易科泰數(shù)字化植物工廠實驗監(jiān)測系統(tǒng)

數(shù)字化植物工廠實驗監(jiān)測系統(tǒng)，是易科泰最新推出的自主研發(fā)專利技術(shù)產(chǎn)品（ZL 2024 2 1728504.0），專門針對植物工廠、智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)領域?qū)嶒灡O(jiān)測應用。系統(tǒng)集多通道智能LED光源培養(yǎng)、多傳感器表型性狀在線監(jiān)測功能于一體，同時可配套數(shù)字化培養(yǎng)設施、自動澆灌施肥、環(huán)境監(jiān)測及遠程控制功能。應用于數(shù)字化、智能化植物培養(yǎng)及表型性狀在線監(jiān)測，通過提供不同光譜組合、光強以實驗模擬不同光配方對植物的生長和生理生化的影響，研究最佳光配方等。通過RGB成像、葉綠素熒光成像、高光譜成像等先進技術(shù)，高通量、非損傷、非接觸、數(shù)字化、可視化檢測植物生長、生理狀態(tài)、生化指標如光合效率、健康指標、衰老成熟指標、脅迫、色素含量指標、黃酮醇含量指標、次級代謝產(chǎn)物等，用來全方位實驗模擬植物從育種培養(yǎng)、生長監(jiān)測、環(huán)境控制及干預、長勢及品質(zhì)評價等全生命周期過程。

具體應用領域如下：

1）植物工廠實驗研究

2）智慧農(nóng)業(yè)、垂直農(nóng)業(yè)、設施農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)模擬及實驗研究

3）光生物學研究

4）遺傳育種與抗性篩選

5）植物表型研究

主要特點如下：

?  多通道智能LED光源調(diào)控技術(shù)，既可提供不同光譜組合、光強，通過實驗模擬研究最佳光配方，從而配置最佳生長要素，也為表型在線監(jiān)測提供光場均一穩(wěn)定的照明光源和激發(fā)光源，實現(xiàn)一光多用

?  多傳感器表型性狀在線監(jiān)測技術(shù)，精準研究植物對不同生長要素如不同光配方的具體響應，以及植物生長所需的最佳光配方條件，從而高通量、非損傷、非接觸、數(shù)字化、可視化檢測植物生長、生理狀態(tài)、生化指標等

?  可根據(jù)需求靈活選配RGB成像、多功能高光譜成像、900-1700nm高光譜成像、葉綠素熒光成像、Thermo-RGB成像融合分析等不同表型成像傳感器技術(shù)

?  可選配基于蒸滲儀技術(shù)的iPOT數(shù)字化培養(yǎng)盆，全面監(jiān)測重量變化、土壤水分與溫度，及葉片溫度、葉綠素熒光、莖流、光合作用等生理生態(tài)參數(shù)

?  可選配環(huán)境控制系統(tǒng)及自動澆灌施肥系統(tǒng)，精確控制溫濕度及CO2濃度，可通過土壤水分傳感器、水勢傳感器及稱重傳感器監(jiān)測水分情況，從而實施精準澆灌、施肥，使作物在第一時間內(nèi)得到水、肥、藥補充，促進作物健康生長

?  可選配遠程控制功能模塊，結(jié)合機器視覺技術(shù)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）技術(shù)、云計算技術(shù)，在線遠程控制光照培養(yǎng)、表型數(shù)據(jù)采集分析及自動回傳數(shù)據(jù)至云端，實現(xiàn)遠程實時訪問，查看結(jié)果

植物培養(yǎng)過程

主要技術(shù)指標：

1)       嵌入式主控系統(tǒng)，全中文操作界面，觸控屏+PC端GUI軟件雙重控制，可無線控制

2)       智能LED培養(yǎng)：標配為冷白光+紅光+紅外光（模擬自然光照）三通道智能可調(diào)制LED光源培養(yǎng)系統(tǒng)，可選配RGB三色光源或客戶定制RGB+遠紅4通道LED光源培養(yǎng)系統(tǒng)，光照強度0～500μmol(光量子)/m2.s（強度可根據(jù)需求升級），0-100%可調(diào)，模擬自然光照、程序模擬晝夜節(jié)律等，具備不同光照條件Protocols數(shù)據(jù)庫功能（如多云天氣、林下光源等）

3)     成像狀態(tài)監(jiān)測：配備RGB監(jiān)控鏡頭，1080P全高清畫質(zhì)，畫面植入操作系統(tǒng)，具備虛擬開關，實時傳輸畫面至平臺控制軟件，在線監(jiān)控工作狀態(tài)

4)     標配培養(yǎng)及成像面積：180×60cm，可客戶定制其他規(guī)格

5)     RGB成像：通過高分辨率RGB成像可實現(xiàn)植物葉片/冠層的長寬、周長、面積、圓度、緊實度等形態(tài)分析；以及VIgreen、VEG、ExG、ExGR、GLI、CIVE、COM、WI、Lab、R/G/B、HSV等顏色分析，可擴展Thermo-RGB紅外熱成像與RGB成像融合分析

6)       葉綠素熒光成像： 可成像測量Fo、Fm、Fp、Ft、Fs、Fm’、Fv/Fm（QYmax）、 ?F/Fm’（YPSII）、Fv/Fo、NPQ、Rfd、Y(NPQ)、Y(NO)、EXC等，及葉綠素熒光快速動力學測量分析參數(shù)：Fo、Fi、Fm、Vi、QY、能量散失光量子產(chǎn)量等，及長度、寬度、投影面積（相對生物量）、凸包面積、凸包周長等形態(tài)參數(shù)

7)     400-1000nm高光譜成像： 可成像分析植物生化、生理指標、光利用效率、健康指數(shù)、覆蓋度、脅迫等近百種參數(shù)，如 NDVI、NDVI705紅邊歸一化植被指數(shù)（對衰老敏感）、VOG1紅邊指數(shù)（對葉綠素濃度、物候變化等敏感）、PRI光化學植被指數(shù)、PSRI 植被衰減指數(shù)（用于指示冠層脅迫、植物衰老、果實成熟等）、SIPI結(jié)構(gòu)不敏感色素指數(shù)（反映冠層脅迫程度、生理脅迫檢測等）、CRI1 類胡蘿卜素反射指數(shù)、ARI1/ ARI2 花青素反射指數(shù)、CI 葉綠素指數(shù)（紅邊指數(shù)）、WBIR水波段指數(shù)（反映水分含量分布）、HI健康指數(shù)等植物色素指數(shù)和脅迫敏感指數(shù)、NPQI歸一化脫鎂指數(shù)（用于早期脅迫檢測）、PSSRa（R800/R680）指數(shù)

8)     UV-MCF植物熒光成像（選配）：藍綠熒光Fb和Fg及脅迫誘導次級代謝產(chǎn)物指數(shù)，葉綠素熒光Fr和Ffr及熒光比值，如Fb/Fg、Fb/Fr、Fb/Ffr、Fr/Ffr等，及F730-740/F680-690（反應葉綠素含量及植物長期脅迫等）、F735/F700（可精確反映葉綠素含量）等

9)       SWIR高光譜成像（選配）：可成像測量分析NDNI歸一化N指數(shù)、NDWI歸一化水指數(shù)、MSI水分脅迫指數(shù)等，可分析土壤有機碳及總氮狀態(tài)

10)    SpectrAPP高光譜表型成像分析軟件及 FluorVision高光譜熒光成像分析軟件，可進行光譜融合、ROI選區(qū)分析、?積校準、頻率直方圖、自動動識別不同波段峰值并分析其?值等，近百種參數(shù)一鍵分析

   應用案例：

白菜苗的靶向農(nóng)藥篩選：上左圖：培養(yǎng)平臺上下兩層感染蚜蟲白菜苗RGB圖（W1上層，W2下層），紅圈部位為施藥葉片，其余為對照葉片；上右圖：W1、W2葉片施加吡蟲啉前后的熒光光譜；下圖： W1、W2葉片施藥前后F450/F740比值圖對比（左施藥前，右施藥后）；施藥后葉片葉綠素熒光值升高，比值指數(shù)降低，蚜蟲導致的紅色斑點減少，說明吡蟲啉可有效祛除蚜蟲，且不會對植物造成不良影響（EcoTech?實驗室提供）