0000188163310000047
表示，其中
Figure FSB0000188163310000048
表示p时刻时频响应
Figure FSB0000188163310000049
非0时对应的频率索引，对这些非零数据归一化预处理，得到预处理后的向量b(p，q)＝[b1(p，q)，b2(p，q)，…，bM(p，q)]T，其中
Figure FSB0000188163310000051
6.如权利要求1所述的植物实验材料培养装置，其特征在于，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进行处理前，先进行小波包去噪；利用改进小波包算法对采集的信号进行去噪；再进行小波包分解与重构；利用改进小波包算法对采集的信号进行小波包分解与重构，得到单子带重构信号。
7.如权利要求6所述的植物实验材料培养装置，其特征在于，所述小波包分解包括：
信号延拓，对小波包分解的各层信号进行抛物线延拓；
设信号数据为x(a)，x(a+1)，x(a+2)，则延拓算子E的表达式为：
Figure FSB0000188163310000052
消去单子带多余频率成分；
将延拓后的信号与分解低通滤波器h0卷积，得到低频系数，然后经过HF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层的低频系数；将延拓后的信号与分解高通滤波器g0卷积，得到高频系数，然后经过LF-cut-IF算子处理，去掉多余的频率成分，再进行下采样，得到下一层高频系数，HF-cut-IF算子采用下式
Figure FSB0000188163310000053
LF-cut-IF算子采用下式
Figure FSB0000188163310000054
在HF-cut-IF算子公和LF-cut-IF算子公式中，x(n)为在2j尺度上小波包的系数，Nj表示在2j尺度上数据的长度，
Figure FSB0000188163310000061
8.如权利要求6所述的植物实验材料培养装置，其特征在于，小波包重构包括：
将得到的高、低频系数进行上采样，然后分别与高通重建滤波器g1和低通重建滤波器h1卷积，将得到的信号分别用HF-cut-IF、LF-cut-IF算子处理，得到单子带重构信号。
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CN108822583A (zh) * 2018-07-31 2018-11-16 湖南工业大学 一种表面无机和有机包膜的金红石型钛白粉的制备方法
CN110199616A (zh) * 2019-05-17 2019-09-06 农业农村部环境保护科研监测所 一种以种子发芽率为毒性评价终点的生态安全阈值实验机
CN110741852A (zh) * 2019-12-03 2020-02-04 江苏瑞明生物科技有限公司 全自动植物育种监测系统

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1324507C (zh) * 2004-04-12 2007-07-04 中国科学院合肥智能机械研究所 一种用于农作物生长状态监测及营养施肥处方生成装置和方法
CN102506938B (zh) * 2011-11-17 2014-05-28 江苏大学 基于多传感信息的温室作物生长和环境信息检测方法
CN103477911B (zh) * 2013-09-10 2015-09-02 福建省农业科学院农业生态研究所 空间植物培养装置
CN206323874U (zh) * 2016-12-29 2017-07-14 丁昱元 一种植物生长实验装置
CN107027550A (zh) * 2017-01-10 2017-08-11 南京林业大学 一种基于人工气候箱的多功能植物保护装置及其使用方法

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