室內(nèi)植物表型成像系統(tǒng)WIWAM Line

?WIWAM植物表型成像系統(tǒng)由比利時SMO公司與Ghent大學(xué)VIB研究所研制生產(chǎn)，整合了LED植物智能培養(yǎng)、自動 化控制系統(tǒng)、葉綠素?zé)晒獬上駵y量分析、植物熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜分析、植物多光譜分 析、植物CT斷層掃描分析、自動條碼識別管理、RGB真彩3D成像等多項*技術(shù)，以較優(yōu)化的方式實現(xiàn)大量植物樣 品——從擬南芥、玉米到各種其它植物的方位生理生態(tài)與形態(tài)結(jié)構(gòu)成像分析，用于高通量植物表型成像分析測量、植 物脅迫響應(yīng)成像分析測量、植物生長分析測量、生態(tài)毒理學(xué)研究、性狀識別及植物生理生態(tài)分析研究等。

SMO是歐洲的機械設(shè)備制造與設(shè)計工程公司，是一家將大規(guī)模自動化理念和工業(yè)級零件和設(shè)備整合入 植物成像系統(tǒng)的廠家，在機械自動化以及機器視覺成像領(lǐng)域擁有豐富的設(shè)計和實踐經(jīng)驗，為歐洲*客戶提供機械設(shè)計 解決方案，SMO公司將機械領(lǐng)域的*理念帶入了植物表型機器人領(lǐng)域，所采用的配件均為工業(yè)界廣泛認可的高品質(zhì) 配件，耐受苛刻環(huán)境，另外表型設(shè)備領(lǐng)域的諸多自動化配件，均由SMO公司自主設(shè)計，因公司擁有極為強大的工程師 團隊，基于工業(yè)領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗，可針對不同客戶需求，一般2-3周就可以提供極復(fù)雜表型成像系統(tǒng)的解決方案。目前 WIWAM植物表型平臺分為WIWAM XY，WIWAM Line以及WIWAM Conveyor 3個系列，同時還提供WIWAM Boxing柜 式成像系統(tǒng)，也提供野外表型成像系統(tǒng)設(shè)計方案。

室內(nèi)植物表型成像系統(tǒng)WIWAM Line產(chǎn)品說明

WIWAM Line是一款高通量可重復(fù)性表型機器人，用于對小型植物，如小玉米植物研究。該機器人可定期對多種植物參數(shù)進行自動化灌溉和并測量多種植物生長參數(shù)。WIWAM line代替了很多手工處理，省時省錢，精度。

WIWAM Line由花盆定位桌面，不同個體線路，底層端口機器人以及1或多個成像或稱重/澆水站組成。全套系統(tǒng)可以安裝在現(xiàn)有生長室，內(nèi)置高品質(zhì)工業(yè)部件。

植物在各自花盆內(nèi)生長，預(yù)設(shè)時間間隔，機器臂提取植物，將其帶到成像和稱重澆水工作站。機器人將桌面上的線路移到旁邊，生成機械臂到定位花盆所需空間，并將其提升脫離桌面。RFID讀取裝置以及花盆底部的RFID標簽，可作為額外花盆識別法，識別和校正桌面上因手工花盆安置造成的錯誤。通常旁邊取景照相機從不同角度獲得圖像。成像站可安裝一系列照相機系統(tǒng)。組合稱重/澆水站集成在機器臂上。花盆中植物在澆水時旋轉(zhuǎn)以獲得較佳水分布。灌溉精度可達+/- 0.1 mL。另外，灌溉可基于自動目標重量計算或固定量。在整個實驗過程中，可精確控制土壤濕度水準。集成光溫度和濕度傳感器可監(jiān)控溫度，詳細記錄實驗生長條件。

特點

1、澆水時花盆旋轉(zhuǎn)以獲得較佳水分布

2、高精度灌溉(達0.1mL !).

3、WIWAM Line 可配置環(huán)境傳感器

4、WIWAM Line 配有直觀用戶界面

5、開放式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

6、可提供全定制系統(tǒng)

室內(nèi)植物表型成像系統(tǒng)WIWAM Line優(yōu)勢

所有表型平臺均為SMO工程部門自主設(shè)計、針對課題組的研究項目快速、準確提供技術(shù)方案，設(shè)備中諸多備件為自主生產(chǎn)和設(shè)計；公司軟件設(shè)計團隊針對具體項目提供有針對性的WIWAM定制軟件；SMO和VIB自主開發(fā)PIPPA 數(shù)據(jù)管理、視覺成像和分析軟件，系統(tǒng)高效處理整個實驗設(shè)計的大數(shù)據(jù)；PIPPA 軟件可安裝在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上（包括專有用戶管理系統(tǒng)），網(wǎng)絡(luò)中每個計算機均可操作；在PIPPA軟件內(nèi)，可集成整合外來分析數(shù)據(jù)和文本；易于獲取數(shù)據(jù)庫和原始圖像數(shù)據(jù)；與客戶自有IT技術(shù)設(shè)施進行整合；針對客戶對表型設(shè)備運行環(huán)境了解欠缺的事實，提供表型設(shè)備生長室、溫室建設(shè)交鑰匙設(shè)計方案，實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)如 照明、溫度、濕度等控制，提供一站式表型研究解決方案；專門技術(shù)人員維護設(shè)備、定期指導(dǎo)維護硬件；代理密切溝通服務(wù)、提供支持反饋；自主電路設(shè)計、建筑內(nèi)電柜設(shè)計、機械電纜布線以及PLC管理所有室內(nèi)設(shè)施，將工業(yè)領(lǐng)域理念灌輸?shù)娇蒲兄校欢嗥肳IWAM系統(tǒng)進行研究的文章發(fā)表在*期刊如Nature Biotechnology等上面；迅速增長的用戶群；采用開放式框架設(shè)計，可整合市面上的所以種類成像模塊。

應(yīng)用領(lǐng)域

遺傳資源和序列數(shù)據(jù)快速積累，但將該信息與基因功能相關(guān)聯(lián)的進程要緩慢的多，這表明植物表型是理解基因 編碼過程以及應(yīng)用該知識改善作物產(chǎn)量的主要瓶頸。*表型工作是耗勞力和教具技術(shù)挑戰(zhàn)性的部分，成本高且耗時。但該“表型瓶頸”已可通過集成新型圖像獲取技術(shù)、機器人技術(shù)、圖像分析技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)解決。WIWAM 植物表型成像系統(tǒng)集成了這些技術(shù)，替代了很多人工處理。該植物表型平臺可應(yīng)用到多個研究領(lǐng)域，包括植物生 長調(diào)節(jié)、耐旱研究、植物生理、鹽堿或重金屬脅迫反應(yīng)等。也可在不同光照條件，營養(yǎng)水平或土壤類型下，研究化 學(xué)物影響.

產(chǎn)品可選配模塊

葉綠素?zé)晒獬上衲K

葉綠素?zé)晒獬上駥儆诙ㄖ苹O(shè)計，成像面積范圍是從30x30cm到200x200cm，是目前適合大型植物植株成像的熒光成像系統(tǒng)。它可以頂部成像，也可以側(cè)面成像，甚至頂部和側(cè)面都成像；集成到高通量植物表型平臺中，進行高通量的光合表型測量。該模塊技術(shù)參數(shù)如下：Fo, FI, Fm, Ft, Fm’, FI’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, φRO, NPQ, qN, qP, Rfd, NDVI, RNIR, RChl, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index等。

葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)參數(shù)

群體植物光合長期監(jiān)測模塊

實時對植物進行多傳感監(jiān)控：PSII大和有效效率，光強，輻射，ETR以及植物面積。群體植物光合長期監(jiān)測傳感器是一款自動多傳感器，可測量PSII與大效率(Fv/Fm)、有效效率相關(guān)的參數(shù)。通過鏡像系統(tǒng)，通過內(nèi)置計算機控制，激光束打到植物上。每5秒鐘，激光束不斷變化在植物上的位置，每次循環(huán)可生成數(shù)百個測量點。系統(tǒng)編程測量每個激光點的PSII效率，光強以及輻射。計算參數(shù)有PAR光，F(xiàn)q’/Fm’以及ETR(電子傳 遞速率)。ETR與CO2吸收相關(guān)。植物面積可從含有葉綠素的測量位置數(shù)計算出來。傳感器上面有2個內(nèi)置Licor傳感器，PAR傳感器以及輻射傳感器。傳感器可集成在的LetsGrow系統(tǒng)中以及wiwam系統(tǒng)中。在系統(tǒng)中，可監(jiān)測來自該傳感器的所有數(shù)據(jù)并與其它環(huán)境數(shù)據(jù)進行對比。

激光點測量參數(shù)：

小(Fo或 Fs)以及大(Fm或Fm)葉綠素?zé)晒庑盘?、CropObserver頂部光強、CropObserver頂部輻射、計算機24/7實時信息、實時Fv/Fm 和Fq /Fm平均值與分布、實時PAR平均值 µmol/s/ m2、實時輻射平均值 /s/ m2、實時ETR平均值與分布、植物面積

近紅外成像模塊

近紅外成像主要用于觀測分析植物的水分狀態(tài)及其在不同組織間的分布變異，處于良好澆灌狀態(tài)的植物表現(xiàn)出對近紅外光譜的高吸收性，而處于干旱狀態(tài)的植物則表現(xiàn)出對近紅外光譜的高反射性，通過分析軟件可以監(jiān)測分析從干旱脅迫到再澆灌過程中的整個過程動態(tài)及植物對干旱脅迫的響應(yīng)和水分利用效率，并形成假彩圖像，可以與植物的形態(tài)指數(shù)及葉綠素?zé)晒庵笖?shù)進行相關(guān)分析研究。

近紅外成像模塊技術(shù)參數(shù)

IT解決方案和儲存

WIWAM軟件在工業(yè)計算機上運行，觸摸屏。該軟件配有用戶友好圖形界面，用于控制機器人站行為以及以靈活度設(shè)計設(shè)計實驗。可同時運行多組實驗，可運行不同隨機模式，可及時規(guī)劃單個植株或一組植株的處理。在預(yù)設(shè)啟動時間，PC機將向工業(yè)PLC發(fā)送指令，照管機器人移動。所有成像，稱重/澆水以及環(huán)境數(shù)據(jù)均可存于SQL數(shù)據(jù)庫，記錄后可用于分析記錄。系統(tǒng)采用了開放式數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，可以直接獲取圖像。該平臺可以與高性能計算相連，用于分析儲存數(shù)據(jù)或者可與本地服務(wù)器設(shè)施整合。

SMS郵件服務(wù)可以通知用戶機器報警和錯誤，可盡快進行用戶干涉。系統(tǒng)可于任一點暫停和停下，UPS(不間斷電源)可防止數(shù)據(jù)丟失和確保在停電后全系統(tǒng)恢復(fù)。該軟件也有平臺管理員系統(tǒng)設(shè)置和維護行為通道。

圖像分析和數(shù)據(jù)可視化

WIWAM Conveyor有VIB開發(fā)的圖像分析和數(shù)據(jù)可視化軟件支持，此軟件包，稱為PIPPA，是網(wǎng)絡(luò)界面和數(shù)據(jù)庫，一方面用來為不同類型的WIWAM植物表型平臺提供管理的工具，另一方面用于分析圖像和數(shù)據(jù)。

PIPPA與該平臺通訊，通過將PIPPA網(wǎng)絡(luò)界面生成的實驗結(jié)果傳到平臺。每個花盆的處理和基因型信息已在數(shù)據(jù)庫限定以確保在整個實驗中的數(shù)據(jù)一體性。實驗期間PIPPA對來自平臺的稱重，灌溉測量，環(huán)境數(shù)據(jù)，錯誤記錄以及圖像信息進行處理分析。PIPPA支持這些圖像后續(xù)處理(旋轉(zhuǎn)/收獲/等)。圖像分析文本可以在PIPPA界面初始化，可設(shè)置于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器運行(獨立版本)或計算機群運行，以快速生成結(jié)果。隨后，通過檢查數(shù)據(jù)是否在特定閾值之內(nèi)可在網(wǎng)絡(luò)幾面對輸出文本進行驗證，例如，是否生長相關(guān)性狀，如植物枝條面積一段時間內(nèi)是否增加。

北京博普特科技有限公司是比利時WIWAM植物表型成像系統(tǒng)的中國區(qū)總總代理，全面負責(zé)其系列產(chǎn)品在中國市場的推廣、銷售和售后服務(wù)