CN215263161U - 一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智慧农业和遗传育种技术领域，且公开了一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台。本实用新型中，该单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，集成一体化智能LED光源培养与高通量表型成像分析技术，采用多层复式作物智能培养及植物生长发育表型成像分析，不同层既可独立运行，又可同时空(Spatio‑temporal)运行和数据采集，完全规避了现有方案各单一功能模块之间“各自为政”、互不兼容、衔接不畅的问题，满足了高通量、高时空分辨率条件下的多样化实验设计需求，实现真正意义上从作物育种、培养、补光、表型成像监测、水肥药管理、生长环境控制全流程一体化工作，极大提高了作物育种与表型分析工作的效率。

Description

一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台

技术领域

本实用新型涉及智慧农业和遗传育种技术领域，尤其涉及一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台。

背景技术

作物/植物表型是其遗传与环境互作的结果，作物表型与种质资源研究、遗传育种，离不开作物/植物培养培育和表型分析——特别是数字化、高通量、非损伤表型成像分析技术，成为种质资源研究的关键技术。

专利号CN201721369612.3公开了一种实验室用玉米育种可升降光源栽培架，包括支架、导轨、上层种植盒、滑杆、玻璃透光板、挡板、照明灯、限位板、限位螺钉、把手、工作台、梯架、下层种植盒、支杆、套管以及限位旋钮。本实用新型的栽培架能够跟随玉米的生长过程而改变照明灯的位置以及各个种植盒之间的间距，使得种植盒内的各个玉米均可接受充足的光照；通过玻璃透明板能够隔绝照明灯产生的热量，保证玉米不会被暴晒造成水分流失，并且在天气较冷时，可抽出挡板，使得热量传递至玉米上，保证玉米生长的温度需求；实验人员可通过工作台对上层种植盒进行维护，使得观察更为方便。

上述方案中的技术虽然达到了使得观察更为方便的效果，但上述方案中培养平台是垂直升降的，单独的平台无法独自运行进行培养，更重要得是上述方案仅仅用于植物培养，无法进行一体化智能LED光源培养与高通量表型成像分析。为此，我们提出一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台。

实用新型内容

本实用新型主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种实验室植物育种培养与表型成像分析平台。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案，一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，集成一体化智能LED光源培养与高通量表型成像分析技术，包括培养支架、智能LED光源以及搁板，培养支架的内部固定安装有双轨式Y轴，双轨式Y轴为矩形结构的长条形，双轨式Y轴上活动安装有可沿双轨式Y轴平行移动的自扫描X轴，自扫描X轴上固定安装有可上下垂直移动的可升降Z轴，可升降Z轴的底部固定安装有安装板，安装板的底部固定安装有照明/激发光源，安装板的底部位于照明/激发光源的另一侧固定安装有成像单元。作为优选，所述培养支架可根据实际需求设计为单层、双层或多层复式结构，不同层既可独立运行，又可同时空 (Spatio-temporal)运行和数据采集，搁板为矩形结构的板，搁板固定安装在培养支架的内部，智能LED光源固定安装在搁板的底部壁面。

作为优选，所述搁板的底部壁面四个角的位置均固定安装有支撑脚，同一侧的支撑脚之间固定安装有加固梁，支撑脚与搁板相交的位置固定安装有金属连接件。

作为优选，所述搁板的顶部壁面固定安装有自动浇灌系统。

作为优选，所述培养支架的右侧设置有系统控制与数据采集处理系统，系统控制与数据采集处理系统与安装板以及照明/激发光源电性相连。

有益效果

本实用新型提供了一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台。具备以下有益效果：

(1)该单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，融合智能LED光源培养、表型成像分析技术于一体，可调控设置光照强度和质量、模拟昼夜节律等，同时搭载高光谱成像、红外热成像、高清RGB成像及荧光成像等先进光谱成像传感器，对植物进行全自动、高通量、非损伤表型成像分析，并配置自动浇灌与环境控制技术，以满足作物表型组学研究与种质资源研究检测、现代智慧农业实验模拟研究、作物光生物学研究、智慧农业及植物工厂研究等热点科研技术需求。

(2)该单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，采用多层复式植物/作物培养支架结构，植物/作物原位置于培养支架搁板上，无需人工搬运植物或通过复杂昂贵的传送系统运送植物，可实现原位培养、原位数据采集和实时表型监测分析，具备同时空(Spatio-temporal)运行和数据采集、高通量、高时空分辨率、多源数据同步分析等功能，极大提高了作物培养与表型成像同步进行的效率，拓展了作物培养及表型成像分析的研究空间，同时也从根本上避免了对植物造成的人为损坏和胁迫，还可以加配自动浇灌系统和环境控制系统，充分满足多样化的实验设计需求。

(3)该单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，采用双轨式Y轴设计方案，X轴横跨双轨式Y轴并可沿Y轴平稳滑行，带动成像单元扫描成像，巧妙解决了Y轴成像系统挡光的问题，成像单元自动运行时可沿X轴和Y轴无死角扫描成像分析，不运行时可自动回归零位，从而有效地解决了表型成像分析因挡光而不能跟光照培养系统融合在一起的问题。

(4)该单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，主体使用模块化、可拆卸结构设计，各层之间互不干扰又可协同工作，将作物培养与表型分析从独立作业、单层平面尺度拓展到一体化、多层立体尺度，平台配备自动浇灌系统，还可根据需求加配温湿度控制和CO2控制模块，从而实现光照强度、光照质量(波长)、昼夜节律、水肥状况与降雨模拟、温湿度及CO2全方面多要素环境因子综合调控，为植物育种及表型成像分析提供了多样化、高通量、非损伤实验模拟、培养监测分析技术平台，有效发挥了立体空间的作用，极大节省了利用空间，将作物培养、光谱成像表型分析、自动浇灌、昼夜节律精准模拟及环境控制功能统一融入本实用，完全规避了现有方案各单一功能模块之间“各自为政”、互不兼容、衔接不畅的问题，满足了高通量、高时空分辨率条件下的多样化实验设计需求，实现真正意义上从作物育种、培养、补光、表型成像监测、水肥药管理、生长环境控制全流程一体化工作，极大提高了作物育种与表型分析工作的效率。

附图说明

图1为本实用新型主要结构示意图；

图2为本实用新型图1中A处放大图；

图3为本实用新型智能LED光源位置关系示意图；

图4为本实用新型双轨式Y轴与自扫描X轴连接关系示意图。

图例说明：

1、培养支架；2、智能LED光源；3、搁板；4、支撑脚；5、加固梁；6、金属连接件；7、成像单元；8、照明/激发光源；9、安装板；10、自扫描X 轴；11、双轨式Y轴；12、可升降Z轴；13、自动浇灌系统；14、系统控制与数据采集处理系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：如图1－图4所示，一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，包括培养支架1、智能LED光源2以及搁板3，培养支架1可根据实际需求设计为单层、双层或多层复式结构，搁板3为矩形结构的板，搁板3 固定安装在培养支架1的内部，智能LED光源2固定安装在搁板3的底部壁面，搁板3的底部壁面四个角的位置均固定安装有支撑脚4，支撑脚4为矩形结构的柱，同一侧的支撑脚4之间固定安装有加固梁5，加固梁5为矩形结构的长条，支撑脚4与搁板3相交的位置固定安装有金属连接件6，培养支架1 的内部固定安装有双轨式Y轴11，双轨式Y轴11为矩形结构的长条形，双轨式Y轴11上活动安装有可沿双轨式Y轴11平行移动的自扫描X轴10，自扫描X轴10上固定安装有可上下垂直移动的可升降Z轴12，可升降Z轴12的底部固定安装有安装板9，安装板9为矩形结构的板，安装板9的底部固定安装有照明/激发光源8，安装板9的底部位于照明/激发光源8的另一侧固定安装有成像单元7。

搁板3的顶部壁面固定安装有自动浇灌系统13，搁板3的周围一侧开设有凹槽，可用于回收渗透水。

培养支架1的右侧设置有系统控制与数据采集处理系统14，系统控制与数据采集处理系统14与安装板9以及照明/激发光源8电性相连。

本实用新型的工作原理：

工作时，根据需求打开照明/激发光源8，照明模式下，会开启模拟太阳光的全波段卤素灯光源，用于反射光谱成像；激发光模式下，会开启单波段的激发光源，用于自发光光谱成像，在系统控制与数据采集处理系统中选择即可，将成像单元7安装在安装板9上，并确保成像方向沿自扫描X轴10，安装板9固定在可升降Z轴12的延长板底端，延长板顶端固定在可升降Z轴 12的移动滑块上，以确保Z轴的移动滑块上下移动时，带动Z轴的延长板、安装板9及成像单元7整体升降，从而达到精准控制成像单元7距离植物/作物的距离，以使成像视野、焦距达到最优状态，可升降Z轴12整体固定在自扫描X轴的移动滑块上，控制X轴的移动滑块前后移动时，会带动可升降Z 轴12及成像单元7匀速移动扫描成像，自扫描X轴横跨在双轨式Y轴11上，两端固定安装在两个Y轴的移动滑块上，控制Y轴的移动滑块左右移动时，会带动自扫描X轴及安装在自扫描X轴上的可升降Z轴12及成像单元7左右移动，移动至合适位置，双轨式Y轴11停止，自扫描X轴再开始移动扫描成像，平台主体使用模块化、可拆卸结构设计，各层之间互不干扰又可协同工作，可自由组装成单层、双层、三层甚至更多层复式方案，将作物培养与表型分析一体化(而不是分离)、从单层平面尺度拓展到多层立体尺度，提供了多样化、高通量、非损伤实验模拟、培养监测分析技术平台，有效发挥了立体空间的作用，极大节省了利用空间，将作物培养、光谱成像表型分析、自动浇灌、昼夜节律精准模拟及环境控制功能统一融入本实用，完全规避了现有方案各单一功能模块之间“各自为政”、互不兼容、衔接不畅的问题，满足了高通量、高时空分辨率条件下的多样化实验设计需求，实现真正意义上从作物育种、培养、补光、表型成像监测、水肥药管理、生长环境控制全流程一体化工作，极大提高了作物育种与表型分析工作的效率。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，包括培养支架(1)、智能LED光源(2)以及搁板(3)，其特征在于：所述培养支架(1)的内部固定安装有双轨式Y轴(11)，双轨式Y轴(11)为矩形结构的长条形，双轨式Y轴(11)上活动安装有可沿双轨式Y轴(11)平行移动的自扫描X轴(10)，自扫描X轴(10)上固定安装有可上下垂直移动的可升降Z轴(12)，可升降Z轴(12)的底部固定安装有安装板(9)，安装板(9)的底部固定安装有照明/激发光源(8)，安装板(9)的底部位于照明/激发光源(8)的另一侧固定安装有成像单元(7)。

2.根据权利要求1所述的一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，其特征在于：所述培养支架(1)可根据实际需求设计为单层、双层或多层复式结构，搁板(3)为矩形结构的板，搁板(3)固定安装在培养支架(1)的内部，智能LED光源(2)固定安装在搁板(3)的底部壁面。

3.根据权利要求1所述的一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，其特征在于：所述搁板(3)的底部壁面四个角的位置均固定安装有支撑脚(4)，同一侧的支撑脚(4)之间固定安装有加固梁(5)，支撑脚(4)与搁板(3)相交的位置固定安装有金属连接件(6)。

4.根据权利要求1所述的一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，其特征在于：所述搁板(3)的顶部壁面固定安装有自动浇灌系统(13)。

5.根据权利要求1所述的一种单层或复式作物育种培养与表型成像分析平台，其特征在于：所述培养支架(1)的右侧设置有系统控制与数据采集处理系统(14)，系统控制与数据采集处理系统(14)与安装板(9)以及照明/激发光源(8)电性相连。

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