实验室农作物苗期水培装置

1.本技术涉及育苗育种实验设备，具体涉及一种实验室农作物苗期水培装置。


背景技术：

2.在育种科学中，经常需要将可能产生新品种的农作物种子培育至苗期，以观察其性状和生物学特征。由于育种需要分析大量子代，必须在尽可能低的时间内将种子培育至苗期以进行田间栽培试验。在这种需求下，水培是比较常用的培育方式。
3.水培是指，借助水基的营养液容器，将植物根系直接浸入营养液中取代土壤进行栽培。现有的水培装置往往是营养液槽和led的简单组合，智能化程度不高，同时对于新获取的习性不明的种子，在培育中环境条件不易改变，有较大的培育失败风险。另一方面，实验室培育的苗期作用，生长环境与田野实地有所不同，也造成培育成功但栽培失败。


技术实现要素：

4.（一）技术问题1.针对未知习性的植物，如何自动地调节使之尽快地生长；2.使实验室水培的环境尽可能接近实际栽培环境。
5.（二）技术方案实验室农作物苗期水培装置，包括机架，其特征在于：其还包括立柱，所述立柱固定设置于所述机架上；容器组件，其上设置有多个容纳水培营养液和幼苗的容器；翻转盘，所述翻转盘通过转轴可翻转设置在所述立柱上，翻转盘上设置有根据反馈调节向容器组件中的幼苗提供生长必需的光照和水的设施；所述翻转盘为圆盘形，其上开有扇形的镂空部，所述扇形外沿部有圆弧形的导槽，导槽中滚动设置有导轮，所述导轮通过连接件与摆动臂的一端固定连接，摆动臂的另一端可转动设置于圆盘形的圆心处，摆动电机安装在翻转盘上方并可驱动摆动臂摆动，所述摆动臂下方设置有丝杆，丝杆由设置于摆动臂一端的半径电机驱动，所述丝杆的滑块上还设置有摄像头；控制系统，其可控制翻转盘向不同的容器提供不同的光照条件，并且可控制摆动电机带动摆动臂扫动及半径电机驱动丝杆带动摄像头在翻转盘半径方向上进动，以使其遍历所覆盖的区域的，并控制摄像头拍摄水培过程中容器中幼苗的生长变化，并对摄像图像进行采集和图像处理，根据图像的变化求得不同光照条件下幼苗的实际生长情况，控制系统程序根据不同生长情况差异反馈调节光照参数。
6.进一步地，所述容器组件5包括可转动设置于机架上的容器托，容器托为圆形，其上均分为a、b、c三个开角为120度的扇形区域，每个区域内设置有多个容器，所述转动机构包括设置在机架下方与容器托传动连接的齿轮组，驱动齿轮组转动的转动电机，控制系统控制转动电机驱动容器托每隔8小时转动120度。
7.进一步地，容器在容器托上分内外圈均布设置，内圈为6个容器，外圈为12个容器，
内外圈的试管在周向角度位置上插空设置；翻转盘上的扇形槽与容器托上的c区域正对，翻转盘上与容器托a区域上的容器正对的位置有数量对应的a区安装部，每个a区安装部下设置有变色灯；翻转盘上与容器托b区域上的容器正对的位置有数量对应的b区安装部，每个b区安装部下设置有气液喷头，所述变色灯可根据控制系统程序控制发射不同频率的光波；所述气液喷头可向正对的容器喷射流体。
8.进一步地，所述流体为氧气，二氧化碳、纯水，营养液中的一种或多种。
9.进一步地，所述控制系统程序初始设置每个变色灯照射不同颜色的光，并每24小时通过摄像头记录对比每个容器的生长情况，根据生长情况的不同改变色灯的颜色，进行反馈调节。
10.进一步地，所述不同颜色的光至少包括紫色光、蓝色光、绿色光、红色光。
11.进一步地，所述容器为标有刻度的透明试管。
12.（三）有益效果（1）本技术将自动化水培的三大必需：水气、光照和图像采用分为三个区块来工作，正好对应3*8小时=24时候的自然生物节律，符合田间实地的真实生长情况，分时工作，栽培成功率高；（2）采用程序控制的变色光和图像采集构成的反馈调节系统，可每隔一天进行采集对比，并自动用试错的方式尝试改变光的颜色，最终找到最适合育苗生长的色光；（3）本系统，对于性状一致的种子，可以统一的实现最快速育苗成功，而对于育种后有性状差异，甚至不同品种，不同植物的的幼苗，可以自动地找到匹配的水培参数，大大缩短研究时间。
附图说明
13.图1为本技术的整体示意图，其中省去了管线、控制器机箱和电缆等非必需的组件；图2为图1中水培容器的及其中的苗体的局部放大图；图3为本技术正视图；图4为另一角度观察的本技术整体视图；图5为本技术的俯视图；图6为图4的局部放大图；图7为图6另一角度观察视图，省略了固定不动的元件；图8为未省略元件的图7视图；图9为容器托布局示意图；图10是根据本技术的侧视局部视图。
14.附图标记1.机架2.立柱3.转轴4.翻转盘5.容器组件
6.转动机构7.镂空部8.导槽9.导轮10.连接件11.摆动臂12.摆动电机13.半径电机14.丝杆15.摄像头16.容器托17.容器18.齿轮组19.转动电机20.a区安装部21.b区安装部22.气液喷头23.变色灯
具体实施方式
15.下面结合实施例对本发明做进一步说明。
16.如图1-10所示，根据本技术的实验室农作物苗期水培装置，包括机架1，其特征在于：其还包括立柱2，所述立柱2固定设置于所述机架1上；容器组件5，其上设置有多个容纳水培营养液和幼苗的容器17；翻转盘4，所述翻转盘4通过转轴3可翻转设置在所述立柱2上，翻转盘上设置有根据反馈调节向容器组件中的幼苗提供生长必需的光照和水；所述翻转盘为圆盘形，其上开有扇形的镂空部7，所述扇形外沿部有圆弧形的导槽8，导槽8中滚动设置有导轮9，所述导轮9通过连接件10与摆动臂11的一端固定连接，摆动臂11的另一端可转动设置于圆盘形的圆心处，摆动电机12安装在翻转盘4上方并可驱动摆动臂摆动，所述摆动臂下方设置有丝杆14，丝杆14由设置于摆动臂一端的半径电机13驱动，所述丝杆14的滑块上还设置有摄像头15；控制系统，其可控制翻转盘向不同的容器提供不同的光照条件，并且可控制摆动电机带动摆动臂扫动及半径电机驱动丝杆带动摄像头15在翻转盘半径方向上进动，以使其遍历所覆盖的区域的，并控制摄像头拍摄水培过程中容器中幼苗的生长变化，并对摄像图像进行采集和图像处理，根据图像的变化求得不同光照条件下幼苗的实际生长情况，控制系统程序根据不同生长情况差异反馈调节光照参数。
17.一般知道，光照强度和光照时间、光照颜色对植物的生长有重大影响，尤其是光波颜色（《光波、容器对甘薯试管苗生长的影响》，唐君等），但不同颜色的光对植物的影响是不同的，有些可以延缓幼苗的生长，有些岀可以加快生长。
18.而很多植物的苗期一般在数十天，而可见光的光谱较宽，在这么长时间的范围内，对性状不可知的植物进行培养时，如果逐一进行完成苗期的试验，则效率低下，并且在需要集中短时间出苗时，无法自动调节达到最高效率。
19.而本技术设计了一种程序控制的调节系统，通过对生长情况的拍照对比，可以在最短的周期内发现不同的光照等条件对植物的影响，进而变换试验条件，或短时间集中出苗。
20.进一步地，所述容器组件5包括可转动设置于机架上的容器托16，容器托17为圆形，其上均分为a、b、c三个开角为120度的扇形区域，每个区域内设置有多个容器17，所述转动机构6包括设置在机架下方与容器托传动连接的齿轮组18，驱动齿轮组转动的转动电机19，控制系统控制转动电机驱动容器托每8小时转动120度。
21.本方案中，因为翻转盘相对于容器组件是不运动的，容器组件在转动机构的驱动下每8小时转动120度，即3次转动转过一圈，也即24小时一个周期，分布于a、b、c区域中的容器分别只有8小时光照，这与田间栽培的情况接近，使培育的幼苗更接近实际的生长环境，增加栽培成功率。
22.进一步地，如图9，容器17在容器托上分内外圈均布设置，内圈为6个容器，外圈为12个容器，内外圈的试管在周向角度位置上插空设置；如图5，翻转盘上的扇形槽与容器托上的c区域正对，翻转盘上与容器托a区域上的容器正对的位置有数量对应的a区安装部，每个a区安装部下设置有变色灯；翻转盘上与容器托b区域上的容器正对的位置有数量对应的b区安装部，每个b区安装部下设置有气液喷头，所述变色灯可根据控制系统程序控制发射不同频率的光波；所述气液喷头可向正对的容器喷射流体。
23.进一步地，所述流体为氧气，二氧化碳、纯水，营养液中的一种或多种。
24.上面的设置，将所有试管实际上分成了三组，一组进行拍摄，一组进行光照，一组进行补液，三组对应的处理都进行8小时，然后转动120度，进行轮换，正好一昼夜为一个循环。
25.而喷射的二氧化碳，因为比空气重，也可以留存在试管中，使水培容器中有需要的环境。随着水培进程的进行，采用喷头补液也是必须的。
26.进一步地，所述控制系统程序初始设置每个变色灯照射不同颜色的光，并每24小时通过摄像头记录对比每个容器的生长情况，根据生长情况的不同改变色灯的颜色，进行反馈调节。
27.在上面的工作方式中，相同或不同品种的幼苗可以不加区分地放入容器中水培，并随机给予色光照射，每24小时对比生长情况，从而进行色光的自动调节，这里的调节机制可以是这样的，默认情况下，每隔一天按色谱向左移动改变变色灯的颜色，如果一直收到良好的促生长效果，则一直左移；而如果效果不佳，则改为从初始按色谱向右移动变色。具体的变色幅度和算法可由实验管理人员设定。
28.进一步地，所述不同颜色的光至少包括紫色光、蓝色光、绿色光、红色光。
29.进一步地，所述容器为标有刻度的透明试管，从刻度可以更直观地观察育苗的生长情况。
30.进一步地，所述控制系统连接上位机，上位机可以读取系统采集到的数据和发出的控制信号，并在线更改控制程序。
31.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。