[实用新型]一种光谱成像技术在线监测水培重金属胁迫作物的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及作物重金属和微量元素在线检测领域，具体涉及一种光谱成像技术在线监测水培重金属胁迫作物的装置。

背景技术

重金属(镉、铬、铅、铜等)和微量元素(硅、铁、硼等)对作物生命活动具有重要影响。在重金属胁迫下，作物体内脯氨酸含量增加，光合作用和呼吸作用受到不同程度的抑制，作物减产甚至绝收。快速、高效、无损地检测作物在重金属胁迫下的生理状况如衰老、受伤害程度、环境胁迫以及其它矿质营养缺乏是实施农业精细管理的先决条件。

高光谱技术具有光谱分辨率高、图谱合一的独特优势，解决了“有谱无图”或“有图无谱”的问题，以其快速、无损、无污染及成本低的优点成为近年来农业生产领域发展最为快速的现代分析技术，高光谱成像仪包含可见近红外和近红外波段，依据不同的研究对象选择不同的波段，因其可以为每个像元提供十几、数百甚至上千个波段(波段多)、波段范围一般小于10nm(光谱范围窄)、有些传感器可以在350～2500nm的太阳光谱范围内提供几乎连续的地物光谱(波段连续)、数据量大等优势，利于利用光谱特征分析来研究地物、采用各种光谱匹配模型以及地物的精细分类与识别，为作物表型研究提供了丰富的数据信息。叶绿素荧光成像技术作为光合作用研究的探针，具有特异性、高灵敏度的特点，能快速反映作物生理生态状况，并且能够实现无损检测，在突变株筛选、病虫害检测、表型分析等众多领域都有着广泛的应用。多种成像技术手段可以全面获取检测对象的光谱信息，同时相互比对，有效提高检测性能。

目前，国内外对于作物在重金属胁迫下的光谱实验研究越来越多，对作物最常用的处理方法是利用水培的方式，方便控制作物所处的不同重金属胁迫环境，对作物的检测手段往往是通过多种光谱检测相结合的研究。然而，这种利用光谱技术检测作物信息的技术需要基于大量的样本支撑下才能进行，每做一种光谱检测的手段就要重复一次劳动，而且方法操作复杂，需要人力的搬运和运输，不仅浪费科研人员宝贵的时间，还耗时耗力，固定的操作步骤没有流程化、规范化，效率低，自动化程度不高。

实用新型内容

为了克服上述现有实验和生产条件的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种基于光谱成像技术在线监测水培重金属胁迫作物的装置，解决了固定的操作步骤没有流程化、规范化的问题，提高了操作效率，本实用新型具有多种光谱手段检测一体化、使用方便且检测高效性的优点。

为实现上述的实用新型目的，本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种光谱成像技术在线监测水培重金属胁迫作物的装置，包括机架以及依次安装在机架上的：

水培培养线，具有带电子编号的水培培养箱和运送水培培养箱的运输通道；

用于图像扫描和检测的检测系统，具有与运输通道衔接的检测传送带，以及用于对水培培养箱进行光谱扫描的高光谱成像装置；

控制系统，用于对图像扫描和检测的结果进行分析，判断每个培养箱内作物是否合格，并发送分拣控制指令；

分拣系统，包括移动操作台、分拣台和移动检测仪，所述的移动操作台根据接收的分拣控制指令抓取异常样本至分拣台，并由所述的移动检测仪做进一步的检测和分析分类。

本实用新型的改进点在于装置结构，所涉及的分析、判断和检测方法，均属于现有技术。

作为优选的，所述的水培培养线还包括培养架，多个运输机械臂；

所述的培养架依序摆放在培养室内，水培培养箱位于所述的培养架上，各个培养架之间连接有所述的运输通道；

所述的运输机械臂穿梭于所述的运输通道和培养架之间，将待测的水培培养箱运送至检测系统，将已测的正常培养箱运回至培养架。

作为优选的，所述的培养室还安装有LED光源，通过配有人工照明，实现光源补偿功能，使室内光照环境与室外保持一致。

作为优选的，所述的检测系统还包括位于所述高光谱成像装置前端的暗处理室，用于对检测传送带的水培培养箱实时进行暗处理。

作为优选的，所述的高光谱成像装置包括可见近红外成像光谱仪、近红外成像光谱仪和叶绿素荧光成像光谱仪。

作为优选的，所述的检测系统还包括扫码器，用于识别水培培养箱上的电子编号。