一种田间作物移动表型舱监测系统
技术领域
本实用新型属于作物表型研究技术领域，具体涉及一种田间作物移动表型舱监测系统。
背景技术
作物表型组学是一个跨学科的新兴领域，作物的基因组是内因，其生长过程中的外部环境是外因，内外因的互作共同决定了作物的外观形态即表型。基因-环境-表型互作机理的研究借助以大数据为核心的现代化信息技术和智能高通量平台，是筛选培育良种的有效方法及精细农业管理的有效手段。
目前国内外关于作物表型高通量监测设备的产品有很多，但是在田间智能移动大型表型监测设备方面，能够集智能模拟作物生长环境、自动灌溉、拍摄成像等为一体化的大型设备极其缺乏，甚至未有，尤其在智能模拟作物生长环境的方面存在很大的局限性。以法国为代表的智能移动遮雨棚表型监测设备，其大棚主体为“人”字型棚顶，左右侧面棚门遮挡，而前后为开放式设计，致使大棚前后侧栽培的作物比大棚中间的更易受外界环境的影响，如降雨，因此无法模拟作物生长归一化的实验环境，无法获得准确的研究数据；此外，由于遮雨棚为敞开式，无法对棚内的植株进行特定环境的控制，如温湿度的精确控制，导致设备在环境模拟方面均有一定的局限性。此外，现有的作物表型系统缺乏完善的作物生长形态监测设备，无法对作物进行多方面的实时监测，给作物表型研究带来困难。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种田间作物移动表型舱监测系统，解决现有作物表型用大棚设备无棚门，导致无法精确模拟作物生长归一化的实验环境，以及无法多方面实时监测作物表型的问题。
本实用新型提供了如下的技术方案：
一种田间作物移动表型舱监测系统，包括移动轨道组件、能够相对于所述移动轨道组件运动的大棚设备和监测设备；
所述大棚设备包括若干大棚本体、安装于所述大棚本体上的若干可拆卸的棚门、以及用于安装和拆卸所述棚门的棚门自动拆装装置；
所述监测设备包括雷达和摄像装置。
优选的，所述移动轨道组件包括若干主轨道，所述主轨道间设有试验田，所述主轨道包括至少两层轨道梁，所述大棚本体与所述轨道梁配合安装且能够相对所述轨道梁运动，所述轨道梁间形成密封槽，所述密封槽内填充有液体。
优选的，所述主轨道外侧设有外通风管，所述外通风管包括主管道以及均匀分布在主管道上的连接管道，所述主管道连接空调风机；所述大棚本体内侧设有内通风管，所述内通风管连通有伸出所述大棚本体外部的进风管，所述进风管与所述连接管道相连通。
优选的，所述移动轨道组件还包括副轨道和中转轨道；所述副轨道设于若干所述主轨道的端部；所述中转轨道安装于所述副轨道上，所述中转轨道能够相对于所述副轨道运动，使所述中转轨道与任一所述主轨道的端部对接。
优选的，所述棚门自动拆装装置包括仓体、对接轨道、运移机构和传输机构；
所述仓体设有用于存放待运移的棚门的堆垛架；
所述对接轨道能够与所述中转轨道对接；
所述运移机构能够在所述对接轨道、中转轨道及主轨道上运动，并自动拆卸或安装所述棚门；
所述传输机构吊装于所述仓体顶部且能够相对于所述仓体运动，所述传输机构能够自所述堆垛架及所述运移机构处取放棚门。
优选的，所述运移机构包括能够相对于所述主轨道运动的运移主体以及安装于所述运移主体上的第一翻转装置，所述第一翻转装置能够相对所述运移主体翻转预定角度，所述第一翻转装置包括第一抓握机构。
优选的，所述传输机构包括吊设于所述仓体的传输主体以及安装于所述传输主体上的第二翻转装置，所述第二翻转装置能够相对所述传输主体翻转预定角度，所述第二翻转装置包括第二抓握机构。
优选的，所述大棚本体包括主梁骨架、设于所述主梁骨架两侧面的侧面板以及设于所述主梁骨架顶部的坡顶，所述坡顶设有换气室，所述主梁骨架的顶部设有挂扣，所述棚门的顶部设有与所述挂扣相配合的吊钩。
优选的，所述监测设备还包括能够相对所述移动轨道组件运动的第一滑移架和设于第一滑移架上方的第一横梁，所述第一横梁上设有小车轨道以及能够在小车轨道上往复运动的拍照小车，所述拍照小车连接有伸缩臂，所述伸缩臂端部安装有所述摄像装置和所述雷达，所述摄像装置包括可见光相机和多光谱相机。
优选的，还包括灌溉装置，所述灌溉装置为灌溉龙门架，包括能够相对所述移动轨道组件运动的第二滑移架和设于第二滑移架上方的第二横梁，所述第二横梁上安装有洒水管。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
（1）本实用新型用于野外田间，试验田中可种植不同种类的植株，大棚设备中的大棚本体能够相对于移动轨道组件运动，便于对试验田进行光照及雨水遮挡，能够根据实验观察需求随时切换温室与户外模式；
（2）本实用新型中的大棚设备包括可拆卸的棚门，可根据研究需求选择是否安装棚门以及棚门的安装数量，当棚门安装于大棚本体上时，大棚本体内处于封闭模式，便于精确控制温湿度，能够确保大棚本体内植株环境感受一致，实现作物生长归一化的实验环境控制；此外，棚门自动拆装装置用于安装和拆卸棚门，不需人力装拆，工作效率高；
（3）本实用新型中的监测设备能够相对于移动轨道组件运动，可以对培养前、中、后的植株进行表型监测，其中摄像装置能够对作物拍摄二维图像、获得作物光谱信息，雷达能够监测作物的三维立体图形，实现作物表型的多方面监测，有利于作物表型研究。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是主轨道的结构示意图；
图3是图2中A的横截面结构示意图；
图4是带有棚门的大棚本体的结构示意图；
图5是大棚本体的内部结构示意图；
图6是棚门自动拆装装置的结构示意图；
图7是运移机构的结构示意图；
图8是传输机构的结构示意图；
图9是棚门的结构示意图；
图10是监测设备的结构示意图；
图11是图10中伸缩臂下部结构示意图；
图12是灌溉设备的结构示意图；
图中标记为：1-1、大棚本体；1-2、棚门；1-3、侧面板；1-4、换气室；1-5、进风管；1-6、主梁骨架；1-7、内通风管；1-8、挂钩；1-9、吊钩；1-10、挂扣；1-11、坡顶；2、主轨道；2-1、轨道梁；2-2、橱窗；2-3、密封槽；3、副轨道；4、中转轨道；5、监测设备；5-1、可见光相机；5-2、伸缩臂；5-3、拍照小车；5-4、小车轨道；5-5、第一滑移架；5-6、第一横梁；5-7、多光谱相机；5-8、雷达；6、灌溉设备；6-1、洒水管；6-2、第二横梁；6-3、第二滑移架；8、棚门自动拆装装置；8-1、仓体；8-2、堆垛架；8-3、传输机构；8-4、运移机构；8-5、对接轨道；8-6、运移主体；8-7、第一翻转装置；8-8、第一抓握机构；8-9、传输主体；8-10、第二翻转装置；8-11、第二抓握机构；9、试验田；10、外通风管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1、11所示，一种田间作物移动表型舱监测系统，包括移动轨道组件、能够相对于移动轨道组件运动的大棚设备和监测设备5；大棚设备包括若干大棚本体1-1、安装于大棚本体1-1上的若干可拆卸的棚门1-2、以及用于安装和拆卸棚门1-2的棚门自动拆装装置8；监测设备5包括雷达5-8和摄像装置。
如图2、3所示，移动轨道组件包括若干主轨道2，主轨道2间设有试验田9，主轨道2包括至少两层轨道梁2-1，大棚本体1-1与轨道梁2-1配合安装且能够相对轨道梁2-1运动，轨道梁2-1间形成密封槽2-3，密封槽2-3内填充有液体，可以实现大棚本体1-1两侧与外界的良好密封，能够满足大棚本体1-1内温湿度和干热风控制所需要的密封环境。主轨道2还包括设于轨道梁2-1下方的橱窗2-2，方便观察大棚本体1-1内试验田中作物的生长状况。
如图4、5、9所示，大棚本体1-1包括主梁骨架1-6、设于主梁骨架1-6两侧面的侧面板1-3以及设于主梁骨架1-6顶部的坡顶1-11，侧面板1-3和坡顶1-11均由透明瓦楞板制成，便于大棚本体1-1内作物接受光照；坡顶1-11设有换气室1-4，换气室1-4用于为大棚本体1-1内部进行冷热空气的交换，保证培养环境更加真实；主梁骨架1-6的顶部设有挂扣1-10，棚门1-2的顶部设有与挂扣1-10相配合的吊钩1-9，用于棚门1-2的安装。
如图1、4、5所示，主轨道2外侧设有外通风管10，外通风管10包括主管道以及均匀分布在主管道上的连接管道，主管道连接空调风机；大棚本体1-1内侧设有内通风管1-7，内通风管1-7连通有伸出大棚本体1-1外部的进风管1-5，进风管1-5与连接管道相连通。当田间作物处于培养状态下时，大棚本体1-1移动到试验田9上，进风管1-5与连接管道相连通，空调风机产生的风经主管道、连接管道、进风管1-5以及内通风管1-7而通入大棚本体1-1内，便于大棚本体1-1内的干热风控制；该设计也避免了制冷装置（空调风机）的移动，可同时对多个大棚本体进行环境控制，大大提高了制冷装置的利用率；内通风管1-7上设有均匀分布的风孔，可实现对大棚本体1-1内部的均匀送风，确保植株感受温度的均一性。
如图1所示，移动轨道组件还包括副轨道3和中转轨道4；副轨道3设于若干主轨道2的端部；中转轨道4安装于副轨道3上，中转轨道4底部设有移动轮，能够相对于副轨道3运动，使中转轨道4与任一主轨道2的端部对接，从而方便大棚本体1-1及棚门自动拆装装置8在不同主轨道2上的切换，能够根据试验田的需求及规格选择合适的大棚本体数量以及所安装棚门的数量。
如图1、6所示，棚门自动拆装装置8包括仓体8-1、对接轨道8-5、运移机构8-4和传输机构8-3；仓体8-1设有用于存放待运移的棚门的堆垛架8-2；对接轨道8-5能够与中转轨道4对接；运移机构8-4能够在对接轨道8-5、中转轨道4及主轨道2上运动，并自动拆卸或安装棚门1-2；传输机构8-3吊装于仓体8-1顶部且能够相对于仓体8-1运动，传输机构8-3能够自堆垛架8-2及运移机构8-4处取放棚门。
具体的，如图1、7、8所示，运移机构8-4包括能够相对于主轨道2运动的运移主体8-6以及安装于运移主体8-6上的第一翻转装置8-7，运移主体8-6底部设有能够在主轨道2上运动的运移轮组，第一翻转装置8-7能够相对运移主体8-6翻转预定角度，第一翻转装置8-7包括第一抓握机构8-8。传输机构8-3包括吊设于仓体8-1的传输主体8-9以及安装于传输主体8-9上的第二翻转装置8-10，传输主体8-9通过滑轨在仓体8-1顶部运动，第二翻转装置8-10能够相对传输主体8-9翻转预定角度，第二翻转装置8-10包括第二抓握机构8-11。棚门1-2的两侧面均设有挂钩1-8，挂钩1-8能够与第一抓握机构8-8及第二抓握机构8-11相挂合。
如图1、6-8所示，当使用棚门自动拆装装置8安装棚门1-2时，第二翻转装置8-10的第二抓握机构8-11抓取存放于堆垛架8-2上的棚门，并将棚门转至竖直方向，传输主体8-9带动第二翻转装置8-10沿仓体8-1顶部的滑轨移动，将棚门传输至运移机构8-4处；第一翻转装置8-7的第一抓握机构8-8抓取棚门，并翻转90°，使棚门1-2呈水平放置，保证了运移的稳定性，此时，运移主体8-6沿对接轨道8-5、中转轨道4进入主轨道2，将棚门1-2运移至大棚本体1-1的棚门安装处，第一翻转装置8-7再次翻转90°，使棚门1-2呈竖直状态，将棚门1-2上的吊钩1-9悬挂于大棚本体1-1的挂扣1-10上，完成棚门的自动安装。
如图10、11所示，监测设备5还包括能够相对移动轨道组件运动的第一滑移架5-5和设于第一滑移架5-5上方的第一横梁5-6，第一横梁5-6上设有小车轨道5-4以及能够在小车轨道5-4上往复运动的拍照小车5-3，拍照小车5-3连接有伸缩臂5-2，伸缩臂5-2端部安装有摄像装置和雷达5-8，摄像装置包括可见光相机5-1和多光谱相机5-7。雷达5-8用于监测作物的三维立体图形，可见光相机5-1用于拍摄作物的二维彩色照片，多光谱相机5-7能够拍摄作物的光谱特征；第一滑移架5-5能够在移动轨道组件上移动，拍照小车5-3能够沿小车轨道5-4运动，从而实现不同位置作物的表型监测，此外，还可根据作物的不同高度调节伸缩臂5-2的长度。
如图12所示，本实施例提供的田间作物移动表型舱监测系统，还包括灌溉装置6，灌溉装置6为灌溉龙门架，包括能够相对移动轨道组件运动的第二滑移架6-3和设于第二滑移架6-3上方的第二横梁6-2，第二横梁6-2上安装有洒水管6-1，灌溉龙门架能够相对移动轨道组件运动，实现对试验田9的模拟降雨。
本实用新型提供的田间作物移动表型舱监测系统，用于野外田间，试验田中可种植不同种类的植株，大棚设备中的大棚本体能够相对于移动轨道组件运动，便于对试验田进行光照及雨水遮挡，能够根据实验观察需求随时切换温室与户外模式；大棚设备包括可拆卸的棚门，可根据研究需求选择是否安装棚门以及棚门的安装数量，当棚门安装于大棚本体上时，大棚本体内处于封闭模式，便于精确控制温湿度，能够确保大棚本体内植株环境感受一致，实现作物生长归一化的实验环境控制；棚门自动拆装装置用于安装和拆卸棚门，不需人力装拆，工作效率高；监测设备能够相对于移动轨道组件运动，可以对培养前、中、后的植株进行表型监测，其中摄像装置能够对作物拍摄二维图像，雷达能够监测作物的三维立体图形，实现作物表型的多方面监测，有利于作物表型研究。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
