Sistema di monitoraggio del fenotipo a tempo pieno
Sfondo
Il Plant IoT - Full-Time-Series Phenotype Monitoring System - PhenoSight è una piattaforma di fenotipazione abilitata dall'Internet of Things (IoT) progettata per essere semplice e facile da usare per un'ampia gamma di applicazioni in qualsiasi ambiente. È accompagnato da un sistema di controllo di campo automatizzato, algoritmi di analisi dei tratti ad alto throughput e modellazione basata sull’apprendimento automatico per gestire ed elaborare i dati generati dalla piattaforma al fine di esplorare le relazioni dinamiche tra genotipi, fenotipi e ambiente.
Sfida
PhenoSight richiede una divisione plot del campo sperimentale, che è raccomandato di essere 1 m * 2 m. PhenoSight è costituito da un server e nodi terminali, e IoT abilitato IoT dipende in gran parte dalla connessione tra i due. il server PhenoSight stesso è anche un dispositivo di misura, e può essere collegato contemporaneamente a 9 nodi terminali, che crea il modello di divisione del plot mostrato nel diagramma schematico del piano di implementazione (mostrato nella casella rossa sotto). Dove l'unità rossa è il server e l'unità blu è il nodo terminale. Ogni server e nodo terminale è dotato di un'unità di imaging a luce visibile e ogni server può essere collegato a sensori di temperatura e umidità, sensori di parametri del suolo, sensori di fluorescenza della clorofilla, ecc., che possono misurare il fenotipo della pianta aggiungendo fattori ambientali al modello di crescita della pianta, in modo che, oltre alla misurazione dei parametri fenotipici, si possa anche realizzare che è possibile prevedere la crescita della pianta nell'ambiente, che ha grande significato per guidare la produzione agricola. produzione. Tutti i dati PhenoSight possono essere trasferiti nel cloud per l'elaborazione cloud.
Soluzione
Monitoraggio del fenotipo delle colture in tempo reale Monitoraggio continuo automatizzato in tempo reale della crescita e dello sviluppo delle colture attraverso stazioni di lavoro terminali sul campo a basso costo; Monitoraggio meteorologico integrato sul campo Registra una gamma di dati meteorologici: radiazioni attive fotosinteticamente, temperatura del baldacchino delle foglie, temperatura e umidità dell'aria, temperatura e umidità del suolo con conduttività; Processo di analisi ad alto rendimento Processo di elaborazione ad alto rendimento e quantificazione della modellazione della crescita delle colture e delle prestazioni di adattamento; Misure iperspettrali Le misurazioni iperspettrali possono essere effettuate su plot per analizzare la quantità di inclusioni rilevanti Fenotipazione stomatale delle piante Il sistema è basato sulla moderna tecnologia Internet of Things (IoT), accoppiata con terminali di monitoraggio continuo stomatale multi-camera e lo sviluppo di algoritmi di analisi dell'immagine di deep learning, che possono realizzare la distribuzione su larga scala di cluster multi-specie di terminali di monitoraggio stomatale Analisi della sequenza temporale di fioritura del riso Può essere analizzata la sequenza temporale di fioritura del riso.
Risultati
Prestazioni: analisi sul campo in tempo reale Mobilità: facile da installare e usare Affordabilità: costi competitivamente bassi Durabilità: funzionamento continuo in condizioni sul campo Preditivo: la combinazione di dati fenotipici e dati sui fattori ambientali consente di prevedere la crescita futura delle piante.
"Tipo di pianta, altezza della pianta, baldacchino, tenuta della baldacchino, colore delle foglie, dimensioni delle foglie e altre misurazioni; cambiamento della dinamica della crescita delle piante, ricerca del tasso di crescita, come il monitoraggio del cambiamento della fioritura della fertilità delle piante; Studi sulla risposta ambientale delle piante (sviluppo necessario), ad es. studi fisiologici sulla siccità, irrigazione, fertilizzazione, ecc. Permette la fenotipazione scalabile basata sull'apprendimento automatico; Unisce interazioni GxE, genotipo e ambiente."
— Direttore Ricerca