CN110741848A - 一种用于田间作物表型分析的移动大棚系统及其运输轨道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于田间作物表型分析的移动大棚系统及其运输轨道，其中运输轨道包括若干主轨道、设于主轨道末端的副轨道以及安装于副轨道上的中转轨道；所述主轨道和中转轨道均包括双轨轨道；所述中转轨道能够相对于副轨道运动使中转轨道与任一主轨道的端部对接形成主轨道的延伸轨道；其中移动大棚系统包括所述运输轨道、若干大棚和摄像装置，所述大棚和摄像装置能够在所述主轨道及中转轨道的双轨轨道上分别运动，所述主轨道的双轨轨道内设有试验田。本发明中的大棚与摄像装置能够通过副轨道及中转轨道在不同的主轨道上灵活切换，且能够在双轨轨道上分别运动，不会互相干扰，同时实现作物生长环境模拟和拍摄监测功能。

Description

一种用于田间作物表型分析的移动大棚系统及其运输轨道
技术领域
本发明属于作物表型监测装置技术领域，具体涉及一种用于田间作物表型分析的移动大棚系统及其运输轨道。
背景技术
作物表型组学是一个跨学科的新兴领域，作物的基因组是内因，其生长过程中的外部环境是外因，内外因的互作共同决定了作物的外观形态即表型。基因-环境-表型互作机理的研究借助以大数据为核心的现代化信息技术和智能高通量平台，是筛选培育良种的有效方法及精细农业管理的有效手段。
目前国内外关于作物表型高通量监测设备的产品有很多。以法国为代表的智能移动遮雨棚表型监测设备，该设备以单个遮雨棚在单条轨道上前后运动为主要特点，灌溉龙门桁架与移动遮雨棚共轨道，无法实现灌溉和遮挡的共用功能，此外，单条轨道中仅有一个遮雨棚运行，降低了遮雨棚的使用效率，也无法将不同轨道的遮雨棚转移至同一条轨道中，无法根据实验场地的大小进行灵活设置。德国LemnaTec公司研发的Field Scanalyzer表型监测设备，以龙门吊式行走装置为主要特点，龙门吊式行走装置基于单条轨道前后运动，且机械运动自动控制模块均依托于该装置，无法实现灵活转向、更换轨道等功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于田间作物表型分析的移动大棚系统及其运输轨道，解决单条轨道不能同时满足拍摄与遮挡的需求、大棚不能在不同轨道间切换的问题。
本发明提供了如下的技术方案：
一种运输轨道，包括若干主轨道、设于主轨道末端的副轨道以及安装于副轨道上的中转轨道；所述主轨道和中转轨道均包括双轨轨道；所述中转轨道能够相对于副轨道运动使中转轨道与任一主轨道的端部对接形成主轨道的延伸轨道。
优选的，所述主轨道包括轨道架，所述轨道架上方设有平行设置的外轨道和内轨道，所述轨道架下方设有橱窗。
优选的，所述外轨道包括两条外轨道梁以及固定于外轨道梁上的工字钢，两条所述外轨道梁间形成密封槽，所述密封槽内填充有液体；所述内轨道包括内轨道梁和固定于内轨道梁上的工字钢。
优选的，所述副轨道包括若干平行设置的副轨道梁以及设于副轨道梁下方的支撑柱，所述副轨道梁上固定设有工字钢。
优选的，所述中转轨道包括中转轨道架、设于中转轨道架下方的轨道轮组以及设于中转轨道架上方的中转外轨道和中转内轨道，所述中转外轨道和中转内轨道能够分别与所述外轨道和内轨道相对接，所述轨道轮组能够相对所述副轨道运动。
优选的，所述轨道轮组包括固定于所述中转轨道架底部的轮组架、安装于轮组架上的轨道轮和电机，所述电机驱动轨道轮在副轨道上运动。
一种用于田间作物表型分析的移动大棚系统，包括所述运输轨道、若干大棚和摄像装置，所述大棚和摄像装置能够在所述主轨道及中转轨道的双轨轨道上分别运动，所述主轨道的双轨轨道内设有试验田。
优选的，所述大棚包括大棚本体和安装于大棚本体的可装拆的棚门，所述大棚本体的数量至少为两个，且彼此间能够相互组合和拆分；所述大棚本体包括主梁骨架，所述主梁骨架的底部设有能够在主轨道的外轨道及中转轨道的中转外轨道上运动的若干大棚轮组。
优选的，所述摄像装置为拍照龙门架，包括拍照滑移机构和安装于拍照滑移机构上的相机，所述拍照滑移机构包括一对拍照滑移梁、设于拍照滑移梁下方的拍照轮组、设于拍照滑移梁上方的第一竖梁以及连接第一竖梁的第一横梁，所述拍照轮组能够在主轨道的内轨道及中转轨道的中转内轨道上运动。
优选的，还包括灌溉装置，所述灌溉装置为灌溉龙门架，包括灌溉滑移机构和安装于灌溉滑移机构上的洒水管，所述灌溉滑移机构包括一对灌溉滑移梁、设于灌溉滑移梁下方的灌溉轮组、设于灌溉滑移梁上方的第二竖梁以及连接第二竖梁的第二横梁，所述灌溉轮组能够在主轨道的内轨道及中转轨道的中转内轨道上运动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明提供的运输轨道包括若干主轨道、副轨道和中转轨道，中转轨道能够相对于副轨道运动使中转轨道与任一主轨道的端部对接，实现大棚与摄像装置在不同主轨道上的高效、灵活运转，从而能够根据实验场地的大小选择合适数量的大棚本体进行灵活组合，极大地提高了实验效率；
（2）本发明中的主轨道和中转轨道均包括双轨轨道，大棚与摄像装置能够在双轨轨道上分别运动，不会因为在同一条轨道上互相干扰，可同时实现大棚本体的作物生长环境功能模拟和拍摄装置的实时拍摄监测功能，提高作物表型研究的便捷性。
附图说明
图1是运输轨道的结构示意图；
图2是主轨道的部分结构示意图；
图3是单侧主轨道的横截面结构示意图；
图4是副轨道和中转轨道的结构示意图；
图5是中转轨道与主轨道的对接结构示意图；
图6是轨道轮组的结构示意图；
图7是移动大棚系统的结构示意图；
图8是大棚本体的结构示意图；
图9是拍照龙门架的结构示意图；
图10是灌溉龙门架的结构示意图；
图中标记为：1-1、大棚本体；1-2、棚门；1-3、主梁骨架；1-4、大棚外轮；1-5、大棚内组；2、主轨道；2-1、密封槽；2-2、轨道架；2-3橱窗；2-4、内轨道；2-5、外轨道；2-6、内轨道梁；2-7、外轨道梁；3、副轨道；3-1、副轨道梁；3-2、支撑柱；4、中转轨道；4-1、中转轨道架；4-2、轨道轮组；4-3、轨道轮；4-4、电机；4-5、中转外轨道；4-6、中转内轨道；4-7、轮组架；5、拍照龙门架；5-1、相机；5-2、伸缩臂；5-3、拍照小车；5-4、小车轨道；5-5、第一横梁；5-6、第一竖梁；5-7、拍照滑移梁；5-8、拍照轮组；5-9、第一加强筋；6、灌溉龙门架；6-1、洒水管；6-2、第二横梁；6-3、第二竖梁；6-4、灌溉滑移梁；6-5、灌溉轮组；6-6、第二加强筋；7、工字钢；8、棚门自动拆装装置；9、试验田。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种运输轨道，包括若干主轨道2、设于主轨道2末端的副轨道3以及安装于副轨道3上的中转轨道4；主轨道2和中转轨道4均包括双轨轨道；中转轨道4能够相对于副轨道3运动使中转轨道4与任一主轨道2的端部对接形成主轨道2的延伸轨道。
如图2-3所示，主轨道2包括轨道架2-2，轨道架2-2上方设有平行设置的外轨道2-5和内轨道2-4，外轨道2-5包括两条外轨道梁2-7以及固定于外轨道梁2-7上的工字钢7，两条外轨道梁2-7间形成密封槽2-1，密封槽2-1内填充有液体，可以实现大棚本体1-1两侧的水密封设置，便于控制大棚本体1-1内的温湿度；内轨道2-4包括内轨道梁2-6和固定于内轨道梁2-6上的工字钢。轨道架2下方设有橱窗2-3，方便观察试验田9中作物生长的状况。
如图4-6所示，副轨道3包括若干平行设置的副轨道梁3-1以及设于副轨道梁3-1下方的支撑柱3-2，副轨道梁3-1上固定设有工字钢7。中转轨道4包括中转轨道架4-1、设于中转轨道架4-1下方的轨道轮组4-2以及设于中转轨道架4-1上方的中转外轨道4-5和中转内轨道4-6，中转外轨道4-5和中转内轨道4-6能够分别与外轨道2-5和内轨道2-4相对接。轨道轮组4-2包括固定于中转轨道架4-1底部的轮组架4-7、安装于轮组架4-7上的轨道轮4-3和电机4-4，电机4-4驱动轨道轮4-3在副轨道3上运动，通过控制电机4-4的开关可以实现中转轨道4的运动控制。
如图5、7所示，一种用于田间作物表型分析的移动大棚系统，包括所述运输轨道、若干大棚和摄像装置，大棚和摄像装置能够在主轨道2及中转轨道4的双轨轨道上分别运动，主轨道2的双轨轨道内设有试验田9，具体的，大棚在外轨道2-5和中转外轨道4-5上运动，摄像装置在内轨道2-4和中转内轨道4-6上运动，互不干扰。
如图7-8所示，大棚包括大棚本体1-1和安装于大棚本体1-1的可装拆的棚门1-2，棚门1-2的安装和拆卸由棚门自动拆装装置8完成。大棚本体1-1包括主梁骨架1-3，主梁骨架1-3的底部设有能够在主轨道2的外轨道2-5及中转轨道4的中转外轨道4-5上运动的若干大棚轮组，大棚轮组两两设置在主梁骨架1-3的底部，既保证大棚本体1-1稳定移动，也实现了成本控制的最优化；大棚轮组包括大棚外轮1-4和设于大棚外轮1-4内部的大棚内轮1-5，两者分别与两个外轨道梁2-7上的工字钢7相配合。大棚本体1-1的数量至少为两个，通过在主梁骨架1-3上设置挂钩，使大棚本体1-1彼此间能够相互组合和拆分，可根据试验田大小或培养需求任意组合不同数量的大棚本体。
如图9所示，摄像装置为拍照龙门架5，包括拍照滑移机构和安装于拍照滑移机构上的相机5-1；拍照滑移机构包括一对拍照滑移梁5-7、设于拍照滑移梁5-7下方的拍照轮组5-8、设于拍照滑移梁5-7上方的第一竖梁5-6以及连接第一竖梁5-6的第一横梁5-5，第一横梁5-5与第一竖梁5-6之间连接有第一加强筋5-9，能够增强拍照龙门架5的结构强度，拍照轮组5-8与轨道轮组4-2的结构类似，拍照轮组5-8能够在内轨道2-4及中转内轨道4-6上运动；第一横梁5-5上设有小车轨道5-4以及能够在小车轨道5-4上往复运动的拍照小车5-3，拍照小车5-3通过伸缩臂5-2连接相机5-1，根据作物的不同高度调节伸缩臂5-2的长度，通过控制拍照小车5-3在小车轨道5-4上滑动，以及控制拍照滑移机构在运输轨道上移动，实现不同位置作物生长状态的拍摄成像。
如图10所示，本实施例提供的用于田间作物表型分析的移动大棚系统，还包括灌溉装置，灌溉装置为灌溉龙门架6，包括灌溉滑移机构和安装于灌溉滑移机构上的洒水管6-1；灌溉滑移机构包括一对灌溉滑移梁6-4、设于灌溉滑移梁6-4下方的灌溉轮组6-5、设于灌溉滑移梁6-4上方的第二竖梁6-3以及连接第二竖梁6-3的第二横梁6-2，第二横梁6-2与第二竖梁6-3之间连接有第二加强筋6-6，能够增强拍照龙门架6的结构强度，洒水管6-1安装于第二横梁6-2上，灌溉轮组6-5能够在内轨道2-4及中转内轨道4-6上运动，与大棚本体1-1不同轨道，实现洒水管6-1对试验田9各处的模拟降雨。
本实施例提供的运输轨道，包括若干主轨道2、副轨道3和中转轨道4，中转轨道4能够相对于副轨道3运动使中转轨道4与任一主轨道2的端部对接，实现大棚、摄像装置和灌溉装置在不同主轨道上的高效、灵活运转，从而能够根据实验场地的大小选择合适数量的大棚本体1-1进行灵活组合，极大地提高了实验效率。
本实施例提供的用于田间作物表型分析的移动大棚系统，用于野外田间，试验田中可种植不同种类的植株；大棚本体1-1能够在主轨道2的外轨道2-5上运动，便于对试验田9进行光照及雨水遮挡，能够根据实验观察需求随时切换培养的环境，实现温室、户外多种环境下的培养方式；拍照龙门架5和灌溉龙门架6能够在主轨道2的内轨道2-4上运动，与大棚本体1-1的运动轨道不同，因此在实现大棚本体1-1上述功能的同时，灌溉龙门架6上的洒水管6-1能够模拟降水模式，拍照龙门架5上的相机5-1能够对培养前、中、后的植株进行拍照成像，便于作物表型研究。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种运输轨道，其特征在于，包括若干主轨道、设于主轨道末端的副轨道以及安装于副轨道上的中转轨道；所述主轨道和中转轨道均包括双轨轨道；所述中转轨道能够相对于副轨道运动使中转轨道与任一主轨道的端部对接形成主轨道的延伸轨道。
2.根据权利要求1所述的运输轨道，其特征在于，所述主轨道包括轨道架，所述轨道架上方设有平行设置的外轨道和内轨道，所述轨道架下方设有橱窗。
3.根据权利要求2所述的运输轨道，其特征在于，所述外轨道包括两条外轨道梁以及固定于外轨道梁上的工字钢，两条所述外轨道梁间形成密封槽，所述密封槽内填充有液体；所述内轨道包括内轨道梁和固定于内轨道梁上的工字钢。
4.根据权利要求2所述的运输轨道，其特征在于，所述副轨道包括若干平行设置的副轨道梁以及设于副轨道梁下方的支撑柱，所述副轨道梁上固定设有工字钢。
5.根据权利要求4所述的运输轨道，其特征在于，所述中转轨道包括中转轨道架、设于中转轨道架下方的轨道轮组以及设于中转轨道架上方的中转外轨道和中转内轨道，所述中转外轨道和中转内轨道能够分别与所述外轨道和内轨道相对接，所述轨道轮组能够相对所述副轨道运动。
6.根据权利要求5所述的运输轨道，其特征在于，所述轨道轮组包括固定于所述中转轨道架底部的轮组架、安装于轮组架上的轨道轮和电机，所述电机能够驱动轨道轮在副轨道上运动。
7.一种用于田间作物表型分析的移动大棚系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述运输轨道、若干大棚和摄像装置，所述大棚和摄像装置能够在所述主轨道及中转轨道的双轨轨道上分别运动，所述主轨道的双轨轨道内设有试验田。
8.根据权利要求7所述的用于田间作物表型分析的移动大棚系统，其特征在于，所述大棚包括大棚本体和安装于大棚本体的可装拆的棚门，所述大棚本体的数量至少为两个，且彼此间能够相互组合和拆分；所述大棚本体包括主梁骨架，所述主梁骨架的底部设有能够在主轨道的外轨道及中转轨道的中转外轨道上运动的若干大棚轮组。
9.根据权利要求8所述的用于田间作物表型分析的移动大棚系统，其特征在于，所述摄像装置为拍照龙门架，包括拍照滑移机构和安装于拍照滑移机构上的相机，所述拍照滑移机构包括一对拍照滑移梁、设于拍照滑移梁下方的拍照轮组、设于拍照滑移梁上方的第一竖梁以及连接第一竖梁的第一横梁，所述拍照轮组能够在主轨道的内轨道及中转轨道的中转内轨道上运动。
10.根据权利要求8所述的用于田间作物表型分析的移动大棚系统，其特征在于，还包括灌溉装置，所述灌溉装置为灌溉龙门架，包括灌溉滑移机构和安装于灌溉滑移机构上的洒水管，所述灌溉滑移机构包括一对灌溉滑移梁、设于灌溉滑移梁下方的灌溉轮组、设于灌溉滑移梁上方的第二竖梁以及连接第二竖梁的第二横梁，所述灌溉轮组能够在主轨道的内轨道及中转轨道的中转内轨道上运动。
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