田间全天候、全自动监测植物表型�?/span>

高通量田间植物表型平台FieldScan是专为田间表型研究设计的高通量植物表型平台，可在任何环境条件下全天候测量。根据系统设计的大小，一套系统每天可测量上万株植物，每小时通量可达5000株植物，可实现对植物生长和蒸腾（结合称重系统）的精确测量，特别适合应用于抗旱或其他表型性状的大规模筛选。不仅可直接扫描种植在田间土壤的植物，同时还可扫描盆栽植物。在采用盆栽植物培养时，可根据压力传感器跟踪每株植物的重量，计算其蒸腾速率、�/span>

设计理念-在高通量与准确性之间平衠�/span>

在现代植物研究与育种中，田间表型是表型组�?亟需发展的领域之一，一直面临着各种挑战。例如从全日照到夜间，温度的巨大变化和降雨等外界环境不仅影响测量技术，同时对植物也可能产生很大的影响。因此，对测量技术来讲，需要设定非常合理的信噪比以准确地获取表型信息；同时也需要在有限的时间段里，高通量地获取植物的表型信息；当然对环境因子的同步监测也十分必要、�/p>

在开发FieldScan时，我们的目标是提供一套可在任何环境下使用；每天可进行多次扫描；同时可剔除低质量数据的田间表型获取系统。如果侧重通量和灵活性，我们可以在田间使用拖拉机或UAV等移动设备。但为了获得毫米级的高精度测量，我们决定不再使用这些传统移动设备，而高精度的测量仅适用于固定式的系统。为此我们需要开发一套能同时满足高精度和高通量的移动平台�FieldScan的设计，采用移动式激�?D植物表型平台 PlantEye作为核心，并集成了其它多种传感器。PlantEye用于获取植物生长情况。通过3D的顶部成像，不仅能获得叶面积、叶倾角、冠层等参数，同时还能得到相对于其他技术更高的精度和通量。当然在需要时，也可以集成其他传感器。在任何光照情况下，FieldScan都能在不影响植物本身生长的情况下，每天能对上万株植物（取决于系统大小）进�?0次重复测量，为用户提供有价值的数据，方便了解植物在田间的生长情况、�/span>

技术原琅�/pre>
同时集成气象等其他因子传感器，对植物生长环境进行同步测量
应用领域
                     

                      

                       

                        

                         

                          
在田间挖掘不同基因型的表型性状
                         
                        

                         

                          
农药、生长调节剂等化学品筛选，毒理学研穵�/span>
                         
                       
                       

                        

                         

                          
植物表型研究
                         
                        

                         

                          
园艺生产管理，构建可查询的档桇�/span>
                         
                       
                       

                        

                         

                          
植物育种研究
                         
                        

                         

                          
自动发芽试验
                         
                       
                       

                        

                         

                          
植物抗逆性研穵�/span>
                         
                        

                         

                          
施肥管理，构�?*施肥方式
                         
                       
                      
                     
主要功能
                     

                      

                       

                        

                         

                          
全自动、全天候在田间进行高通量植物表型测量
                         
                        

                         

                          
IP67防护标准，可在全日照下工佛�/span>
                         
                       
                       

                        

                         

                          
全自动获取植物三维点阵云图，并构建植物三维结构图
                         
                        

                         

                          
通过WIFI传输数据，数据库存储
                         
                       
                       

                        

                         

                          
自动计算植物高度、单个叶片面积、总叶面积、叶片数目、植株数目、叶片角度、植物直径、盖度等参数
                         
                        

                         

                          
同时获取植物生长环境参数，如：温度、湿度、风速、风向、光合有效辐射、蒸腾等
                         
                       
                       

                        

                         

                          
允许用户建立自己的算法并导入
                         
                        

                         

                          
专业软件HortControl进行数据分析和管琅�/span>
                         
                       
                      
                     
测量结果示例
应用实例：国际热带半干旱地区作物研究所(ICRISAT)
共集成了8�?/span>PlantEye，每小时可以寸�/span>2000-3000株植物进行表型分析，一天的通量可以达到12000株。该系统将精准灌溉、表型分析、环境气象等参数集成到一起，田�/span>PhenoSpex的软件系统进行全方位自动控制、�/span>
植株高度和分辨率
对PlantEye传感器而言，其测量的植株高度范围很广，但是对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。例如测量高度在0-30 cm的植株，分辨率为0.2 mm；测量高度在0-70 cm的植株，分辨率为0.4 mm；测量高度在0-120 cm的植株，分辨率为1 mm。更高的植株也可以测量，只是分辨率稍有下降、�/span>
软件系统
测量结果举例
获奖
核心传感�?span>PlantEye系统荣获如下奖项９�/span>
代表用户
国际上很多的客户不�span>PhenoSpex公司签有保密协议，不允许后者公开客户信息。这里仅仅列出了很少的一部分允许公开的用户信息、�strong>
植物表型研究领域
                     

                      
国际热带半干旱地区作物研究所(ICRISAT)，用于珍珠粟＇�span>pearl millet）、高粱、花生、鹰嘴豆等的超高通量表型测量，进行抗旱研究、�/span>
                      
J��lich研究中心＇�span>Research CenterJ��lich），欧洲**的科研机构之一，主要做甜菜和其它作物的表型研究、�/span>
                      
瓦赫宁根大学，全�?**的农业大学之一，主要用于甜椒、红掌等的早期胁迫监测、�/span>
                      
世界**的特种肥料制造商Everris公司，用于缓释肥料的研发和作物管理、�/span>
                      
德国Compo公司(肥料公司)，用于协助作物提高抗旱性和抗盐性的肥料筛选、�/span>
                      
波恩大学，用于田间小麦和大麦的高通量表型测量、�/span>
                      
LVG Heidelberg（海德堡州立园艺研究院），用于园艺植物生长调节物质的筛选、�/span>
                      
奥胡斯大�?/span>＇�span>University Aarhus），丹麦排名第二的大学，用于菊花、小麦和欧洲油菜＇�/span>Brassica napus）的表型测量、�/span>
                     
园艺领域
                     

                      
在园艺领域，通过调节施肥、生长调节物质、环境控制等方法可以改进、优化植物生长和作物管理。植物表型平�?span>PlantEye和管理软仵�span>DocTool的结合使用有效优化作物管理，降低风险。下面列出的这些用户，采用这套方案大大降低了资源和成本的消耗，显著提高了产量、�/span>
                      
荷兰安祖＇�/span>Anthura）公司，世界**的种苗生产企业，总部位于荷兰布雷斯克，主要从事红掌属植物和蝴蝶兰的育种与繁殖、盆花和切花种苗生产，在国际市场占有重要的地位、�/span>
                      
丹麦Knud Jepsen育种公司�?*的‛�span>Queen”系列长寿花的研发单位、�/span>
                      
德国Gartenbau Mosler公司
                      
德国Hanka公司
                      
德国Blumen Rieke公司
                      
德国H?hing公司
                      
德国Koster公司
                      
其它不允许公开的用户…�?/span>
                     
主要技术参�?/span>
                     

                      
**测量植物数量９�/span>1万株
                      
通量９�span>5000�?span>/小时
                      
集成传感器：PlantEye＋�/span>温湿度传感器�光合有效辐射传感�?span>＋�/span>风速风向传感器＋�/span>雨量传感�?span>�负压传感�?span> (用于计算蒸腾，仅限盆格�span>)
                      
测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
                      
传感器到植物的距离：*導�span>350-650 mm�?*1100-2200 mm
                      
扫描波长９�span>700-1100 mm
                      
测量速率：每科�span>50�?span>XZ轮廓国�/span>
                      
信号接口９�span>IN/OUT触发信号接口
                      
触发选择：感应开关，RFID，光学二维码，外部信号（如定位系统），其它选择可定刵�/span>
                      
测量参数：高度（平均高度�?*点）、独立叶面积、总叶面积（冠层面积）、投影叶面积、盖度、植物数目、叶片数目、叶片倾斜觑�span>PHI＇�span>��）、叶片方位角THETA＇�span>��）、莲座状植物＇�span>rosette plants）的直径、植物体积、蒸腾速率、温度、湿度、风速风向、雨量、光合有效辐射等
                      
数据下载：允许下轼�span>3D点阵云图（原始数据）、植物生长数据和高度柱状图等、�/span>
                      
数据传输：通过Wifi无线传输
                      
数据压缩：自动压�?/span>
                      
远程访问：支持通过>远程访问＇�span>ssh协议（�/span>
                      
工作温度９�span>0-50ℂ�/span>
                      
工作湿度９�span><90% RH
                      
供电９�span>12 VDC�?span>24 VDC�?span>230 VAC均可
                      
激光安全等级：1M
                      
光环境：耐受全日照辐尃�/span>
                      
防护等级９�span>IP67
                     
PSX数据存储方案
                     

                      
数据库：PostgreSQL数据庒�/span>
                      
PSX低通量方案：准系统电脑＇�span>Barebone computer（�/span>
                      
PSX超供通量服务器方案：1U Intel Dual-CPU服务器（8 cores x 1GHz（�span>� 8 GB：�span>3 x 2000 GB硬盘：�span>RAID 5控制器；1.5 TB磁带驱动�?/span>
                     
HortControl数据管理系统
                     

                      
工作界面：通过浏览器登录工佛�/span>
                      
软件界面：提供不同界面用于数据自动导入，用于集成导入其它环境或植物传感器的数�?/span>
                      
数据下载：允许下载数据（ASCI）进行进一步分析，允许导入/导出数据庒�/span>
                      
档案功能：具备档案录入、显示，作物管理、实验管理功胼�/span>
                      
统计功能：数据平均值和偏差值的统计分析
                      
上载功能：能够上载高通量平台的实验设置信�?/span>
                      
报警功能：数据异常时报警
                      
2D Mapping功能：对不同生长区域进行2D Mapping，用于定量分枏�/span>