一种大田作物表型信息高通量对等监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种大田作物表型信息高通量对等监测装置，通过电控移动小车（4）携带传感器/相机/测量仪器在试验小区（3）上方移动测试，并对测试数据进行处理分析，可以快速获取大田作物的表型信息，并且在测试过程中，无需移动被测作物，保持了作物的自然生长状态，最大限度的降低了测试过程对作物造成的影响。如此，一方面，本实用新型专利技术所设计的大田作物表型信息高通量对等监测装置，可显著促进作物分子育种和植物功能基因组学的发展；另一方面，可以指导人们优化田间管理措施和作物种植结构。

High throughput peer monitoring device for field crop phenotypic information

The utility model relates to a crop of high-throughput phenotypic information peer monitoring device, through the electronic mobile trolley (4) carrying sensor / camera / measuring instrument in the test area (3) above the mobile test, and the test data processing and analysis, can quickly acquire the phenotypic information of crops, and in the process of testing, no the need to move the measured crop, maintaining the natural growth state of the crop, reducing the maximum impact on crops caused by the testing process. So, on the one hand, the crop of high-throughput phenotypic information provided by the utility model is peer monitoring device, can significantly promote the development of crop molecular breeding and plant functional genomics; on the other hand, can guide people to optimize the management measures and crop planting structure field.

【技术实现步骤摘要】
一种大田作物表型信息高通量对等监测装置
本技术涉及一种大田作物表型信息高通量对等监测装置，属于作物表型原位无损测定

技术介绍
作物表型是指能够反映作物结构和组成的，或能反映作物生长发育过程和结果的，由一个基因型与一类环境互作产生的部分或全部可辨识的作物物理、生理和生化特征及性状。作物品种表型鉴定或表型测试，是新品种选育和推广、基因与表型组学研究的基础。目前农作物表型测量的主要方法仍是人工测量，这种测量方法效率低，但不受仪器设备等条件的限制，所以仍然被大多数人采用。随着植物功能基因组学和作物分子育种研究的深入，传统的表型观测已经成为制约其发展的主要瓶颈，而高通量的作物表型分析技术研究是解决这一困境的有效途径。现阶段，已有多个大型科研机构或跨国公司构建了高通量植物表型测试平台，前者代表如澳大利亚植物功能基因组中心、法国农业科学研究院、德国莱布尼茨植物遗传和作物研究所、美国唐纳德丹佛植物科学中心，后者代表如杜邦、拜耳、先正达、孟山都等。整套测试平台包括日光温室、传送带、成像模块、暗房、运输车和控制系统等，可实现全自动高通量植物表型无损测试，但此类表型测试平台造价过高，大部分科研单位和公司都难以承受，并且该平台只能对盆栽作物进行测试，无法还原作物真实的生长环境。在国内，申请号201210006924.3的专利技术专利申请公开了一种盆栽水稻表型参数全自动无损高通量测量系统，其工作原理与上述大型植物表型测试平台类似。申请号为201610006752.8的专利技术专利申请公开了一种农作物表型田间高通量主动测量装置与方法，该装置将传感器装在暗箱顶部，并通过桁架输送暗箱罩住被测植物，然后对作物进行拍照提取表型信息，该装置虽然实现了田间测试，但暗箱和机械手需要接触到被测作物，在高回访率的测试环境下，势必对作物生长产生较大影响。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种装置集成度高，造价低，可解决现有设备造价高、不能应用于大田、测试速度慢等问题的大田作物表型信息高通量对等监测装置。本技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本技术设计了一种大田作物表型信息高通量对等监测装置，包括端截面为凹口的轨道、电控移动小车、平衡架、电源、微控电脑、两套下探装置、至少两个不同类型的作物监测传感器、以及至少两个不同类型的图像采集装置；其中，轨道沿作物分布、水平设置于作物上方预设高度的位置，且轨道的凹口向上；电控移动小车的宽度、高度分别与轨道上凹口内侧的宽度、高度相适应，电控移动小车位于轨道上凹口内进行移动，平衡架水平设置于电控移动小车的顶部，且平衡架的两端分别位于轨道的两侧；电源和微控电脑设置于电控移动小车上，电源分别为电控移动小车、微控电脑、各个作物监测传感器、以及各个图像采集装置进行供电；微控电脑分别与电控移动小车、各个作物监测传感器、各个图像采集装置相连接；两套下探装置分别包括伸缩杆和电控云台，微控电脑分别与各套下探装置中的电控云台相连接；两套下探装置中伸缩杆的一端分别与平衡架的两端相连接，且伸缩杆竖直向下，两套下探装置中伸缩杆的另一端分别与对应电控云台相连接；各个作物监测传感器分设在两套下探装置中电控云台的活动端；各个图像采集装置分设在两套下探装置中电控云台的活动端。作为本技术的一种优选技术方案：所述电控移动小车包括小车本体、分别设置于小车本体前、后的两个测距传感器、设置于小车本体内部的电路板，以及设置于电路板上的滤波电路、数字信号处理器DSP、PWM控制芯片、遥控接收器、电机驱动器，所述电源分别为各个测距传感器、电路板，以及设置于电路板上的滤波电路、数字信号处理器DSP、PWM控制芯片、遥控接收器、电机驱动器进行供电；其中，两个测距传感器分别与滤波电路的输入端相连接，滤波电路的输出端与数字信号处理器DSP的输入端相连接，数字信号处理器DSP的输出端与PWM控制芯片的输入端相连接，PWM控制芯片的输出端与电机驱动器的输入端相连接，电机驱动器的输出端与小车本体的行走电机相连接。作为本技术的一种优选技术方案：还包括设置于所述电控移动小车上的集线器，所述各个作物监测传感器、各个图像采集装置分别与集线器相连接后，集线器与所述微控电脑相连接。作为本技术的一种优选技术方案：所述各个作物监测传感器包括光照强度传感器和光合有效辐射传感器，光照强度传感器和光合有效辐射传感器分别设置在两套下探装置中电控云台的活动端。作为本技术的一种优选技术方案：所述各个图像采集装置包括可见光工业相机、近红外工业相机、多光谱相机、高光谱相机、热红外相机、激光扫描雷达、荧光成像仪等设备，及非成像类测试仪器，所有图像采集装置分布设置在所述各套下探装置中电控云台的活动端。作为本技术的一种优选技术方案：所述轨道沿作物分布、通过多个支撑架水平设置于作物上方预设高度的位置。作为本技术的一种优选技术方案：还包括远程计算机，所述微控电脑与远程计算机之间通过无线通信方式进行信号交互。作为本技术的一种优选技术方案：还包括与所述远程计算机相连接的磁盘阵列。作为本技术的一种优选技术方案：所述平衡架和各根伸缩杆均为多节高强度空管套接，且空管间通过套环旋转内锁结构固定套接。本技术所述一种大田作物表型信息高通量对等监测装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本技术所设计的大田作物表型信息高通量对等监测装置，通过电控移动小车携带传感器/相机/测量仪器在试验小区上方移动测试，并对测试数据进行处理分析，所设计的监测装置，可通过预设程序自动完成整个测试过程，测试速度快，回访率高。因此，一方面，本技术所设计的大田作物表型信息高通量对等监测装置，可显著促进作物分子育种和植物功能基因组学的发展；另一方面，可以指导人们优化田间管理措施和作物种植结构，除此之外，所设计监测装置，装置集成度高，造价低，可解决现有设备造价高、不能应用于大田、测试速度慢等问题。附图说明图1是本技术设计的大田作物表型信息高通量对等监测装置的结构示意图；图2是本技术设计的大田作物表型信息高通量对等监测装置中电控移动小车的结构示意图。其中，1.轨道，2.支撑架，3.试验小区，4.电控移动小车，5.远程计算机，6.磁盘阵列，7.伸缩杆，8.平衡架，9.电控云台，10.电路板，11.测距传感器，12.电源，13.集线器，14.微控电脑，15.光照强度传感器，16.光合有效辐射传感器，17.可见光工业相机，18.近红外工业相机，19.多光谱相机，20.高光谱相机。具体实施方式下面结合说明书附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。基于上述
技术介绍
针对现有技术的说，本技术针对大田试验覆盖面积大和大田作物种植密度高的特点，提供一种可在较大面积范围内应用的，能够快速、对等、无损的对大田作物进行监测的装置。如图1和图2所示，本技术设计了一种大田作物表型信息高通量对等监测装置，实际应用中，具体包括端截面为凹口的轨道1、电控移动小车4、远程计算机5、磁盘阵列6、平衡架8、电源12、集线器13、微控电脑14、两套下探装置、至少两个不同类型的作物监测传感器、以及至少两个不同类型的图像采集装置；其中，轨道1沿作物分布、通过多个支撑架2水平设置于作物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大田作物表型信息高通量对等监测装置，其特征在于：包括端截面为凹口的轨道（1）、电控移动小车（4）、平衡架（8）、电源（12）、微控电脑（14）、两套下探装置、至少两个不同类型的作物监测传感器、以及至少两个不同类型的图像采集装置；其中，轨道（1）沿作物分布、水平设置于作物上方预设高度的位置，且轨道（1）的凹口向上；电控移动小车（4）的宽度、高度分别与轨道（1）上凹口内侧的宽度、高度相适应，电控移动小车（4）位于轨道（1）上凹口内进行移动，平衡架（8）水平设置于电控移动小车（4）的顶部，且平衡架（8）的两端分别位于轨道（1）的两侧；电源（12）和微控电脑（14）设置于电控移动小车（4）上，电源（12）分别为电控移动小车（4）、微控电脑（14）、各个作物监测传感器、以及各个图像采集装置进行供电；微控电脑（14）分别与电控移动小车（4）、各个作物监测传感器、各个图像采集装置相连接；两套下探装置分别包括伸缩杆（7）和电控云台（9），微控电脑（14）分别与各套下探装置中的电控云台（9）相连接；两套下探装置中伸缩杆（7）的一端分别与平衡架（8）的两端相连接，且伸缩杆（7）竖直向下，两套下探装置中伸缩杆（7）的另一端分别与对应电控云台（9）相连接；各个作物监测传感器分设在两套下探装置中电控云台（9）的活动端；各个图像采集装置分设在两套下探装置中电控云台（9）的活动端。...

【技术特征摘要】
1.一种大田作物表型信息高通量对等监测装置，其特征在于：包括端截面为凹口的轨道（1）、电控移动小车（4）、平衡架（8）、电源（12）、微控电脑（14）、两套下探装置、至少两个不同类型的作物监测传感器、以及至少两个不同类型的图像采集装置；其中，轨道（1）沿作物分布、水平设置于作物上方预设高度的位置，且轨道（1）的凹口向上；电控移动小车（4）的宽度、高度分别与轨道（1）上凹口内侧的宽度、高度相适应，电控移动小车（4）位于轨道（1）上凹口内进行移动，平衡架（8）水平设置于电控移动小车（4）的顶部，且平衡架（8）的两端分别位于轨道（1）的两侧；电源（12）和微控电脑（14）设置于电控移动小车（4）上，电源（12）分别为电控移动小车（4）、微控电脑（14）、各个作物监测传感器、以及各个图像采集装置进行供电；微控电脑（14）分别与电控移动小车（4）、各个作物监测传感器、各个图像采集装置相连接；两套下探装置分别包括伸缩杆（7）和电控云台（9），微控电脑（14）分别与各套下探装置中的电控云台（9）相连接；两套下探装置中伸缩杆（7）的一端分别与平衡架（8）的两端相连接，且伸缩杆（7）竖直向下，两套下探装置中伸缩杆（7）的另一端分别与对应电控云台（9）相连接；各个作物监测传感器分设在两套下探装置中电控云台（9）的活动端；各个图像采集装置分设在两套下探装置中电控云台（9）的活动端。2.根据权利要求1所述一种大田作物表型信息高通量对等监测装置，其特征在于：所述电控移动小车（4）包括小车本体、分别设置于小车本体前、后的两个测距传感器（11）、设置于小车本体内部的电路板（10），以及设置于电路板（10）上的滤波电路、数字信号处理器DSP、PWM控制芯片、遥控接收器、电机驱动器，所述电源（12）分别为各个测距传感器（11）、电路板（10），以及设置于电路板（10）上的滤波电路、数字信号处理器DSP、PWM控制芯片、遥控接收器、电机驱动器进行供电；其中，两个测距传感器（11）分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王远，施卫明，闵炬，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：新型
国别省市：江苏,32