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田間全天候,、全自動監(jiān)測植物表型,！
高通量田間植物表型平臺FieldScan是專為田間表型研究設計的高通量植物表型平臺，可在任何環(huán)境條件下全天候測量,。根據(jù)系統(tǒng)設計的大小,，一套系統(tǒng)每天可測量上萬株植物,，每小時通量可達5000株植物,，可實現(xiàn)對植物生長和蒸騰（結(jié)合稱重系統(tǒng)）的精確測量，特別適合應用于抗旱或其他表型性狀的大規(guī)模篩選,。不僅可直接掃描種植在田間土壤的植物,，同時還可掃描盆栽植物。在采用盆栽植物培養(yǎng)時,，可根據(jù)壓力傳感器跟蹤每株植物的重量,，計算其蒸騰速率。
設計理念-在高通量與準確性之間平衡
在現(xiàn)代植物研究與育種中,，田間表型是表型組學*亟需發(fā)展的領域之一,，一直面臨著各種挑戰(zhàn)。例如從全日照到夜間,，溫度的巨大變化和降雨等外界環(huán)境不僅影響測量技術(shù),，同時對植物也可能產(chǎn)生很大的影響。因此,，對測量技術(shù)來講,，需要設定非常合理的信噪比以準確地獲取表型信息；同時也需要在有限的時間段里,，高通量地獲取植物的表型信息,；當然對環(huán)境因子的同步監(jiān)測也十分必要。
在開發(fā)FieldScan時，我們的目標是提供一套可在任何環(huán)境下使用,；每天可進行多次掃描,；同時可剔除低質(zhì)量數(shù)據(jù)的田間表型獲取系統(tǒng)。如果側(cè)重通量和靈活性,，我們可以在田間使用拖拉機或UAV等移動設備,。但為了獲得毫米級的高精度測量，我們決定不再使用這些傳統(tǒng)移動設備,，而高精度的測量僅適用于固定式的系統(tǒng),。為此我們需要開發(fā)一套能同時滿足高精度和高通量的移動平臺。 FieldScan的設計,，采用移動式激光3D植物表型平臺 PlantEye作為核心,，并集成了其它多種傳感器。PlantEye用于獲取植物生長情況,。通過3D的頂部成像,，不僅能獲得葉面積、葉傾角,、冠層等參數(shù),，同時還能得到相對于其他技術(shù)更高的精度和通量。當然在需要時,，也可以集成其他傳感器,。在任何光照情況下，F(xiàn)ieldScan都能在不影響植物本身生長的情況下,，每天能對上萬株植物（取決于系統(tǒng)大?。┻M行10次重復測量，為用戶提供有價值的數(shù)據(jù),，方便了解植物在田間的生長情況,。
技術(shù)原理
同時集成氣象等其他因子傳感器，對植物生長環(huán)境進行同步測量
應用領域
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主要功能
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測量結(jié)果示例
應用實例：國際熱帶半干旱地區(qū)作物研究所(ICRISAT)
共集成了8臺PlantEye，每小時可以對2000-3000株植物進行表型分析,，一天的通量可以達到12000株,。該系統(tǒng)將精準灌溉、表型分析,、環(huán)境氣象等參數(shù)集成到一起,，由PhenoSpex的軟件系統(tǒng)進行全方位自動控制。
植株高度和分辨率
對PlantEye傳感器而言,，其測量的植株高度范圍很廣,，但是對于不同高度的植株需要做一些校正。植株越小,，分辨率越高,；植株越大，分辨率越低,。例如測量高度在0-30 cm的植株,，分辨率為0.2 mm,；測量高度在0-70 cm的植株,，分辨率為0.4 mm；測量高度在0-120 cm的植株,，分辨率為1 mm,。更高的植株也可以測量，只是分辨率稍有下降,。
軟件系統(tǒng)
測量結(jié)果舉例
獲獎
核心傳感器PlantEye系統(tǒng)榮獲如下獎項：
代表用戶
國際上很多的客戶與PhenoSpex公司簽有保密協(xié)議,，不允許后者公開客戶信息。這里僅僅列出了很少的一部分允許公開的用戶信息,。
國際熱帶半干旱地區(qū)作物研究所(ICRISAT),，用于珍珠粟（pearl millet）、高粱,、花生,、鷹嘴豆等的超高通量表型測量,，進行抗旱研究。
Jülich研究中心（Research Center Jülich）,，歐洲**的科研機構(gòu)之一,，主要做甜菜和其它作物的表型研究。
瓦赫寧根大學,，全球***的農(nóng)業(yè)大學之一,，主要用于甜椒、紅掌等的早期脅迫監(jiān)測,。
世界**的特種肥料制造商Everris公司,，用于緩釋肥料的研發(fā)和作物管理。
德國Compo公司 (肥料公司) ,，用于協(xié)助作物提高抗旱性和抗鹽性的肥料篩選,。
波恩大學，用于田間小麥和大麥的高通量表型測量,。
LVG Heidelberg（海德堡州立園藝研究院）,，用于園藝植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的篩選。
奧胡斯大學（University Aarhus）,，丹麥排名第二的大學,，用于菊花、小麥和歐洲油菜（Brassica napus）的表型測量,。
園藝領域
在園藝領域,，通過調(diào)節(jié)施肥、生長調(diào)節(jié)物質(zhì),、環(huán)境控制等方法可以改進,、優(yōu)化植物生長和作物管理。植物表型平臺PlantEye和管理軟件DocTool的結(jié)合使用有效優(yōu)化作物管理,，降低風險,。下面列出的這些用戶，采用這套方案大大降低了資源和成本的消耗,，顯著提高了產(chǎn)量,。
德國Blumen Rieke公司
德國Koster公司
其它不允許公開的用戶……
主要技術(shù)參數(shù)
通量：5000株/小時
集成傳感器：PlantEye,，溫濕度傳感器,， 光合有效輻射傳感器，風速風向傳感器,，雨量傳感器,， 負壓傳感器 (用于計算蒸騰，僅限盆栽)
測量的植物高度和分辨率：高度0-1500 mm,，分辨率0.2-1.0 mm,；其它植物高度可定制
傳感器到植物的距離：*小350-650 mm，**1100-2200 mm
掃描波長：700-1100 mm
測量速率：每秒50個XZ輪廓圖
信號接口：IN/OUT觸發(fā)信號接口
觸發(fā)選擇：感應開關(guān),，RFID,，光學二維碼，外部信號（如定位系統(tǒng)）,，其它選擇可定制
測量參數(shù)：高度（平均高度和**點）,、獨立葉面積、總?cè)~面積（冠層面積）,、投影葉面積,、蓋度、植物數(shù)目,、葉片數(shù)目,、葉片傾斜角PHI（Φ）、葉片方位角THETA（θ）,、蓮座狀植物（rosette plants）的直徑,、植物體積、蒸騰速率,、溫度,、濕度、風速風向,、雨量,、光合有效輻射等
數(shù)據(jù)下載：允許下載3D點陣云圖（原始數(shù)據(jù)）、植物生長數(shù)據(jù)和高度柱狀圖等,。
數(shù)據(jù)傳輸：通過Wifi無線傳輸
數(shù)據(jù)壓縮：自動壓縮
遠程訪問：支持通過>遠程訪問（ssh協(xié)議）
工作溫度：0-50℃
工作濕度：<90% RH
供電：12 VDC,、24 VDC,、230 VAC均可
激光安全等級：1M
光環(huán)境：耐受全日照輻射
防護等級：IP67
數(shù)據(jù)庫：PostgreSQL數(shù)據(jù)庫
PSX低通量方案：準系統(tǒng)電腦（Barebone computer）
PSX超供通量服務器方案：1U Intel Dual-CPU服務器（8 cores x 1GHz）,， 8 GB；3 x 2000 GB硬盤,；RAID 5控制器,；1.5 TB磁帶驅(qū)動器
HortControl數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
工作界面：通過瀏覽器登錄工作
軟件界面：提供不同界面用于數(shù)據(jù)自動導入，用于集成導入其它環(huán)境或植物傳感器的數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)下載：允許下載數(shù)據(jù)（ASCI）進行進一步分析,，允許導入/導出數(shù)據(jù)庫
檔案功能：具備檔案錄入,、顯示,，作物管理、實驗管理功能
統(tǒng)計功能：數(shù)據(jù)平均值和偏差值的統(tǒng)計分析
上載功能：能夠上載高通量平臺的實驗設置信息
報警功能：數(shù)據(jù)異常時報警
2D Mapping功能：對不同生長區(qū)域進行2D Mapping,，用于定量分析
暫無數(shù)據(jù),！
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