簡要描述:一、冷熱板動物行為示差檢測儀簡介冷熱板示差法的主要設(shè)計思想是通過無擾的監(jiān)測方式,客觀評價動物對環(huán)境溫度的趨向行為,屬于動物行為學(xué)評價方法。由于行為學(xué)試驗很容易受到外界影響因素的干擾,為了提高研究結(jié)果的重現(xiàn)性和可靠性,課題組在研制冷熱板示差系統(tǒng)時,采用了三個方面的特別設(shè)計:高精度溫控模塊:
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一、簡介
冷熱板示差法的主要設(shè)計思想是通過無擾的監(jiān)測方式,客觀評價動物對環(huán)境溫度的趨向行為,屬于動物行為學(xué)評價方法。由于行為學(xué)試驗很容易受到外界影響因素的干擾,為了提高研究結(jié)果的重現(xiàn)性和可靠性,課題組在研制冷熱板示差系統(tǒng)時,采用了三個方面的特別設(shè)計:高精度溫控模塊:通過PLC自動控制半導(dǎo)體控溫裝置,實現(xiàn)動物活動板區(qū)的控溫誤差小于±0.5℃,降低儀器系統(tǒng)誤差;實驗隔離箱體及空調(diào)模塊:通過相對密閉的空間將實驗動物與外界環(huán)境隔離開,并通過空調(diào)系統(tǒng)控制實驗箱體的溫度恒定,避免外界溫度波動對實驗動物的干擾;視頻遙測及智能識別模塊:通過視頻遙測避免觀察者對實驗動物行為的干擾,并通過計算機軟件智能識別,實現(xiàn)動物運動行為的實時在線處理和分析,提高系統(tǒng)的分析效能和檢測準(zhǔn)確度。
二、系統(tǒng)組成
根據(jù)上述設(shè)計理念,冷熱板動物行為示差檢測儀由三個部分組成:
(1)自動溫控系統(tǒng)
包括高精度半導(dǎo)體控溫裝置、PLC控制器、冷熱板(動物活動板)和實驗箱體組成。冷熱板系由三塊相互隔溫而又連接在一起金屬板,每塊金屬板的溫度由一個獨立的控溫裝置控制,設(shè)置為不同的溫度值后形成三個相對恒定的溫區(qū)(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū))。根據(jù)研究需要,也可設(shè)置二個溫區(qū)。在溫控板上,放置一個六通道隔板,從而可同時容納6只動物在不同溫區(qū)間選擇活動。隔板上放置透明蓋板(帶通氣孔),防止動物逃逸。
(2)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)
包括高分辨率數(shù)碼攝像機和電腦系統(tǒng)組成。實驗時,通過安裝在箱體頂部的攝像頭,將實驗動物的運動行為拍攝下來,避免操作人員現(xiàn)場觀測對動物行為的干擾。通過由遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件控制的攝像頭遠(yuǎn)程跟蹤監(jiān)測動物對各溫區(qū)的趨向性變化,輸出視頻圖像的同時,將跟蹤信號轉(zhuǎn)化為原始實驗數(shù)據(jù)。
(3)軟件系統(tǒng)
包括動物行為智能識別和數(shù)據(jù)記錄、管理及統(tǒng)計分析等軟件功能。動物行為智能識別采用基于視頻顏色差值分析的方法,將實驗動物與觀測背景區(qū)分開來,計算動物輪廓重心,確定動物實時坐標(biāo),然后將坐標(biāo)數(shù)據(jù)記錄下來,即得到了動物運動行為的時間軌跡。通過軟件分析動物運動軌跡在不同溫度區(qū)間的頻次,計算出動物在不同溫區(qū)的停留比例等指標(biāo),進而評判動物的溫度趨向性。視頻識別軟件參考Aguiar Paulo文獻(xiàn)中的算法,數(shù)據(jù)分析軟件采用Visual Basic 6.0語言編制。
動物運動軌跡記錄窗口(實時數(shù)據(jù)) 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析界面
圖3 控制軟件及動物行為視頻識別軟件界面
三、溫控模塊技術(shù)說明
試驗箱調(diào)溫板調(diào)節(jié)范圍10~50℃,調(diào)節(jié)精度±0.5℃,總功率小于2000W,采用PLC控制,照明燈時序控制開關(guān)48小時任意可調(diào)。中控機遠(yuǎn)程監(jiān)控。每塊溫度調(diào)節(jié)板溫度的設(shè)定、顯示,溫度數(shù)據(jù)采樣及歷史記錄的操作全部在計算機上完成。
四、視頻采集及軟件模塊技術(shù)說明
視頻采集系統(tǒng)由工業(yè)攝像頭和視頻識別軟件組成,工業(yè)攝像頭視頻幀數(shù)>30幀。視頻識別軟件隨機附贈(軟件著作權(quán):軟著登字第0203995號)。
五、外部箱體技術(shù)說明
產(chǎn)品為立柜式,帶有腳輪可隨時移動。產(chǎn)品分為上下層,下層為設(shè)備層,內(nèi)為一套溫控系統(tǒng),安裝好設(shè)備后不需對設(shè)備進行操作,兩側(cè)有散熱孔或網(wǎng),后部有電源線、網(wǎng)線、攝像頭線出口,設(shè)備層底面無隔板;上層為實驗觀察層,內(nèi)部底面是3塊縱向溫控板,上有6條橫向跑道,跑道上放入小白鼠,跑道互相隔離。兩側(cè)分別有一燈管用于觀察室照明,頂部中心安有1攝像頭。實驗觀察層前面為一透明柜門,其他三面封閉。
圖4 冷熱板動物行為示差檢測儀外觀圖及真機照片
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