物聯(lián)網(wǎng)孢子捕捉儀分析處理原理

物聯(lián)網(wǎng)孢子捕捉儀是一種利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)真菌孢子監(jiān)測的設(shè)備，能夠通過有效的孢子捕集和分析處理等措施，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和數(shù)字化的真菌孢子監(jiān)測服務(wù)。下面將對物聯(lián)網(wǎng)孢子捕捉儀的工作原理進(jìn)行詳細(xì)介紹。

一、孢子捕集原理

孢子捕集是物聯(lián)網(wǎng)孢子捕捉儀的關(guān)鍵組成部分之一。該設(shè)備采用了空氣泵或旋風(fēng)式進(jìn)樣器制造強(qiáng)固空氣流，在一定的時(shí)間內(nèi)將周邊環(huán)境中懸浮著的真菌孢子粒子吸入其中，并在其收集器上面產(chǎn)生足夠速度使得孢子可以沉積并附著在特殊材質(zhì)小盤上運(yùn)送。小盤內(nèi)添加了涂有黏性薄膜粘合裝置, 使得孢子在靜電糾纏后就會(huì)留接在其表面。空氣污染源較多的區(qū)域或者適應(yīng)花粉收集的設(shè)備則會(huì)嵌入更復(fù)雜的良好受力家具和濾網(wǎng)機(jī)構(gòu)來保證收集時(shí)機(jī)以及過程中的信息整合準(zhǔn)確效益。

二、分析處理原理

得到了一定量的真菌孢子之后，物聯(lián)網(wǎng)孢子捕捉儀會(huì)將其中一部分進(jìn)行圖像或蠕動(dòng)學(xué)監(jiān)測，也會(huì)送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行更進(jìn)一步的稱重、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和成份檢查。這些初始收集的數(shù)據(jù)可以為真菌孢子種群分布結(jié)構(gòu)及演化規(guī)律進(jìn)行跟蹤和研究；而接下來的孢子分類并預(yù)先簡單深度分析, 如利用純離化技術(shù)，執(zhí)行 PCR 檢測技術(shù)和 DNA 密碼階段確認(rèn)等檢測方式, 對于特別關(guān)鍵區(qū)域使用較多顆粒概率計(jì)算和深度訓(xùn)練模型使敏感ssDNAs / RNAs組裝出對于特殊真菌例進(jìn)行快速基因拆解，增強(qiáng)目標(biāo)物檢測性能. 在終監(jiān)測服務(wù)之前, 還需要對于當(dāng)前時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行與歷史記錄比對、將檢測結(jié)果推送到指定用戶位置中, 并作出嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓步】堤崾荆员Ｕ舷嚓P(guān)人群健康與生活安全。

三、物聯(lián)網(wǎng)傳輸原理

物聯(lián)網(wǎng)孢子捕捉儀采用了無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將其內(nèi)部所捕集到的真菌孢子數(shù)據(jù)和圖像、生物單元序列等信息通過Wi-Fi, 3G或4G等網(wǎng)絡(luò)通訊模組進(jìn)行上傳處理。服務(wù)器端利用云計(jì)算技術(shù)，可對所收集的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行批量分析后再進(jìn)行結(jié)果合并和歸類處理，并提供豐富的交互式數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工具來更為精準(zhǔn)地預(yù)警判斷蟲情態(tài)勢和科學(xué)維護(hù)室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生去除對應(yīng)真菌活力因素。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)孢子捕捉儀實(shí)現(xiàn)了智能化的真菌孢子監(jiān)測服務(wù)，促進(jìn)了真菌疫情預(yù)防和生態(tài)環(huán)境的保障。而針對于其進(jìn)一步升級(jí)開發(fā)方面可能會(huì)著重于降低零件成本以及優(yōu)化識(shí)別速度與效驗(yàn)性能，以便推廣普及，應(yīng)用于更多生活場景中從而將服務(wù)更好的融入社會(huì)之中。

智能孢子捕捉分析儀功能介紹

      √孢子設(shè)備內(nèi)部需要有橫向及縱向雙軸電機(jī)，且電機(jī)是否使能可設(shè)置，且有密碼保護(hù)功能;

　　√內(nèi)置載玻片，載玻片可累計(jì)顯示當(dāng)前使用程度，當(dāng)載玻片即將用完時(shí)，平臺(tái)可到期提醒載玻片更換時(shí)間，載玻片可手動(dòng)清零，且清零有密碼保護(hù)，載玻片可手動(dòng)替換。

　　√界面可實(shí)時(shí)顯示載玻片單次采樣進(jìn)度;

　　√可從界面設(shè)定工作模式：分為自動(dòng)與手動(dòng)兩種模式;

　　√孢子設(shè)備內(nèi)有高分辨率顯微鏡，可以清晰拍攝顯示5~100um孢子。

　　√孢子捕捉儀經(jīng)過特殊風(fēng)道氣流循環(huán)設(shè)計(jì)，進(jìn)出風(fēng)口形成風(fēng)道，確保空氣的流通性，有效降低采集重復(fù)率，縮短了采樣時(shí)間，提高了采集效率，單次采樣可設(shè)置吸氣口采樣時(shí)間。

　　√可任意設(shè)定工作時(shí)間，任意設(shè)定采樣頻率;

　　√孢子捕捉儀內(nèi)置10.4寸高清大屏顯示，windows操作系統(tǒng)，具有良好的人機(jī)交互界面。支持本地查看拍攝照片、配置設(shè)備參數(shù)、控制設(shè)備等功能

　　√統(tǒng)計(jì)分析：采用云服務(wù)器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對病菌孢子圖片的人工統(tǒng)計(jì)與分析，可實(shí)時(shí)人工遠(yuǎn)程查看確認(rèn)，縮短了預(yù)測預(yù)報(bào)周期

　　√支持與服務(wù)器自動(dòng)校時(shí)

使用便攜式孢子捕捉儀有什么明顯的好處？

1、減輕工作人員的工作強(qiáng)度

在沒有應(yīng)用便攜式孢子捕捉儀測報(bào)病害之前，均是人工前往病害發(fā)生地進(jìn)行調(diào)查的，將發(fā)現(xiàn)的病害記錄到筆記本上，然后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，不僅僅工作量大，而且效率也是低的，嚴(yán)重影響了病害測報(bào)的水平。而便攜式孢子捕捉儀是自動(dòng)對孢子進(jìn)行捕捉的，不僅減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了測報(bào)的水平，更好的為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

2、提高病害測報(bào)的準(zhǔn)確性和效率    

在以往的工作中，人工操作存在很大的弊端，容易產(chǎn)生誤差和效率低下，而將便攜式孢子捕捉儀應(yīng)用到病害調(diào)查統(tǒng)計(jì)中，可以很好的解決這個(gè)問題，為病害提供準(zhǔn)確有效的測報(bào)，有利于正確指導(dǎo)農(nóng)民對病害進(jìn)行防治。

3、便于數(shù)據(jù)保存與分析

病害種類繁多而且復(fù)雜，因此病害調(diào)查統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)是非常龐大的，采用人工方式調(diào)查不利于對病害進(jìn)行分析，而便攜式孢子捕捉儀可隨時(shí)捕捉孢子，植保人員完全可以將采集的孢子帶入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究分析，如此，數(shù)據(jù)的保存與分析等工作將得到很好地開展。智能孢子捕捉儀是一種用于監(jiān)測空氣中微生物孢子的設(shè)備，其具有便攜、有效、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測、病菌檢測、環(huán)境衛(wèi)生等領(lǐng)域。本文將詳細(xì)介紹智能孢子捕捉儀的使用方法。

前期準(zhǔn)備

在使用智能孢子捕捉儀之前，需要進(jìn)行一些前期準(zhǔn)備工作。首先，需要準(zhǔn)備好智能孢子捕捉儀本身和其它配件，如空氣采樣器、濾膜、培養(yǎng)基、計(jì)數(shù)器等。其次，需要對智能孢子捕捉儀進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)，以確保其正常運(yùn)行和準(zhǔn)確性。需要選擇合適的采樣位置和時(shí)間，以保證采樣結(jié)果的代表性和可比性。

采樣操作

在進(jìn)行采樣操作時(shí)，需要按照以下步驟進(jìn)行：

步驟一：將智能孢子捕捉儀連接到空氣采樣器上，并將采樣器插入采樣位置。

步驟二：按照設(shè)備說明書的要求設(shè)置采樣參數(shù)，如采樣時(shí)間、采樣流量、濾膜類型等。

步驟三：啟動(dòng)智能孢子捕捉儀，開始采樣。

步驟四：在采樣結(jié)束后，將空氣采樣器從采樣位置取下來，并將采樣器與智能孢子捕捉儀分離。

步驟五：將濾膜從采樣器中取出，并將其放入培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)。

數(shù)據(jù)分析

在完成采樣操作后，需要對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以得出空氣中微生物孢子的數(shù)量和種類。數(shù)據(jù)分析的步驟如下：

步驟一：將培養(yǎng)基中的濾膜進(jìn)行計(jì)數(shù)，得出空氣中微生物孢子的數(shù)量。

步驟二：將計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，得出微生物孢子的種類和分布情況。

步驟三：將結(jié)果與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，評估空氣質(zhì)量和衛(wèi)生狀況。

維護(hù)和保養(yǎng)

為了保證智能孢子捕捉儀的正常運(yùn)行和準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行定期的維護(hù)和保養(yǎng)。具體操作如下：

步驟一：定期清潔設(shè)備，包括空氣采樣器、濾膜、培養(yǎng)基、計(jì)數(shù)器等。

步驟二：定期校準(zhǔn)設(shè)備，包括校準(zhǔn)采樣流量、濾膜重量、計(jì)數(shù)器靈敏度等。

步驟三：定期更換配件，包括空氣采樣器、濾膜、培養(yǎng)基等。

步驟四：定期更新軟件，以保證設(shè)備的兼容性和穩(wěn)定性。

總之，智能孢子捕捉儀是一種用于監(jiān)測空氣中微生物孢子的設(shè)備，其使用方法包括前期準(zhǔn)備、采樣操作、數(shù)據(jù)分析和維護(hù)保養(yǎng)等步驟。在使用智能孢子捕捉儀時(shí)，需要注意設(shè)備的校準(zhǔn)和配件的更換，以保證其正常運(yùn)行和準(zhǔn)確性。同時(shí)，也需要注意采樣位置和時(shí)間的選擇，以保證采樣結(jié)果的代表性和可比性。

孢子捕捉儀對園林植物病害的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

 捕捉病菌種類及其比率 根據(jù)各常見氣傳病菌分生孢子的形態(tài)變化，在捕捉孢子的顯微照片上識(shí)別各種分生孢子。試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)站點(diǎn)的儀器捕捉孢子總數(shù)為6207個(gè)，病菌孢子主要種類有白粉病菌分生孢子、葉斑病菌交鏈孢、平臍蠕孢；少數(shù)為殼二孢、霜霉病菌孢子囊、鐮刀菌孢子，以及其他因圖片分辨率較低而不鑒定的病菌孢子。白粉病菌分生孢子、葉斑病菌交鏈孢、平臍蠕孢和其他孢子比率分別為72%、24.4%、2.9%、0.7%。2臺(tái)儀器均設(shè)置在觀測試驗(yàn)站平坦空地上，間隔距離大約100m，2個(gè)采集點(diǎn)各種病菌位次一致，優(yōu)勢種都是白粉病菌分生孢子，2位為葉枯病菌，平臍蠕孢位居3（表1）。孢子捕捉儀設(shè)置點(diǎn)周圍觀察病害發(fā)生情況，主要有黃櫨白粉病、平枝荀子葉斑病、月季黑斑病等，捕捉的孢子種類與病原菌分生孢子基本一致，能一定程度上反映監(jiān)測區(qū)域病害發(fā)生情況，但是病害發(fā)生發(fā)展情況仍缺乏完整的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，下一步仍需開展相關(guān)工作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

 捕捉孢子數(shù)量和消長動(dòng)態(tài) 通過白粉病菌分生孢子的統(tǒng)計(jì)數(shù)量和動(dòng)態(tài)分析，2個(gè)設(shè)置點(diǎn)的白粉病孢子的數(shù)量，在9月15日至10月20日觀測期間，均呈上升趨勢。捕獲孢子的數(shù)量在10月中下旬出現(xiàn)驟升，其中孢子捕捉儀A在10月19日單日捕獲量達(dá)418個(gè)，孢子捕捉儀B在10月20日單日捕獲量達(dá)340個(gè)。

 統(tǒng)計(jì)葉斑病菌交鏈孢數(shù)量和動(dòng)態(tài)分析，孢子捕捉儀A捕捉的孢子動(dòng)態(tài)幅度較大，9月30日單日捕捉量達(dá)81個(gè)，9月25日、10月11日、10月17日、10月19日、10月20日單日捕捉量都超過70個(gè)。孢子捕捉儀B捕捉9月30日單日捕捉量達(dá)97個(gè)，9月25日、10月17日、10月20日單日捕捉量都超過70個(gè)。2個(gè)設(shè)置點(diǎn)的儀器捕捉的白粉病分生孢子和葉斑病菌交鏈孢數(shù)量和消長動(dòng)態(tài)基本相似，白粉病分生孢子數(shù)量在監(jiān)測時(shí)間段呈明顯上升趨勢，葉枯病菌交鏈孢數(shù)量在監(jiān)測時(shí)間段的峰值時(shí)間也基本相同。

 病害發(fā)生情況不只與捕捉到空氣中的孢子數(shù)量有關(guān)，還與周圍環(huán)境變化情況有關(guān)，終數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)需要結(jié)合氣象和植物生長情況進(jìn)行綜合分析。本試驗(yàn)由于購置儀器中出現(xiàn)的問題，只收集到9—10月的孢子量數(shù)據(jù)，不夠完善，仍需要通過長期的孢子捕捉數(shù)據(jù)收集，并結(jié)合觀測區(qū)域氣象條件和植物病害發(fā)生情況進(jìn)行綜合分析，構(gòu)建合適的監(jiān)測模型。通過病菌的早期監(jiān)測，不同與人工目測調(diào)查，病害在還沒有發(fā)展到一定程度，提高防治效果，減少防控成本。