龙门式一体化植物表型平台及配套设施介绍

一、产品介绍

托普云农龙门式一体化植物表型平台及配套设施是针对植物表型在基因&环境互作下呈现时空动态变化特点，研发的一款长期连续动态监测植株表型的田间轨道式表型监测设备。成像单元支持配置多种类型成像传感器，有效保障平台与建设需求的高度适配。龙门式一体化植物表型平台及配套设施可实现大田环境下作物生长过程中器官尺度的表型特征和生理参数变化的连续测量，可开展光合作用效率、胁迫与抗胁迫等生理性状的表型高通量分析与耐胁迫品种筛选等研究。

二、功能特点

1、多场景灵活部署

高适应性结构：地轨式龙门架结构便于在田间连续布设，适应不同地形与种植布局，满足长期原位监测需求。

2、全维度数据采集

多传感器灵活配置：支持可见光、高光谱、三维成像（深度/激光雷达）及红外热成像等多种传感器，实现形态、生理、结构与热动态数据的同步采集。

可见光成像：可解析植物宽幅、窄幅、绿色面积占比、黄色面积占比、投影面积、凸包面积、凸包周长、R/G/B颜色分量、RHS比色、平均色相、平均饱和度、平均亮度、平滑度、均匀性、紧实度、偏心率、圆度、相关性、能量等指标。

高光谱成像：可实现植物冠层光谱特征曲线的计算，以及光谱指数如NDVI、GVI等三十个常用植被指数的获取，叶绿素含量、冠层氮含量等生物学参数的分析。

三维成像：通过深度或激光雷达扫描构建三维点云模型，可解析植物群体或单株的高度、长度、宽度、表面积、体积等指标，结合RGB成像计算植物生物量等。

红外热成像：检测地表温度和植株叶片表面温度，计算植株冠层平均温度、zui高温度、zui低温度，并形成温度分布图。

3、自动化表型解析

AI驱动参数解析：内置作物专用AI算法模型，基于多源成像数据自动解析表型与生理参数，提升数据分析效率与一致性。

4、一体化软件平台与数据管理

远程控制：支持用户远程进行设备控制、图像采集与数据分析，实现全天候自动化高通量监测。

集成化软件：支持多传感器数据采集、任务设置、实时监控与分析结果可视化，实现全流程一体化操作。

灵活数据查询与导出：平台自动归档历史数据，支持多条件组合查询，分析结果可导出为统计图表。

5、系统安全保障

硬件安全防护：配备安全限位装置，保障设备在复杂田间环境下的稳定运行与操作安全。

数据安全存储：采集数据在本地自动存储，支持安全加密传输，存储空间可按需扩容，确保数据完整性与隐私安全。

6、可定制化扩展

气象环境同步监测（选配）：可集成温湿度、光照强度等气象传感器，实现环境-表型数据协同采集与分析。

系统定制化：可配合用户实验开展需求设计，根据不同作物定制化开发植物算法与指标解析。

三、典型应用场景

育种试验区高通量选型：区试品系按行排布，龙门每日/每生育期自动走查，输出株高整齐度、持绿性、冠层覆盖度动态，辅助早熟、耐密、抗倒、氮高效基因型晋级。

逆境生理与耐逆筛选：结合控水/加盐/控温处理，纵向追踪NDVI衰减、冠温抬升与株型收缩轨迹，量化抗旱、耐盐、耐热表型阈值。

病理与虫害早期识别：高光谱红边漂移+热红外局部升温联合捕捉锈病、纹枯病、蚜害潜育期信号，比肉眼病斑早若干叶龄预警。

栽培措施校验：不同密度/水肥处理下LAI与冠层体积积累曲线对比，为作物模型（APSIM/DSSAT）参数率定提供原位观测约束。

温室工厂化育苗质控：室内龙门对苗盘行列巡测，出苗率、子叶面积、徒长指数自动统计，替代人工抽样。

四、总结

TP-GTL-GT1系列的本质，是把"多模态成像舱"沿地轨展开为跨整个生长季、跨整片试验地的静止—移动混合观测站：它以龙门三轴定位解决"同机位重复观测"的几何一致性问题，以多光学单元共架解决"形态—光谱—结构—热态"同步采集问题，以一体化软件解决"采—存—算—溯"闭环问题。相比传送带暗室平台，它保留根系原位环境与田间光温真实驱动；相比无人机遥感，它提供厘米级近距光学分辨率与不受飞行高度限制的稳定光照条件。对国内育种单位"试验区面积中等、需全生育期追踪、预算不及进口固定廊道、又拒绝人工目测"的共性约束，GT1是一台把高通量表型从"进口高价廊道"拉回"可建可改可扩"的国产工程化答案。