一种种子发芽试验监测装置及监测方法

1.本发明涉及农作物种子研究技术领域，尤其涉及一种种子发芽试验监测装置及监测方法。


背景技术：

2.农作物种子是一种特殊的农业生产资料，是决定作物能否正常发育、生长的先决因素，在作物种子研究领域，种子发芽率是一个非常重要的指标。不管是新品种选育，还是研究种子活力、种子老化等均需要种子发芽率作评价指标。
3.目前，研究种子发芽率，都是根据《农作物种子检验规程发芽试验》将一定数量的种子置于发芽箱中，在一定条件下和一定时间之后，通过人工计数的方法，计算种子发芽数占测试种子总数的百分比。由于不同的研究需要发芽数据的时间不同，如测定种子的发芽势，需要第3天时的发芽数据，测定用于大田生产用种的种子发芽率，需要第7天时的发芽数据，研究种子活力时，则需要每天发芽的数据结果。
4.现有技术中，种子检验规程多是在实验室中通过人工每天定时统计和测量，而且在测量时容易对幼苗造成损伤，不利于进一步的实验，且费时费力，一粒一粒去观察和计数，不仅工作量大且可能存在较大的误差；另外在取种时，发芽箱中的温度、湿度等发生了较大的变化，也不利于测验条件的恒定；更重要的是，按照目前的测验方法，种子发芽时间只能是大概估计，对应种子根系生长情况也无数据记录，无法进行精细化的种子发芽动态研究。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中育种过程中繁杂且记录统计误差大的缺陷，而提出的一种种子发芽试验监测装置及监测方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种种子发芽试验监测装置及监测方法，包括：恒温箱；设置在所述恒温箱内的种植架，其中，所述种植架呈螺旋形，所述种植架内设置有种植盘，所述种植盘内设置有通道；转动设置在恒温箱内部的驱动丝杠，其中，所述驱动丝杠上螺纹连接有工作台，所述工作台上设置有日光灯，所述工作台的一端设置有第一相机和第二相机，所述工作台的顶部滑动设置有安装壳，所述安装壳上设置有机械臂；与种植架相对应的导向杆，所述导向杆呈螺旋状，且所述导向杆贯穿所述工作台；设置在所述恒温箱内部的供水部，所述供水部的输出端与通道相连通。
8.为了控制种芽的生长方向，便于记录比对，优选地，所述机械臂包括：转动设置在安装壳上的夹持臂，其中，所述安装壳上固定设置有定位轴，所述夹持臂的一端转动设置在定位轴上，且所述夹持臂的一侧设置有导向板，所述导向板上开设有导向槽；设置在所述安装壳上的第二气缸，其中，所述第二气缸的输出端设置有伸缩杆，所述伸缩杆上设置有驱动杆，所述驱动杆滑动设置在导向槽内。
9.为了提升对种芽的检测观察方位，进一步地，所述伸缩杆上设置有第三相机。
10.优选地，所述工作台上设置有第一气缸，所述第一气缸的输出端固定设置在安装壳上。
11.为了促进种芽根系的生长稳定性，优选地，所述供水部包括：固定设置在所述恒温箱内底部的活塞缸，其中，所述活塞缸内滑动设置有密封塞，所述密封塞上转动设置有连接杆，所述驱动丝杠的一端设置有曲轴，所述连接杆远离密封塞的一端转动连接在曲轴上；设置在所述活塞缸上的进水管和出水管，其中，所述出水管远离活塞缸的一端与通道相连通，所述进水管和出水管上均设置有单向阀。
12.为了使营养液或水源持续供给，进一步地，所述活塞缸设置有两组，且两组所述活塞缸对称设置在恒温箱内。
13.为了便于放置土壤进行种植，优选地，所述种植盘内设置有隔离布，所述通道设置在隔离布的下方，所述隔离布上方设置有种植腔。
14.为了便于编号记录和与种植架贴合，进一步地，所述种植盘的一端设置有转动块，所述种植盘的另一端开设有转动槽，所述转动槽内设置有转轴。
15.为了便于控制恒温箱内的检测数据，优选地，所述恒温箱的顶部设置有电机，所述驱动丝杠固定设置在电机的输出端，所述恒温箱内设置有加热器。
16.一种种子发芽试验监测方法，包括如下步骤：
17.步骤一：将带有编号的100粒种芽放置在种植架上，启动恒温箱；
18.步骤二：通过第一相机和第二相机采集记录种芽出苗数、株高和根长；
19.步骤三：统计100粒种子在第3天时发芽的种子数占种子总数的百分比，计算出发芽势；
20.步骤四：统计100粒种子在7天时发芽的种子数占种子总数的百分比，计算出发芽率。
21.与现有技术相比，本发明提供了一种种子发芽试验监测装置及监测方法，具备以下有益效果：
22.1、该种子发芽试验监测装置，通过水平拍摄的第一相机和竖直拍摄的第三相机图像结合，拍摄并记录上传每组编号种植盘上的种芽发芽、生长情况以及发芽叶片的生长效果，使工作人员可以更好的观察种子的发芽情况和生长情况，及时判断总结种子的发芽率和发芽势，便于总控系统集中调节照射时间和营养液供给量，以更好的模拟种芽的自然发芽率和发芽势；
23.2、该种子发芽试验监测装置，通过采用x射线或伽马射线照相术的相机，用来穿透种植盘和其中的土壤，记录种芽生长过程中根茎的长度及扩散情况，为种芽发芽率和发芽势提供多种类的参考和研究数据；
24.3、该种子发芽试验监测装置，通过设置在恒温箱内部的供水部想通道内持续供水，形成营养液循环，确保整体的生长自然性，提升实验数据的适用性和准确性；
25.4、该种子发芽试验监测装置，一方面，可以通过第三相机的附加数据采集，使工作人员可以更好的观察种子的发芽情况和生长情况，及时判断总结种子的发芽率和发芽势；另一方面，通过夹持臂对植株的扶正，使第一相机和第三相机更好的拍摄采集生长数据，确保对后续种子发芽率和发芽势的精确判断；
26.5、该种子发芽试验监测装置，通过使多组种植盘可以首尾相连的同时，具有一定的转动角度，便于放置在种植架内，且工作人员可以直接将整体抽拉或推入，降低工作量和繁杂度的同时，提升工作效率。
27.该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明一方面可以自行记录种子发芽情况，无需人工开箱查看，既能确保恒温箱的温度稳定，又能提升监测数据的监测精度，另一方面，其可以根据需要采集种芽的多方面数据，为工作人员提供更多的参考价值。
附图说明
28.图1为本发明提出的一种种子发芽试验监测装置的结构示意图一；
29.图2为本发明提出的一种种子发芽试验监测装置工作台的结构示意图；
30.图3为本发明提出的一种种子发芽试验监测装置机械臂的结构示意图；
31.图4为本发明提出的一种种子发芽试验监测装置的结构示意图二；
32.图5为本发明提出的一种种子发芽试验监测装置种植盘的结构示意图一；
33.图6为本发明提出的一种种子发芽试验监测装置种植盘的结构示意图二。
34.图中：1、恒温箱；101、加热器；2、种植架；3、电机；301、驱动丝杠；302、导向杆；303、曲轴；4、工作台；401、第一相机；402、第二相机；403、日光灯；5、安装壳；501、第一气缸；502、定位轴；6、第二气缸；601、伸缩杆；602、第三相机；7、夹持臂；701、导向板；8、活塞缸；801、连接杆；802、密封塞；803、出水管；804、进水管；9、种植盘；901、通道；902、隔离布；903、转轴；904、转动块。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.参照图1、图2和图5，一种种子发芽试验监测装置，包括：恒温箱1，内部设置有加热器101、温度传感器等等用来保持恒温，恒温箱1主要由上下封闭的呈空心的圆柱形，其主要结构是一大于二分之一圆的基础板配合转动的扇形门；在基础板内固定设置了一组呈螺旋形状的种植架2，种植架2是一上端开口的槽体，靠近恒温箱1内壁的一侧挡板较高，可以提升与恒温箱1内壁的焊接或螺栓锁紧面积，提升种植架2的承重效果和使用寿命，在靠近恒温箱1轴心的位置挡板较低，约为前述挡板高度的三分之一，主要在保证对种植盘9限位的同时可以防止影响拍摄，其中，摆放在种植架2上的种植盘9主要用来进行编号和种植待测评的种芽，在种植盘9内设置一个贯通的通道901，主要用来保证种芽下方水流或营养液的流动，在此处，随着水流或营养液的持续供给，会影响种芽或植株内部生长素iaa调节茎的生长速率、抑制侧芽以及引导根茎生长，从而使根茎向通道901内竖直生长，便于相机记录根茎长度，尤其是对于扦插类植株的生长统计，可以更好的观察根系的生长长度，通过控制
种芽或植株的生长速率，节省传统发芽率和发芽势的时间，提升监测效果；另外，在恒温箱1轴心位置转动设置有一由顶部的电机3提供动力的驱动丝杠301，其中，驱动丝杠301上螺纹连接有工作台4，为了保证对种芽的照射效果，更为精确的模拟自然环境日照，在工作台4至少一个面上设置有日光灯403，而在工作台4的其中一个端面设置了第一相机401和第二相机402，在此处，第一相机401即为普通拍照相机，主要用来拍摄并记录上传每组编号种植盘9上的种芽发芽、生长情况以及发芽叶片的生长效果，便于总控系统集中调节照射时间和营养液供给量，以更好的模拟种芽的自然发芽率和发芽势，而第二相机402是采用x射线或伽马射线照相术的相机，用来穿透种植盘9和其中的土壤，记录种芽生长过程中根茎的长度及扩散情况，为种芽发芽率和发芽势提供多种类的参考和研究数据，该两组相机，一方面可以自行记录种子发芽情况，降低工作劳动量，防止恒温箱1启闭时环境改变，另一方面，其可以根据需要采集种芽的多方面数据，为工作人员提供更多的参考价值，另外，在工作台4的顶部滑动设置有安装壳5，安装壳5上设置有机械臂，机械臂的设置主要是用来在监测种芽生长情况时，及时扶正生长歪斜的种芽；还有与种植架2相对应的导向杆302，导向杆302为光杆且呈螺旋状，设有两组缠绕在驱动丝杠301的周围并由上至下贯穿工作台4，从而使驱动丝杠301转动过程中，使工作台4可以在导向杆302的限制下上下滑动的同时实现自转，并且由于导向杆302与种植架2的螺距和圈数相对应，可以使工作台4在下降的过程中，跟随种植架2的扭转角度进行旋转，从而确保第一相机401和第二相机402准确的拍摄到种植盘9上种子生长情况，无需人工开箱查看，既能确保恒温箱1的温度稳定，又能提升监测数据的监测精度；在恒温箱1的下方用来储存水或者营养液，且其液面高度不会接触种植架2的底部，防止位于种植架2底部的种植盘9被淹没，进一步的，还可以通过设置隔离板的形式防止底部的液体蒸发，最大限度的降低对下方种子的发芽生长影响，底部接收存储从种植架2上流出的液体，通过设置在恒温箱1内部的供水部想通道901内持续供水，形成营养液循环，确保整体的生长自然性，提升实验数据的适用性和准确性。
38.参照图2和图3，进一步的是，相较于常用的机械手，我们细化了机械臂的结构，根据现有需求提供简化的机械臂，从而使其能更好的为统计种子发芽率和发芽势的过程中提供帮助，具体的是先在工作台4上设置有第一气缸501，第一气缸501的输出端固定设置在安装壳5上，用来推动安装壳5在工作台4上来回滑动，还有转动设置在安装壳5上的夹持臂7，其中，安装壳5上固定设置有定位轴502，夹持臂7的一端转动设置在定位轴502上，且夹持臂7的一侧设置有导向板701，导向板701上开设有导向槽；设置在安装壳5上的第二气缸6，其中，第二气缸6的输出端设置有伸缩杆601，伸缩杆601上设置有驱动杆，驱动杆滑动设置在导向槽内，当需要对种植架2上的植株进行调整时，可以启动第二气缸6，使伸缩杆601向内收缩，从而在驱动杆的带动的回拉下，使两组夹持臂7绕定位轴502转动，使两组夹持臂7相互靠近对植株进行夹持扶正，并且在伸缩杆601处于伸出状态时，其上的第三相机602会一直处于种植盘9的正上方，从上方拍摄种子的发芽生长情况，在伸缩杆601收回时，第三相机602也向内壁回收，防止在夹持臂7扶正植株的过程中影响植株的站立，另外由于种植架2是螺旋的，所以其上的种植盘9自身会产生倾斜，为了使夹持臂7能很好的适用种植盘9的放置，在处于低处的夹持臂7的下方增设了加长板，确保其可以很好的接触并扶正植株，一方面，可以通过第三相机602的附加数据采集，使工作人员可以更好的观察种子的发芽情况和生长情况，及时判断总结种子的发芽率和发芽势；另一方面，通过夹持臂7对植株的扶正，使
第一相机401和第三相机602更好的拍摄采集生长数据，确保对后续种子发芽率和发芽势的精确判断。
39.参照图1和图4，对于供水部件的选择可以直接使用水泵，但我们为了节省成本和更好的利用设备自身的功能特点，将供水部具体细化为固定设置在恒温箱1内底部的活塞缸8，其中，活塞缸8内滑动设置有密封塞802，密封塞802上转动设置有连接杆801，驱动丝杠301的一端设置有曲轴303，连接杆801远离密封塞802的一端转动连接在曲轴303上；设置在活塞缸8上的进水管804和出水管803，其中，出水管803远离活塞缸8的一端与通道901相连通，进水管804和出水管803上均设置有单向阀，活塞缸8设置有两组或四组等偶数量，且使活塞缸8对称设置在恒温箱1内，一方面均衡受力，另一方面提供稳定的水流，主要是通过一组曲轴303带动两组活塞缸8交替供水，防止供水时水流间断，确保了种子发芽和生长过程中，对植物生长素iaa的引导，确保根系的竖直生长，便于第二相机402拍摄根系生长长度。
40.参照图5，在种植盘9内设置有隔离布902，通道901设置在隔离布902的下方，隔离布902上方设置有种植腔，种子种植在种植腔内，其发芽后根系可以穿过带有孔隙的隔离布902向下生长，便于拍摄根系长度，种植盘9为多组拼接形成的，且种植盘9的一端设置有转动块904，种植盘9的另一端开设有转动槽，转动槽内设置有转轴903，从而使多组种植盘9可以首尾相连的同时，具有一定的转动角度，便于放置在种植架2内，且工作人员可以直接将整体抽拉或推入，降低工作量和繁杂度的同时，提升工作效率。
41.一种种子发芽试验监测方法，包括如下步骤：
42.步骤一：将带有编号的100粒种芽放置在种植架2上，关闭箱门，启动恒温箱1内部的恒温装置，确保内部温度在不变的情况下进行育种实验；
43.步骤二：通过第一相机401和第二相机402采集记录种芽出苗数、株高和根长，并将记录的数据发送至总控制室，通过图像识别算法在服务器端，对种植盘9中种子图像进行自动识别，并统计出每个种植盘9中发芽与未发芽种子数量及百分比，存入库中；
44.步骤三：发芽势的计算方式为，统计100粒种子在第3天时正常发芽的种子数占种子总数的百分比；
45.步骤四：发芽率的计算方式为，统计100粒种子在7天，也即规定时间的发芽终期时已正常发芽的种子数占种子总数的百分比。
46.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，包括：恒温箱(1)；设置在所述恒温箱(1)内的种植架(2)，其中，所述种植架(2)呈螺旋形，所述种植架(2)内设置有种植盘(9)，所述种植盘(9)内设置有通道(901)；转动设置在恒温箱(1)内部的驱动丝杠(301)，其中，所述驱动丝杠(301)上螺纹连接有工作台(4)，所述工作台(4)上设置有日光灯(403)，所述工作台(4)的一端设置有第一相机(401)和第二相机(402)，所述工作台(4)的顶部滑动设置有安装壳(5)，所述安装壳(5)上设置有机械臂；与种植架(2)相对应的导向杆(302)，所述导向杆(302)呈螺旋状，且所述导向杆(302)贯穿所述工作台(4)；设置在所述恒温箱(1)内部的供水部，所述供水部的输出端与通道(901)相连通。2.根据权利要求1所述的一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，所述机械臂包括：转动设置在安装壳(5)上的夹持臂(7)，其中，所述安装壳(5)上固定设置有定位轴(502)，所述夹持臂(7)的一端转动设置在定位轴(502)上，且所述夹持臂(7)的一侧设置有导向板(701)，所述导向板(701)上开设有导向槽；设置在所述安装壳(5)上的第二气缸(6)，其中，所述第二气缸(6)的输出端设置有伸缩杆(601)，所述伸缩杆(601)上设置有驱动杆，所述驱动杆滑动设置在导向槽内。3.根据权利要求2所述的一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，所述伸缩杆(601)上设置有第三相机(602)。4.根据权利要求1所述的一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，所述工作台(4)上设置有第一气缸(501)，所述第一气缸(501)的输出端固定设置在安装壳(5)上。5.根据权利要求1所述的一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，所述供水部包括：固定设置在所述恒温箱(1)内底部的活塞缸(8)，其中，所述活塞缸(8)内滑动设置有密封塞(802)，所述密封塞(802)上转动设置有连接杆(801)，所述驱动丝杠(301)的一端设置有曲轴(303)，所述连接杆(801)远离密封塞(802)的一端转动连接在曲轴(303)上；设置在所述活塞缸(8)上的进水管(804)和出水管(803)，其中，所述出水管(803)远离活塞缸(8)的一端与通道(901)相连通，所述进水管(804)和出水管(803)上均设置有单向阀。6.根据权利要求5所述的一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，所述活塞缸(8)设置有两组，且两组所述活塞缸(8)对称设置在恒温箱(1)内。7.根据权利要求1所述的一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，所述种植盘(9)内设置有隔离布(902)，所述通道(901)设置在隔离布(902)的下方，所述隔离布(902)上方设置有种植腔。8.根据权利要求7所述的一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，所述种植盘(9)的一端设置有转动块(904)，所述种植盘(9)的另一端开设有转动槽，所述转动槽内设置有转
轴(903)。9.根据权利要求1所述的一种种子发芽试验监测装置，其特征在于，所述恒温箱(1)的顶部设置有电机(3)，所述驱动丝杠(301)固定设置在电机(3)的输出端，所述恒温箱(1)内设置有加热器(101)。10.一种包括权利要求1所述的种子发芽试验监测装置的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将带有编号的100粒种芽放置在种植架(2)上，启动恒温箱；步骤二：通过第一相机(401)和第二相机(402)采集记录种芽出苗数、株高和根长；步骤三：统计100粒种子在第3天时发芽的种子数占种子总数的百分比，计算出发芽势；步骤四：统计100粒种子在7天时发芽的种子数占种子总数的百分比，计算出发芽率。

技术总结
本发明公开了一种种子发芽试验监测装置及监测方法，属于农作物种子研究技术领域。一种种子发芽试验监测装置及监测方法，包括：恒温箱；种植架呈螺旋形，种植架内设置有种植盘；驱动丝杠上螺纹连接有工作台，工作台的一端设置有第一相机和第二相机，工作台的顶部滑动设置有安装壳，安装壳上设置有机械臂；与种植架相对应的导向杆，导向杆呈螺旋状，且导向杆贯穿工作台；设置在恒温箱内部的供水部，供水部的输出端与通道相连通；本发明一方面可以自行记录种子发芽情况，无需人工开箱查看，既能确保恒温箱的温度稳定，又能提升监测数据的监测精度，另一方面，其可以根据需要采集种芽的多方面数据，为工作人员提供更多的参考价值。为工作人员提供更多的参考价值。为工作人员提供更多的参考价值。


技术研发人员：马启良 祁亨年 严红芳
受保护的技术使用者：湖州师范学院
技术研发日：2022.03.08
技术公布日：2022/5/25