[發(fā)明專(zhuān)利]一種植物實(shí)驗(yàn)材料培養(yǎng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711038781.3
• 申請(qǐng)日: 2017-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107646441B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚宏芹;高昌勇;劉興坦
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 菏澤學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): A01G9/16
• 分類(lèi)號(hào): A01G9/16;A01G7/04;A01G7/02;G06F17/14;G06F17/16
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1.一種植物實(shí)驗(yàn)材料培養(yǎng)裝置，其特征在于，包括透明殼體，所述殼體具有上下兩部分，上殼體的底面開(kāi)口并與下殼體連通，上殼體的頂面上設(shè)置有二氧化碳存儲(chǔ)箱、氧氣存儲(chǔ)箱、水箱以及若干培養(yǎng)液箱，所述上殼體的頂面上還具有開(kāi)孔，所述二氧化碳存儲(chǔ)箱以及氧氣存儲(chǔ)箱分別連通有進(jìn)氣管，兩個(gè)進(jìn)氣管分別通過(guò)所述開(kāi)孔伸入所述殼體內(nèi)，所述進(jìn)氣管與其所穿過(guò)的開(kāi)孔之間設(shè)置有第一密封裝置，所述進(jìn)氣管進(jìn)入所述殼體內(nèi)的部分上設(shè)置有電磁閥；所述下殼體內(nèi)水平設(shè)置有培養(yǎng)托盤(pán)，所述培養(yǎng)托盤(pán)內(nèi)裝有帶植物體的培養(yǎng)基質(zhì)，所述培養(yǎng)托盤(pán)上方設(shè)置有若干噴頭以及若干植物燈，每個(gè)噴頭設(shè)置有數(shù)量等于水箱與培養(yǎng)液箱數(shù)量之和的若干組噴嘴，每個(gè)噴頭的若干組噴嘴分別與水箱和所述若干培養(yǎng)液箱通過(guò)水流管連通，每條所述水流管上設(shè)置有第一微型泵；所述培養(yǎng)托盤(pán)下方設(shè)置有液體池，所述液體池分割成若干盛液區(qū)，所述若干盛液區(qū)用于盛裝不同種類(lèi)的液體；還包括與所述盛液區(qū)數(shù)量相同的若干吸管，所述若干吸管均有一端伸入所述植物培養(yǎng)基質(zhì)中，所述若干吸管各自的另一端分別伸入所述若干盛液區(qū)的液體內(nèi)，每個(gè)所述吸管上設(shè)置有第二微型泵；所述培養(yǎng)基質(zhì)包含重金屬成分；所述控制器開(kāi)啟所述第一微型泵，以使所述噴頭向所述植物體噴淋所述培養(yǎng)液箱內(nèi)的培養(yǎng)液；所述控制器開(kāi)啟所述第二微型泵，以使所述盛液區(qū)內(nèi)的培養(yǎng)液沿所述吸管注入所述培養(yǎng)基質(zhì)，通過(guò)噴淋所述培養(yǎng)液和注入所述培養(yǎng)液以進(jìn)行重金屬污染修復(fù)實(shí)驗(yàn)；

所述殼體的某一側(cè)面可打開(kāi)，且該側(cè)面的邊緣設(shè)置有第二密封裝置，當(dāng)該側(cè)面關(guān)閉后，所述第二密封裝置密封所述殼體；所述殼體側(cè)面開(kāi)設(shè)有若干通氣孔，每個(gè)通氣孔均設(shè)置有電動(dòng)擋板；

所述植物培養(yǎng)基質(zhì)內(nèi)設(shè)置有營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)器，所述下殼體內(nèi)還設(shè)置有光線檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器、濕度檢測(cè)器、二氧化碳檢測(cè)器、氧氣檢測(cè)器、溫度調(diào)節(jié)裝置以及攝像裝置；

所述下殼體側(cè)面上鑲嵌有控制器，所述控制器與其所鑲嵌的下殼體側(cè)面之間設(shè)置有第三密封裝置；所述控制器位于所述下殼體外的部分上設(shè)置有觸摸顯示屏和按鍵，所述控制器內(nèi)置有存儲(chǔ)模塊和無(wú)線通訊模塊；所述電磁閥、電動(dòng)擋板、植物燈、微型泵均與所述控制器有線或無(wú)線連接，所述營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)器、光線檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器、濕度檢測(cè)器、二氧化碳檢測(cè)器、氧氣檢測(cè)器、溫度調(diào)節(jié)裝置以及攝像裝置也均與所述控制器有線或無(wú)線連接；

所述營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)器的數(shù)字調(diào)制信號(hào)x(t)的分?jǐn)?shù)低階模糊函數(shù)表示為：

其中，τ為時(shí)延偏移，f為多普勒頻移，0＜a，b＜α/2，x^*(t)表示x(t)的共軛，當(dāng)x(t)為實(shí)信號(hào)時(shí)，x(t)^p＝|x(t)|^psgn(x(t))；當(dāng)x(t)為復(fù)信號(hào)時(shí)，[x(t)]^p＝|x(t)|^p-1x^*(t)；

所述濕度傳感器對(duì)接收信號(hào)s(t)進(jìn)行非線性變換，按如下公式進(jìn)行：

其中A表示信號(hào)的幅度，a(m)表示信號(hào)的碼元符號(hào)，p(t)表示成形函數(shù)，f_c表示信號(hào)的載波頻率，表示信號(hào)的相位，通過(guò)該非線性變換后得到：

所述溫度傳感器接收信號(hào)的信號(hào)模型表示為：

r(t)＝x₁(t)+x₂(t)+…+x_n(t)+v(t)

其中，x_i(t)為時(shí)頻重疊信號(hào)的各個(gè)信號(hào)分量，各分量信號(hào)獨(dú)立不相關(guān)，n為時(shí)頻重疊信號(hào)分量的個(gè)數(shù)，θ_ki表示對(duì)各個(gè)信號(hào)分量載波相位的調(diào)制，f_ci為載波頻率，A_ki為第i個(gè)信號(hào)在k時(shí)刻的幅度，T_si為碼元長(zhǎng)度；

所述控制器利用含有M個(gè)陣元的陣列天線接收來(lái)自溫度傳感器、濕度傳感器、土壤基質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分檢測(cè)器傳輸?shù)男盘?hào)，對(duì)每一路接收信號(hào)進(jìn)行采樣，得到采樣后的M路離散時(shí)域混合信號(hào)

對(duì)M路離散時(shí)域混合信號(hào)進(jìn)行重疊加窗短時(shí)傅里葉變換，得到M個(gè)混合信號(hào)的時(shí)頻域矩陣其中P表示總的窗數(shù)，N_fft表示FFT變換長(zhǎng)度；在步驟二中，(p，q)表示時(shí)頻索引，具體的時(shí)頻值為這里N_fft表示FFT變換的長(zhǎng)度，p表示加窗次數(shù)，T_s表示采樣間隔，f_s表示采樣頻率，C為整數(shù)，表示短時(shí)傅里葉變換加窗間隔的采樣點(diǎn)數(shù)，C＜N_fft，且K_c＝N_fft/C為整數(shù)，也就是說(shuō)采用的是重疊加窗的短時(shí)傅里葉變換；

對(duì)得到的跳頻混合信號(hào)時(shí)頻域矩陣進(jìn)行預(yù)處理；

利用聚類(lèi)算法估計(jì)每一跳的跳變時(shí)刻以及各跳對(duì)應(yīng)的歸一化的混合矩陣列向量、跳頻頻率；在p(p＝0，1，2，…P-1)時(shí)刻，對(duì)表示的頻率值進(jìn)行聚類(lèi)，得到的聚類(lèi)中心個(gè)數(shù)表示p時(shí)刻存在的載頻個(gè)數(shù)，個(gè)聚類(lèi)中心則表示載頻的大小，分別用表示；對(duì)每一采樣時(shí)刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚類(lèi)算法對(duì)進(jìn)行聚類(lèi)，同樣可得到個(gè)聚類(lèi)中心，用表示；對(duì)所有求均值并取整，得到源信號(hào)個(gè)數(shù)的估計(jì)即：

找出的時(shí)刻，用p_h表示，對(duì)每一段連續(xù)取值的p_h求中值，用表示第l段相連p_h的中值，則表示第l個(gè)頻率跳變時(shí)刻的估計(jì)；根據(jù)估計(jì)得到的以及第四步中估計(jì)得到的頻率跳變時(shí)刻估計(jì)出每一跳對(duì)應(yīng)的個(gè)混合矩陣列向量具體公式為：

這里表示第l跳對(duì)應(yīng)的個(gè)混合矩陣列向量估計(jì)值；估計(jì)每一跳對(duì)應(yīng)的載頻頻率，用表示第l跳對(duì)應(yīng)的個(gè)頻率估計(jì)值，計(jì)算公式如下：

根據(jù)估計(jì)得到的歸一化混合矩陣列向量估計(jì)時(shí)頻域跳頻源信號(hào)；

對(duì)不同跳頻點(diǎn)之間的時(shí)頻域跳頻源信號(hào)進(jìn)行拼接；估計(jì)第l跳對(duì)應(yīng)的個(gè)入射角度，用表示第l跳第n個(gè)源信號(hào)對(duì)應(yīng)的入射角度，的計(jì)算公式如下：

表示第l跳估計(jì)得到的第n個(gè)混合矩陣列向量的第m個(gè)元素，c表示光速；判斷第l(l＝2，3，…)跳估計(jì)的源信號(hào)與第一跳估計(jì)的源信號(hào)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，判斷公式如下：

其中m_n^(l)表示第l跳估計(jì)的第m_n^(l)個(gè)信號(hào)與第一跳估計(jì)的第n個(gè)信號(hào)屬于同一個(gè)源信號(hào)；將不同跳頻點(diǎn)估計(jì)到的屬于同一個(gè)源信號(hào)的信號(hào)拼接在一起，作為最終的時(shí)頻域源信號(hào)估計(jì)，用Y_n(p，q)表示第n個(gè)源信號(hào)在時(shí)頻點(diǎn)(p，q)上的時(shí)頻域估計(jì)值，p＝0，1，2，....，P，q＝0，1，2，...，N_fft-1，即：

根據(jù)源信號(hào)時(shí)頻域估計(jì)值，恢復(fù)時(shí)域跳頻源信號(hào)；對(duì)每一采樣時(shí)刻p(p＝0，1，2，…)的頻域數(shù)據(jù)Y_n(p，q)，q＝0，1，2，…，N_fft-1做N_fft點(diǎn)的IFFT變換，得到p采樣時(shí)刻對(duì)應(yīng)的時(shí)域跳頻源信號(hào)，用y_n(p，q_t)(q_t＝0，1，2，…，N_fft-1)表示；對(duì)上述所有時(shí)刻得到的時(shí)域跳頻源信號(hào)y_n(p，q_t)進(jìn)行合并處理，得到最終的時(shí)域跳頻源信號(hào)估計(jì)，具體公式如下：

其中，K_c＝N_fft/C，C為短時(shí)傅里葉變換加窗間隔的采樣點(diǎn)數(shù)，N_fft為FFT變換的長(zhǎng)度。