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温室管理系统— 随机传送方案与传送带布局方案
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介绍 全自动温室中植株的随机摆放可以更换植株位置，有助于植株在正常的生长条件下生长发育。传送带的 布局方式对于随机模式的影响非常重要。传送带可以组装并具备高度灵活性，这样就可以满足用户特殊 的布局要求与植株换位方案，当然这也需要考虑温室的布局与试验对象。本文着重介绍了传送带与其相 应植株换位方案的特点与条件。
温室中的传送带布局方案 总之，温室的方向与大小需要确定，只是至少也要在传送带组装之前确定下来。否则，在计划最早期就 要开始考虑传送带的特殊要求，因为传送带大小与类型的确定可以大幅减少成本，并使可测定植株数量 最大化。因为最佳布局方案取决于许多因素，所以如果打算为新的或者已有的温室装配传送带，请尽早 与 LemnaTec 公司联系。 下文的模式图说明了几个布局方面的问题，并且忽略了很多变化，比如传送带宽度（10-50cm），植株大 小与盆钵类型等。
图 3：A: 99:1 标准布局；B：50:50 标准布局；C：标准蛇形布局；D：大载重量布局。。除了 D，托盘上的箭头（蓝色） 指明传送方向与植株方向，植株方向始终不变。红色箭头显示植株如何传送至传送带（黑色）与穿梭带（灰色）。
一个基本的布局问题：是否所有的传送带的传送方向一致，同时有一条反向传送带用于换位(称为 99:1 布局方案)，还是一半正向一半反向（这样就不需要反向通道了，所以成为 50:50 布局方案）。对于小型 盆钵（100mm 传送带最大载重量为 2kg），系统也设计了蛇形传送方案。下图列出了不同方案的所有特 点与优点。
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表 1：不同传送带的特点
全部换位所有时间最短
99:1 传送带换位需要反向的传送 带（时间适中）
蛇形传送 全部换位：缓慢，稳定的在 固定位置传送
植株在转换不同停车带时
除了反向传送时候，植株都保
会转向 180 度，在大载重带
持同一方向；在大载重带上时
上时方向不会改变
方向不会改变
植株在转换不同停车带时 会转向 180 度，只有在双带 传送时，角度改变才最小
一次循环中，植株经过两次
一次循环中，植株只经过一次
称重/灌溉站
称重/灌溉站
需要另外传送带传送植株
所有传送带都可以进入成像 站，保证植株移动距离最小
50:50
进入成像站
可以任意选择随机布局的 位置变化数量，除非需要进
一次循环中，植株可以经过 任何数量的称重/灌溉站
所有植株都需要经过所有 位置后才能进入成像站
可以任意选择随机布局的位 随机布局需要频繁传送 置变化数量（最低移动距离）
行另外的灌溉与成像
随机模式：
随机模式：
随机模式：
1.完全随机
1.完全随机
1.连续蛇形
2.半列
2.半列
2.半列蛇形传送带
3.整列
3.整列 4.第一植物系统布局
3.整列蛇形传送带 4.蛇形双带
4.第一植物系统布局
传送区域概念 传送区域是 99:1 或者 50:50 布局的专用方案，可以获得植株的最大种植密度，虽然叶片会产生彼此重叠， 但是这种重叠对叶片的伤害非常小。选择该区域，只能使用非常专业的随机方案（第一植物系统品牌）。 99:1 布局方案如下图所示，50:50 与大载重量布局与此类似。
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图 5：传送区域的 99:1 式布局。两个中止处(红点)和第二列队定位确保了叶片的重叠最小化及少受伤。通常首先移出第一 队列(每两个植株，再运出第二队列)，从而减少了机械性损伤。以相反的方向布满通道，首先布满空载通道。后面通道有 很大的空间以避免任何机械性损伤。更多细节，请参考传送区域一章。
为了使温室或者培养箱中的植株种植密度最大化，系统提供了两种用盆钵完全覆盖的方法。只要植株不 会伸出来，所有的布局方案都会使用探出车对，对于浅色的小型植株比如拟南芥，可以选择带间距为 19cm 的 100mm 传送带的蛇形传送模式，这可以实现一盆多株传送。使用 200mm 传送带也可以完全覆盖。 对于直径在 40-50cm 的大型植株，需要安装盆钵载重为 30kg 的大载重量传送带。此传送带使用特殊的 传送车与转移系统，不会使植株转向，并且特别适用于在传送区域上运行。
图 3：延伸车（左）宽超过长，可以单车携带多个植株。大载重传送带（右）基本为方形。这两套系统可以实现温室或者 培养箱空间的全部利用。
安装在传送带上的成像单元
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成像单元既可以与传送单元并排放置也可以放置在停止带移动的右侧。根据温室大小与带间设计距离， 不同的方向在技术规格（马达数量，传送带长度等等）与生物观点上存在不同的优势与不足。
图 4：成像单元与传送带平行（A）或者垂直（B），都适用于 99:1 与 50:50 布局方案。培养箱中的蛇形布局方案（C） 包括一个气候调节装置可以把生长箱的气候条件与在生长区域外面的城乡区域隔离。这些所有的方案中，都设计了独立 的成像回路，帮助植株回到温室的传送系统上。
传送带相对太阳的方向 南北方向的传送带在两边都可以获得比较均匀的自然光，午时来自旁边植株的遮蔽会多一点。东西方向 的传送带遮阴少一些（至少只要不使用最大密度传送带），但是植株往往只能受到一侧的光照，尤其是 99:1 布局方案。
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图 5：传送带相对太阳的方向。根据传送带的方向与布局，以及带间距离的不同，遮蔽与主要光照也会不同。
随机模式 完全随机+连续蛇形模式 在 50:50 布局方案中，两个植株可以在任意两队间换位。在 99:1 布局方案中，植株进入反向带是随机的， 回到传送带也是随机的。为了减少不可控时间步骤，在相连传送带上植株的数量减少到最小量。用于蛇 形布局的随机模式是靠所有植株的逐步传送完成的。它们会在转向并经过所有的位置，所以这里称之为 连续蛇形模式。
图 6：随机模式；A.99:1：植株的选择与送回都是随机的，完全随机混合；B.50:50 不同队列间植株交换，完全随机缓和； C.蛇形：同一时间所有植株逐位变动。
整列+半列蛇形模式 即使很多传送车都在同一列，每列中一半的传送车都也可以进行换位，这对于运送较宽的车到中间位置 非常有用。另外，同时会改变队列进入所有的一半队列。
图 7：一半队列模式；A.99:1：半列出，半列回；B：50:50：半列在队列间互换位置；C：蛇形：半列车会很快移动到下 一列并等待下一次传送。
整列+整列蛇形模式 在同一时间，两列车会整列移动与停止。在蛇形布局中，所有的车队都整列移动。
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图 8：整列模式；A.99：1 整列出，整列回；B：50:50：两列间进行整列换位；C：蛇形：所有列都同步移动并停车。
第一植物系统+双列蛇形 每列头车先出，回队列时依然是原来的队列或者被替换的队列，这样可以平衡较宽的队列。然而，本地 植株仍旧不变。系统性运输实现了这些方案在传送区域单元的应用。对于蛇形模式，定位植株的最系统 性方法就是每次移动两列长度以减少向光性差异（与生长箱单元无关）。配合传送区域使用第一植物系 统非常必要，因为这是传送非单列最快的方法（）。
图 9：第一植物系统;A.99:1 每列头车出，回原位或者替换位；B.50:50：每列头车出，回原位，队列到中间或者外部； C.蛇形：半列迅速进入空位，半列不动。
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表 2：随机布局方案的特点（+可行，-不可行）
完全 随机
半列
整列
第一 植物 系统
++
+
-
+
--
+
++
++
-
+
++
-
-
+
++
+
-
-
-
+（蛇 形-）
-
-
-
++
++
+
--
++
-
+
++
++
-
-
+
++
在停车处换列 邻近植株恒定，可能使用点设计统计学分析
长时间停车可换成短时间传送或者因为车的撞击造成的冲击胁迫 顺排队列邻近植株不变 并排队列邻近植株不变 传送区域是否可用
列队首尾植株进入到中间位置
灌溉/成像时，顺序不变 不同位置的所有植株同步停车。
结论 LemnaTec 可以为各种植物材料，各种温室要求以及多种科研需要提供不同的传送带布局方案。根据不同 的布局方案，可以选择不同的随机模式，其特点如上图所示。根据系统大小与研究目的的不同，最佳布 局方案与随机传送方案也会有所不同。LemnaTec 可以提供高度灵活的系统以满足各种试验的特殊要求。
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