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植物表型成像分析系統（植物自動傳送版）
產品詳細介紹
PlantScreen植物表型成像分析系統（植物自動傳送版）
PlantScreen植物表型成像系統由捷克PSI公司研制生產，整合了LED植物智能培養、自動化控制系統、葉綠素熒光成像測量分析、植物熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜分析、自動條碼識別管理、RGB真彩3D成像、自動稱重與澆灌系統等多項先進技術，以最優化的方式實現大量植物樣品——從擬南芥、玉米到各種其它植物的全方位生理生態與形態結構成像分析，用于高通量植物表型成像分析測量、植物脅迫響應成像分析測量、植物生長分析測量、生態毒理學研究、性狀識別及植物生理生態分析研究等。作為全球第一家研制生產植物葉綠素熒光成像系統的廠家，PSI公司在植物表型成像分析領域處于全球的技術前列，大面積葉綠素熒光成像分析功能使PlantScreen成為植物表型分析與功能成像分析的最為先進的儀器設備，使植物生長、脅迫響應等測量參數達100多個。
左圖為整套PlantScreen系統，中圖為成像室，右圖為成像室中的玉米
PlantScreen系統包括如下成像分析功能：
1. 葉綠素熒光成像分析：單幅成像面積35x35cm，成像測量參數包括Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd等幾十個葉綠素熒光參數
2. RGB成像分析：成像測量參數包括：
1) 葉面積（Leaf Area: Useful for monitoring growth rate）
2) 植物緊實度／緊密度（Solidity/Compactness. Ratio between the area covered by the plant’s convex hull and the area covered by the actual plant）
3) 葉片周長（Leaf Perimeter: Particularly useful for the basic leaf shape and width evaluation (combined with leaf area)）
4) 偏心率（Eccentricity: Plant shape estimation, scalar number, eccentricity of the ellipse with same second moments as the plant (0...circle, 1...line segment)）
5) 葉圓度（Roundness: Based on evaluating the ratio between leaf area and perimeter. Gives information about leaf roundness）
6) 葉寬指數（Medium Leaf Width Index: Leaf area proportional to the plant skeleton (i.e. reduction of the leaf to line segment)）
7) 葉片細長度SOL (Slenderness of Leaves)
8) 植物圓直徑（Circle Diameter. Diameter of a circle with the same area as the plant）
9) 凸包面積（Convex Hull Area. Useful for compactness evaluation）
10) 植物質心（Centroid. Center of the plant mass position (particularly useful for the eccentricity evaluation)）
11) 節間距（Internodal Distances）
12) 生長高度（Growth Height）
13) 植物三維最大高度和寬度（Maximum Height and Width of Plant in 3 Dimensions）
14) 相對生長速率（Relative growth rate）
15) 葉傾角（Leaf Angle）
16) 節葉片數量（Leaf Number at Nodes）
17) 其它參數如用于植物適合度估算的顏色定量分級、綠度指數（Other parameters such as color segmentation for plant fitness evaluation, greening index and others）
3. 高光譜成像分析（選配），可成像并分析如下參數：
1) 歸一化指數（Normalized Difference Vegetation Index (NDVI)）
2) 簡單比值指數（Simple Ratio Index, Equation: SR = RNIR / RRED）
3) 改進的葉綠素吸收反射指數（Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI1), ?Equation: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]）
4) 最優化土壤調整植被指數（Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index (OSAVI)?, Equation: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16)）
5) 綠度指數（Greenness Index (G), Equation: G = R554 / R677）
6) 改進的葉綠素吸收反射指數（Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI), ?Equation: MCARI = [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550)] * (R700/ R670)）
7) 轉換類胡羅卜素指數（Transformed CAR Index (TCARI)?, Equation: TSARI = 3 * [(R700- R670) - 0.2 * (R700- R550) * (R700/ R670)]）
8) 三角植被指數（Triangular Vegetation Index (TVI)?, ?Equation: TVI = 0.5 * [120 * (R750- R550) - 200 * (R670- R550)]）
9) ZMI指數（Zarco-Tejada & Miller Index (ZMI), Equation: ZMI = R750 / R710）
10) 簡單比值色素指數（Simple Ratio Pigment Index (SRPI), Equation: SRPI = R430 / R680）
11) 歸一化脫鎂作用指數（Normalized Phaeophytinization Index (NPQI), Equation: NPQI = (R415- R435) / (R415+ R435)）
12) 光化學植被反射指數（Photochemical Reflectance Index (PRI), Equation: PRI = (R531- R570) / (R531+ R570)）
13) 歸一化葉綠素指數（Normalized Pigment Chlorophyll Index (NPCI), NPCI = (R680- R430) / (R680+ R430)）
14) Carter指數（Carter Indices?, Equation: Ctr1 = R695 / R420; Ctr2 = R695 / R760）
15) Lichtenthaler指數（Lichtenthaler Indices?, Equation: Lic1 = (R790 - R680) / (R790 + R680); Lic2 = R440 / R690）
16) SIPI指數（Structure Intensive Pigment Index (SIPI), Equation: SIPI = (R790- R450) / (R790+ R650)）
17) Gitelson－Merzlyak指數（Gitelson and Merzlyak Indices?, ?Equation: GM1 = R750/ R550; GM2 = R750/ R700）
4. 熱成像分析（選配）：用于成像分析植物在光輻射情況下的二維發熱分布，良好的散熱可以使植物耐受較長時間的高光輻射或低水條件（干旱）
5. 近紅外成像分析（選配）：用于觀測分析植物的水分狀態及其在不同組織間的分布變異，處于良好澆灌狀態的植物表現出對近紅外光譜的高吸收性，而處于干旱狀態的植物則表現出對近紅外光譜的高反射性，通過分析軟件可以監測分析從干旱脅迫到再澆灌過程中的整個過程動態及植物對干旱脅迫的響應和水分利用效率，并形成假彩圖像，可以與植物的形態指數及葉綠素熒光指數進行相關分析研究。
系統配置與工作原理：
整套系統由自動化植物傳送系統、光適應室、RGB成像、FluorCam葉綠素熒光成像、高光譜成像、植物熱成像、植物近紅外成像、自動澆灌施肥與稱重系統、植物標識系統等組成，光適應室內的植物可由傳送帶傳送到成像室進行成像分析等。
技術指標：
1. 自動裝載與卸載植物樣品，通過條形碼或RFID標簽識別跟蹤樣品
2. 光適應室：用于光照適應或植物培養，LED光源光照強度達1000μmol/m2.s，無熱效應，強度0－100%可調，可通過實驗程序預設光照周期變化，可選配通用型或專用型如水稻生長觀測室等，還可選配三維掃瞄成像分析功能（包括XYZ三維掃瞄成像系統和軟件）
3. 標配托盤架30x30cm，用于安放盆栽植物或可以盛放多個小花盆的托盤
4. 自動傳送系統由光適應室到成像室形成一個環形傳送通道，傳送帶采用具變速器的三相異步馬達，200-1000W，傳送帶寬320mm，負載力130kg，速度9m/min
5. 移動控制系統中央處理單元：CJ2M-CPU33；數字I/O：最大2560點；PLC通訊：通過以太網100Mb/s高端PC；OMRON MECHATROLINK-II 最大16軸精確定位
6. 植物成像測量室：150cm(長)x150cm(寬)x220cm(高)，與環境光隔離（light-isolated），快速自動開啟關閉門，開啟關閉周期小于3秒，傳送帶入口具光幕傳感系統、條碼識別器和RFID讀取器
7. RFID讀取器辨識距離：2-20cm；通訊：RS485；條碼識別器可讀取1維、2維和QR碼，具LED光源便于弱光下辨識，RS485通訊
8. F3EM2光幕系統，精確測量植物高度和寬度以便進入成像測量室后攝像頭自動精確定位，測量范圍150cm，分辨率5mm
9. 葉綠素熒光成像：包括光隔離成像室、自動開啟與關閉門、傳送帶、PLC控制自動上下移動聚焦系統、4個LED光源板、8位綠波輪等，單幅成像面積35x35cm，測量光橙色620nm，橙色和白色雙波長光化學光，飽和光閃為白色或藍色
10. 自動灌溉與稱重，可同時對5個植物種植盆進行澆灌和稱重，精確度±1g；稱重后精確澆灌，可通過實驗程序（protocol）預設澆灌過程（regime）或干旱脅迫狀態，還可選配營養供給系統隨澆灌定量供給植物營養（如氮肥等）；稱重前自動零校準，還可通過已知重量（如砝碼）物品自動進行再校準；防護級別：IP66
11. 稱重系統由4個稱重單元組成，安全承載限：150% Ln；溫度補償：-10－40°C，標配測量范圍7kg，可選配10kg、15kg或20kg
12. RGB成像：頂部和側面三維成像（3個攝像頭），每個攝像頭各自擁有獨立的控制面盤以設置曝光時間、增益、白平衡等，通過控制面盤的快照鍵可即時拍照并顯示分辨率等信息，還可通過自動模式自動成像并存儲至數據庫，每次掃瞄成像時間小于10秒
13. RGB成像系統包括成像室（光隔離）、傳送帶及位置傳感器、3個攝像頭、光源及成像分析軟件，標配成像范圍150cm(長)x150cm(寬)x150cm(高)，LED冷白光源（不對植物產生熱效應）
14. 標配USB以太網攝像頭，有效像素4008x2672，像素大小9.0μm，比特分辨率12比特，光量子效率：藍光峰值465nm，綠色峰值540nm，紅色峰值610nm；28mm光學鏡頭，口徑43.2mm，光圈范圍2.8－F16
15. NIR近紅外成像單元：可成像采集1450－1600nm水吸收波段，以反映植物水分狀況，在供水充沛情況下表現出高NIR吸收值，干旱脅迫情況下則表現出高NIR反射，NIR假彩色成像可以通過軟件反映和分析植物水分狀況
16. 高光譜成像單元包括光隔離成像測量室、自動開啟關閉門、傳送帶、PLC控制自動移動聚焦鏡頭包括SWIR和VNIR鏡頭、光源、成像分析系統等，VNIR鏡頭波段380nm－1000nm，光圈F/0.2，縫隙寬度25μm，縫隙長度18mm，幀速12－236 fps；SWIR鏡頭波段900－2500nm，光圈F/0.2，縫隙寬度25μm，縫隙長度18mm，幀速60或100 fps，視野150x100cm
17. 用戶可通過實驗程序選擇SWIR成像、VNIR成像或兩個鏡頭全波段成像，每個鏡頭成像時間分別為15秒
18. 熱成像單元：分辨率640x480像素，溫度范圍20－120°C，靈敏度NETD<0.05°C@30°C/50mK，成像面積可達150x150cm
19. 可選配人工氣候室，植物生長面積9.5m2，生長高度2.0m，溫度穩定性±1°C，430nm－730nm白色和IR LED 光源，1000μmol/m2/s（距離植物100cm高度的光強）,可預設自動光照周期動態，
20. 系統控制與數據采集分析系統：
? 用戶友好的圖形界面
? 用戶定義、可編輯自動測量程序（protocols）
? MySQL數據庫管理系統，可以處理擁有上千萬條記錄的大型數據庫，支持多種存儲引擎，相關數據自動存儲于數據庫中的不同表中
? 植物編碼注冊功能：包括植物識別碼、所在托盤的識別碼等存儲在數據庫中，測量時自動提取自動讀取條形碼或RFID標簽
? 觸摸屏操作界面，在線顯示植物托盤數量、光線強度、分析測量狀態及結果等，輕松通過軟件完全控制所有的機械部件和成像工作站
? 可用默認程序進行所有測量，也可通過開發工具創建自定義的工作過程，或者手動操作LED光源開啟或關閉、RGB掃面成像、葉綠素熒光成像、稱重及澆灌等
? 實驗程序（Protocols）具備起始鍵、終止鍵、暫停鍵
? 可根據實驗需求自動控制植物樣品的移動和單一成像站的激活
? 可提供3個相機視角的RGB數字生長分析，包含閾值分析和顏色分析
? 對于葉綠素熒光成像圖片，軟件可批量進行淬滅參數分析，包含了在背景去除圖像上用戶感興趣區域和像素值的平均。分析數據以原始圖像和分析數據的形式存儲在數據庫中。
? 對FIR熱成像圖，16位圖可直接導出到MATLAB或通過軟件生成溫度分布的假彩圖像。
部分用戶：
1. 國際水稻研究所（菲律賓）The International Rice Research Institute, Los Banos Philippines
2. 澳大利亞聯邦科學與工業研究組織植物表型組學中心The CSIRO Plant Phenomics Center, Canberra, Australia
3. 澳大利亞國立大學The Australian National University, Canberra. Australia
4. 孟山都公司（美國）Monsanto Corporation, St. Louis, USA.
5. 杜邦先鋒國際良種公司Pioneer-Dupont, Des Moines, Iowa
6. 巴斯夫公司Metanomics（柏林）Metanomics (BASF), Berlin, GDR
7. 巴斯夫公司CropDesign（比利時）CropDesign (BASF), Nevele, Belgium
8. 美國合成基因公司Synthetic Genomics, La Jolla, USA
9. Palacky 大學Palacky University Olomouc, Czech Republic
10. Masaryk 大學Masaryk University Brno, Czech Republic
產地：歐洲
北京易科泰生態技術有限公司
2021-08-23
乾立智能熱成像測溫機器人
深圳鵬翔智明光電科技有限公司
2021-08-23
Si基GaN功率半導體及其集成技術
隨著便攜式電子設備的快速發展，將微型電子設備運用到可穿戴設備或者作為生物植入物的可行性越來越大。用柔性電子器件來替代傳統的硬質電子器件的重要性也愈加凸顯，如何解決柔性電子設備的儲能問題，是實現這些可能性的重要因素之一。 本成果設計并制備了一種新型柔性微型超級電容器，其具有制備工藝簡單，成本較低，適用于各種粉末狀電極材料等特點。
電子科技大學
2021-04-10
垃圾焚燒飛灰填埋成套技術集成
垃圾焚燒飛灰處理達標后在衛生填埋場分區處置是今后我國發達地區飛灰處置的主流途徑，這類填埋場的污染形成途徑、強度與控制方法均與傳統原生垃圾填埋場不同，現有填埋場污染控制技術從環境和經濟角度均不適用，亟需高效的控制技術。本項目依據處理后焚燒飛灰填埋的污染衍生途徑，發展控制處理飛灰填埋作業中黏附作業機械、風吹飄散的飛灰顆粒化技術；同步集成飛灰溶解性鹽分緩釋技術；發展雨水近零滲入的處理飛灰填埋作業技術。依據所集成的飛灰填埋前處理和作業技術，進行現場運行驗證及條件優化試驗。項目旨在發展既能夠提高填埋場污染控制的效果，也能改善污染控制的經濟條件的集成技術；而且同步開展現場應用驗證試驗，使成果具備推廣應用的條件。通過推廣應用可以為焚燒飛灰填埋場的運行提供支撐條件。 同濟大學固體廢物處理與資源化研究所，近5年來已主持承擔和完成國家973計劃課題、863計劃課題、國家自然科學基金面上/青年項目、國家863和科技支撐計劃、國家重大科技專項子課題項目等20余項；相關成果分別獲國家級科技獎勵二等獎和省部級科技獎勵一等獎、二等獎和三等獎多項；擁有授權中國發明專利40項。在長期的固體廢物處理與資源化利用技術研究發展中，已積累了扎實的研究基礎，特別是在生活垃圾填埋和焚燒方向，分別承擔了國家973計劃課題（可燃固體廢棄物熱轉化過程中重金屬的排放控制及關鍵污染物的協同脫除（編號2011CB201504），城市固廢物-化-生相變及污染物產生（編號2012CB719801）），完成了國家863計劃：城市生活垃圾生態填埋成套技術與設備（編號2001AA644010）、城市生活垃圾生態填埋成套技術及示范（編號2003AA644020），國家科技支撐計劃：低成本可控制生活垃圾填埋關鍵技術（編號2006BAJ04A06-05）等10余項課題（子課題）的研究。 常州市生活廢棄物處理中心是國內較早開展處理后達標焚燒飛灰在衛生填埋場處置的單位；在數年的實際運行中，面臨了滲濾液收集管道阻塞等問題，也通過與同濟大學的合作，探索了解決問題的方法，積累了一系列實用技術。目前，該中心二期續建工程已施工完畢，即將投入運行，正是集成各項新技術，開展試驗研究的有利時機。為利用有利條件，發展行業共性技術，同濟大學將聯合該中心開展項目研究。
同濟大學
2021-04-11
Si基GaN功率半導體及其集成技術
電子科技大學功率集成技術實驗室（Power Integrated Technology Lab.-PITEL）自2008年就已經開展Si基GaN(GaN-on-Si)功率器件的研究，是國內最早開展GaN-on-Si功率半導體技術研究的團隊。近年來在分立功率器件如功率整流器、增強型功率晶體管及其集成技術方面取得了突出的研究成果。2008年在被譽為“器件奧林匹克”的國際頂級會議IEDM上報道了GaN-on-Si開關模式Boost轉換器，國際上首次實現了GaN-on-Si單片集成增強型功率晶體管和功率整流器
電子科技大學
2021-04-10
數模混合集成電路設計產品
模數轉換器（ADC）芯片，是絕大多數電子系統中必不可少接口部件，進行了高速ADC結構、高性能運算放大器、高速采樣保持、高精度基準電壓源等方面的研究與設計，已經完成了10位40MSPS的高速高精度ADC芯片的色伙計與流片。
東南大學
2021-04-10
鎂鋰合金及其集成零件成型
鎂鋰合金及其復合材料具有高的比強度和比剛度、優良的減震性能和電磁屏蔽性能，在航空、航天、武器、單兵裝備、3C產品等領域有著廣闊的應用前景。 本項目研制了鎂鋰基合金及其復合材料的設計技術、熔煉技術、成型工藝和表面處理技術，設計開發了具有超輕（密度約為1.5g/cm3）、高強（抗拉強度200-300MPa）、高模量（70-100GPa）、高穩定性的稀土金屬間化合物增強Mg-Li基復合材料，建立了鎂鋰合金及其復合材料全鏈條中試制備平臺，部分產品樣品已經在航空航天、單兵裝備等領域獲得試用。
北京航空航天大學
2021-04-10
集成生物信息/藥物信息服務平臺及應用
藥物作用潛在靶標的識別對于早期藥物分子的研發、安全性評價和老藥新用等領域都有著非常重要的意義，但是受制于通量、精度和費用的影響，實驗手段的應用難以廣泛開展。作為一種快速而低成本的手段，計算機輔助的靶標識別算法的開發正在受到越來越多的重視，發展快速、精確的靶標識別預測方法對于靶向性藥物開發、藥物—靶標相互作用網絡圖譜的構建和 小分子調控網絡的分析都具有十分重要的意義。 本項目主要是綜合利用化學信息學和生物信息學技術，整合現有藥物及其作用途徑和調控網絡的信息，構建藥物效應圖譜。包括藥物及具有生物活性數據庫的建立；藥物靶標及調控網絡信息數據庫的建立、整合及注釋；藥物作用靶標和調控網絡預測分析方法和技術的發展；建立了一個技術先進、具有自主知識產權的集成藥物設計、化學信息、靶標預測、藥物調控通路信息的藥物信息服務平臺系統。
華東理工大學
2021-02-01
城市污泥干化焚燒資源化集成技術
城市污泥含有大量的水分，并含有大量有機物、豐富的氮、磷等營養物、重金屬以及各種致病微生物，污泥處理處置問題解決不好，可能造成大范圍的二次污染問題。國家《“十二五”全國城鎮污水處理及再生利用設施建設規劃》要求福建省在12五期間新增干污泥處置規模高達14.4萬噸/年。《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術政策（試行）》（環境保護部2010年第26號公告）指出：“在有條件的地區，鼓勵污泥作為低質燃料在火力發電廠焚燒爐、水泥窯或磚窯中混合焚燒”。污泥干化后在燃煤鍋爐協同焚燒是一種因地制宜、節能減排的污泥無害化處置方式，在土地資源缺乏的地區具有較好的適用性。
本項目利用電廠排放的煙氣余熱和低品位蒸汽對含水率為80%的城市濕污泥進行干化處理（流化床干化技術）、干污泥投入鍋爐進行焚燒，污泥能源資源回收利用發電、污泥焚燒產生的灰渣用于生產水泥，并對污泥焚燒的煙氣進行凈化處理，實現污泥的無害化和資源化處置。
集美大學
2021-04-29
一種高密度集成光波導
發明(設計)人：李濤, 宋萬鴿, 祝世寧。本發明涉及一種高密度集成光波導。所述光波導設于波導襯底上，包括：多根彎曲波導；以所述彎曲波導的彎曲方向為y軸，以光的傳播方向為x軸建立直角坐標系；且基于所述直角坐標系，所述彎曲波導沿著所述傳播方向在所述彎曲方向上周期性彎曲；多根彎曲波導沿著所述y軸方向平行排列，且所述彎曲波導與所述y軸方向相互垂直，形成彎曲波導陣列；通過調節所述彎曲波導之間的耦合系數實現所述光波導的光波導信號傳輸功能或者光波導定向耦合功能。本發明所提供的光波導擺脫了高密度集成下對波導間距、波長等參數的敏感性和依賴性，因此具有結構魯棒性和寬帶特性。
南京大學
2021-04-10