一、系統定義與學術定位

托普云農智能孢子捕捉儀（浙江托普云農科技股份有限公司研制，典型型號 TPSQ?BZ 系列）是針對氣傳植物病原真菌孢子（銹菌 Urediniospore、白粉菌 Conidium、稻瘟病菌 Pyriculariopsis、晚疫病菌 Sporangium 等）開發的野外自動化病害監測預警終端。該系統以主動慣性撞擊采樣（Impaction Sampling）為物理基礎，融合負壓氣路采集、自動載玻帶進給、數字顯微成像（景深融合/多焦點合成）、卷積神經網絡（CNN）孢子形態識別算法及物聯網（IoT）遠程傳輸，實現空氣中病原孢子的連續捕獲、數字化顯微觀測、自動分類計數與侵染風險時空分析，替代傳統被動重力沉降法玻片與人工鏡檢，氣傳病害"侵染前預警"的數據空白。

二、核心硬件構成與采樣光學設計

主動負壓氣路采樣單元：內置微型無刷氣泵按設定流量與時段吸入環境空氣，含孢子氣溶膠經收縮噴嘴加速后撞擊至涂覆粘性介質（凡士林/硅油）的透明載玻帶或載玻片上；孢子因慣性大于氣流偏轉被截留，潔凈氣流排出，克服被動沉降法捕獲效率低、受風力與暴露時間影響大的缺陷。

自動載玻帶進給機構：步進電機驅動載玻帶按預設周期（如每1 h 或每12 h）自動移位更換采樣位，使各時間段氣溶膠樣本在帶面上呈時間順序排列，形成具時空標記的孢子捕獲序列，滿足病害流行學模型對采樣時間分辨率的要求。

數字顯微成像單元：配備光學放大顯微鏡頭（典型百倍級）與高清 CMOS/CCD 相機，內置自動對焦與多焦點圖像融合（Focus Stacking）算法，生成清晰反映孢子大小、表面紋飾及萌發孔等形態特征的顯微圖像，支持明/暗場成像模式。

環境感知與防護：集成溫濕度傳感器實時監測箱體內微環境，配備防雨百葉（蟲雨分離結構）、溫控模塊及內置 GPS/北斗 定位，支持站點地圖化管理與防盜位移報警。

供電與通信：標配市電交流型或太陽能直流型（光伏板＋蓄電池），通過 4G/5G 或 RJ45 以太網將顯微圖像及結構化數據上傳至植保物聯網云平臺。

三、工作流程與運行機制

定時主動采樣：系統按預設時段啟動氣泵，定量抽取田間空氣使病原孢子慣性撞擊粘附于載玻帶當前采樣位。

載玻帶等時進給：采樣完成后步進電機驅動載玻帶移位至下一潔凈位，舊采樣位進入顯微成像工位。

自動顯微成像：顯微相機按設定頻率對帶面孢子樣本執行自動對焦與多焦點圖像采集，經景深融合法消除離焦模糊，生成高清孢子顯微圖像暫存于嵌入式處理單元。

AI 孢子識別與計數：圖像輸入預訓練深度卷積神經網絡（基于大量標注的病原真菌孢子顯微圖像數據集），完成孢子區域檢測、形態學特征提取、近緣種區分（如稻瘟病菌與紋枯病菌分生孢子）及單位體積空氣孢子濃度計算，輸出分類計數結果與時間戳。

數據上傳與云端分析：結構化孢子濃度數據、氣象要素（溫濕風雨）及原始/處理后顯微圖像經 IoT 模塊上傳云平臺；平臺按日/旬/月聚合孢子釋放動態，結合歷史流行學數據與氣象閾值模型擬合侵染始期與發生高峰。

多級預警與終端可視化：當孢子濃度超過預設閾值且環境溫濕條件滿足病原菌侵染窗口時，系統觸發分級預警（APP推送/短信/平臺標記），植保人員通過 Web 端或移動端查看各站點孢子濃度曲線、空間分布熱力圖及防治建議，可遠程修改采樣頻率、拍照時段等參數。

耗材提示與運維：系統自動檢測載玻帶剩余用量并在低于閾值時提示更換，支持連續長期野外無人值守運行。

四、關鍵技術創新點

主動慣性撞擊采樣＋時間標記載玻帶：相較被動沉降法顯著提高微米級（典型 2～50 μm）孢子捕獲效率，且采樣位具明確時間戳，可直接用于病害流行學時間動態分析。

自動顯微多焦點融合成像：解決高倍鏡下孢子樣本景深不足導致的局部模糊問題，保障 AI 模型輸入圖像質量，提升微小近似種識別置信度。

氣傳病原菌專用深度學習識別模型：針對銹菌、白粉菌、稻瘟病菌、晚疫病菌等主要作物病原孢子構建形態識別網絡，可區分近緣種并完成自動計數，支持用戶按需擴展識別菌種庫。

孢子濃度—微氣象耦合侵染預警模型：云端引入溫濕度、降雨、風速等微氣象因子，建立病原菌孢子釋放—傳播—侵染適宜性判據，實現"孢子出現→環境適宜→侵染風險"三級預警，推動防治窗口前移至肉眼病斑顯現之前。

五、核心功能

1、智能孢子捕捉分析儀可24小時無間斷自動捕捉病菌孢子，對所捕獲的病菌孢子自動實時在線拍攝。

2、照片自動選取并上傳：系統具備圖片選取功能，自動選取清晰的照片上傳至云服務器。

3、自動統計分析：采用云服務器技術，實現對病菌孢子圖片的人工統計與分析，可實時人工遠程查看確認，縮短了預測預報周期。

4、智能孢子捕捉分析儀能實行遠程控制，無需人員去現場。

<1>開關機；遠程設置工作模式：遠程自動拍照和手動拍照；

<2>設置工作時段，拍照張數，拍照采集時間；

<3>查詢設備實時狀態：工作狀態/離線狀態，查詢空氣采樣時間；設置空氣采樣時間；

5、GPS定位，防盜防位移。

6、高清攝像頭，景深融合技術，3D觀感強。

7、自動檢測載玻帶使用量，提示更換?？蛇B續工作365天。

8、設備自動檢測箱體內溫濕度，保證設備自動正常運行。

六、學術意義與技術價值

該系統將傳統植物病理學中對氣傳病原菌依賴人工涂抹玻片—24 h 暴露—實驗室顯微鏡逐片鏡檢的低通量、滯后性調查流程，升級為全天候無人值守、定量化、具時空分辨率的自動氣溶膠孢子監測范式，緩解了基層測報人員鏡檢工作量大、近似種辨識難、數據時間分辨率低及預警滯后的結構性瓶頸。其"主動吸氣慣性采樣—時間標記載玻帶—數字顯微景深融合成像—深度學習方法孢子識別—IoT 云端孢子—氣象耦合預警"的技術路線，為區域性氣傳植物病害的早期侵染預警、精準減量用藥決策及植物病害流行學長期數據積累提供了標準化的硬件平臺與算法支撐。

浙江托普云農科技股份有限公司專業研發生產供應（銷售）智能孢子捕捉儀，廠家直銷，歡迎新老用戶了解咨詢！