係統簡介

該係統由培養模塊、運輸模塊、檢測模塊、清洗模塊四部分構成。平台係統自帶可見光檢測設備，可拓展外接高光譜成像設備。係統還可達到以下要求：檢測速率50板/小時； 數據提取精度＞95%
； 視距50cm處能達到1mm達到3-4像素。

係統平台⽰意圖

· 培養模塊：根gen盒he放fang置zhi於yu培pei養yang架jia
，根gen盒he底di部bu設she計ji特te殊shu固gu定ding卡ka槽cao底di座zuo。目mu標biao植zhi株zhu於yu根gen盒he中zhong培pei養yang生sheng長chang。根gen盒he自zi身shen附fu帶dai特te定ding標biao簽qian，可ke通tong過guo軟ruan件jian進jin行xing精jing確que追zhui蹤zong
，生sheng長chang周zhou期qi采cai集ji數shu據ju電dian子zi入ru檔dang。

· 運輸模塊：運輸推車底座配備特製夾取固定裝置
， 能夠與根盒底部精準匹配， 可將根盒從培養架運輸至暗箱的傳動裝置上


， 隨後將根盒送至暗箱內部進行根盒標簽掃描和根係部分數據采集。

· 檢測模塊：由暗箱、成像係統、微量土壤取樣模塊、內置光源

、固定係統、傳動裝置組成，負責檢測目標植株各項生理參數。微量土壤取樣模塊旨在實現植物根際微尺度範圍內（約0-5mm）土壤或溶液樣品的無損
、定量采集
，用於根際分泌物、微生物群落及化學梯度的精細研究。傳動裝置支持批量檢測，可同時容納三板根盒。目標植株檢測完成後，運輸推車將根盒夾取並送回培養架原位；同時

，另一推車同步將待檢測的新根盒運送至傳動裝置，實現不間斷數據采集。

· 清洗模塊：定期清潔維護根盒光學麵板， 可通過特定裝置非人工夾取光學麵板。

軟件功能

· 樣本編號智能管理

該功能聚焦於樣本全生命周期的編號規範化與智能化管理
，通過建立統一的編碼規則（ 如包含樣本類型、采集時間、處理批次等信息）
，實現樣本編號的自動生成、關聯與溯源。支持批量導入導出、編號查重校驗及樣本狀態實時更新， 可與後續表型分析環節無縫對接，尤其適用於多批次
、多類型樣本的規模化研究場景。

· 根係形態特征提取

基於圖像識別與深度學習技術，對根係圖像（如掃描圖、顯微圖像等）進行自動化分析
，精準提取關鍵形態參數。可識別直徑1mm以上根係
，提取精度95%以上，並量化根係長度、直徑、表麵積
、體積、分支數、根尖數量、交jiao叉cha點dian數shu等deng特te征zheng
，智zhi能neng估gu算suan生sheng物wu量liang，動dong態tai監jian測ce根gen係xi生sheng長chang變bian化hua，解jie析xi生sheng長chang速su率lv。突tu破po傳chuan統tong人ren工gong測ce量liang的de主zhu觀guan性xing和he低di效xiao率lv限xian製zhi。同tong時shi支zhi持chi不bu同tong生sheng長chang階jie段duan根gen係xi形xing態tai的de對dui比bi分fen析xi，廣guang泛fan應ying用yong於yu作zuo物wu育yu種zhong、植物生理學研究等領域。

· 表型參量統計及動態分析

整合樣本編號
、根係形態、理化表型等多維度數據，提供強大的統計分析與可視化功能。支持對單/多組樣本的表型參數進行均值
、方差、顯著性檢驗（ 如t檢驗

、ANOVA）等統計計算，同時通過折線圖、熱圖
、動態曲線等方式
，直觀展⽰表型參數隨時間、環境或處理條件的變化趨勢，揭⽰表型與基因型、環境因子的關聯。

以上功能覆蓋了從樣本管理到表型數據獲取
、分析的全流程，通過智能化技術提升植物表型研究的效率與精度，助力農業育種、植物科學等領域的創新研究。

軟件界麵展⽰

係統特點

· 拓展性：可外接拓展高光譜成像設備

；

· 兼容性：可兼容多款高光譜儀器軟硬件操作；

· 高透射率：根盒采用特製光學玻璃材料， 透射率達90%以上；

· 自動化：推車自帶根盒夾取裝置， 無需人工搬運；

· 不間斷采集：根盒、運輸推車、傳動裝置配套配合
，穩定運輸， 實現不間斷采集；

· 全流程實時追蹤：根盒帶有固定編碼， 暗箱配套掃描裝置， 支持追蹤溯源
， 實現精準定位；

· 提取根係基本形態特征，還可實現多樣化根係表型參量統計及動態分析；

· 如有需要， 可獲取地下、地上部分全部圖像數據。

培養模塊-根盒設備參數

培養架⽰意圖

· 長度：100cm

· 寬度：30cm

· 厚度：5cm

· 重量：20kg

· 材質：不鏽鋼 、特殊光學玻璃 .  麵板透射率：90%

· 麵板易於拆卸

，方便清洗與維護

· 底部裝有排土孔、排水孔、固定卡槽

· 根盒兩側均勻分布數個土壤取樣口 ， 以實現對根係周圍土壤取樣

· 溫度範圍：0℃-50℃

根盒⽰意圖

運輸模塊-推車設備參數

· 重量 ：40kg

· 電機步進角： 1.8 °

· 電壓： 3V

· 通訊接口 ： RS485 
，基於標準的Modbus RTU協議。

· 運動方式： 扶手按壓前進

· 推車底座安裝有與根盒底座相匹配的特製夾取固定裝置。

檢測模塊-設備參數

可見光相機

暗箱

· 遮光率： ＞99%

· 檢測速率： 50板/小時

· 根係數據範圍： 視距50cm處能達到1mm達到3-4像素。

· 自動調節燈源

· 兼容多款高光譜儀器軟硬件操作

微量土壤取樣器

· 無損采集根際土壤樣品 

，保留自然根-土界麵結構。 .  支持定點 、 多點或時間序列取樣。

· 與液相色譜 
、代謝組學 、 離子色譜等後續分析兼容。 .  可擴展為自動化多通道采樣係統。通過采集到的根際土壤樣品 ， 結合後續分析手段（ 如LC-MS 
、 GC-MS 
、 IC 、 ICP-MS 等）
， 可以得到如下參數：

· 可溶性有機物 （有機酸、氨基酸、糖類、多酚類等小分子代謝物）；

· 植物根際信號分子（黃酮
、萜類、苯丙素類等）；

· 無機離子與營養元素 （N、P、K

、Ca、Mg
、Fe、Mn等可溶態營養離子濃度）
；

· 根際pH 、 離子強度 、 電導率（EC）、氧化還原電位（Eh）……

光源

· 功率： 20W

· 色溫： 6500K

· 尺寸 ： 1185.8*28.4*35.7(mm) .   防頻閃

· 額定功率/電流： 20W/0 .09A

· 光通量： 1800lm .  顯色指數： >70

清洗模塊-設備參數

· 通過特製裝置非人工夾取光學麵板

· 特製清潔毛刷

· 清洗完成可輔助根盒原位組裝

· 水流固定不飛濺

應用領域

使用該設備進行大規模苜蓿群體全生育期根係表型監測 

， 探究全生育期範圍內根係表型對幹旱 
、 鹽堿等非生物脅迫的動態響應。