簡要描述:一、冷熱板動(dòng)物行為示差檢測(cè)儀簡介冷熱板示差法的主要設(shè)計(jì)思想是通過無擾的監(jiān)測(cè)方式,客觀評(píng)價(jià)動(dòng)物對(duì)環(huán)境溫度的趨向行為,屬于動(dòng)物行為學(xué)評(píng)價(jià)方法。由于行為學(xué)試驗(yàn)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(shí),采用了三個(gè)方面的特別設(shè)計(jì):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(jì)思想是通過無擾的監(jiān)測(cè)方式,客觀評(píng)價(jià)動(dòng)物對(duì)環(huán)境溫度的趨向行為,屬于動(dòng)物行為學(xué)評(píng)價(jià)方法。由于行為學(xué)試驗(yàn)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(shí),采用了三個(gè)方面的特別設(shè)計(jì):高精度溫控模塊:通過PLC自動(dòng)控制半導(dǎo)體控溫裝置,實(shí)現(xiàn)動(dòng)物活動(dòng)板區(qū)的控溫誤差小于±0.5℃,降低儀器系統(tǒng)誤差;實(shí)驗(yàn)隔離箱體及空調(diào)模塊:通過相對(duì)密閉的空間將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與外界環(huán)境隔離開,并通過空調(diào)系統(tǒng)控制實(shí)驗(yàn)箱體的溫度恒定,避免外界溫度波動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的干擾;視頻遙測(cè)及智能識(shí)別模塊:通過視頻遙測(cè)避免觀察者對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行為的干擾,并通過計(jì)算機(jī)軟件智能識(shí)別,實(shí)現(xiàn)動(dòng)物運(yùn)動(dòng)行為的實(shí)時(shí)在線處理和分析,提高系統(tǒng)的分析效能和檢測(cè)準(zhǔn)確度。
二、系統(tǒng)組成
根據(jù)上述設(shè)計(jì)理念,冷熱板動(dòng)物行為示差檢測(cè)儀由三個(gè)部分組成:
(1)自動(dòng)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(dòng)物活動(dòng)板)和實(shí)驗(yàn)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(gè)獨(dú)立的控溫裝置控制,設(shè)置為不同的溫度值后形成三個(gè)相對(duì)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(gè)溫區(qū)。在溫控板上,放置一個(gè)六通道隔板,從而可同時(shí)容納6只動(dòng)物在不同溫區(qū)間選擇活動(dòng)。隔板上放置透明蓋板(帶通氣孔),防止動(dòng)物逃逸。
(2)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
包括高分辨率數(shù)碼攝像機(jī)和電腦系統(tǒng)組成。實(shí)驗(yàn)時(shí),通過安裝在箱體頂部的攝像頭,將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)行為拍攝下來,避免操作人員現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)對(duì)動(dòng)物行為的干擾。通過由遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)軟件控制的攝像頭遠(yuǎn)程跟蹤監(jiān)測(cè)動(dòng)物對(duì)各溫區(qū)的趨向性變化,輸出視頻圖像的同時(shí),將跟蹤信號(hào)轉(zhuǎn)化為原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
(3)軟件系統(tǒng)
包括動(dòng)物行為智能識(shí)別和數(shù)據(jù)記錄、管理及統(tǒng)計(jì)分析等軟件功能。動(dòng)物行為智能識(shí)別采用基于視頻顏色差值分析的方法,將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與觀測(cè)背景區(qū)分開來,計(jì)算動(dòng)物輪廓重心,確定動(dòng)物實(shí)時(shí)坐標(biāo),然后將坐標(biāo)數(shù)據(jù)記錄下來,即得到了動(dòng)物運(yùn)動(dòng)行為的時(shí)間軌跡。通過軟件分析動(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡在不同溫度區(qū)間的頻次,計(jì)算出動(dòng)物在不同溫區(qū)的停留比例等指標(biāo),進(jìn)而評(píng)判動(dòng)物的溫度趨向性。視頻識(shí)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(dòng)物運(yùn)動(dòng)軌跡記錄窗口(實(shí)時(shí)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(dòng)物行為視頻識(shí)別軟件界面
三、溫控模塊技術(shù)說明
試驗(yàn)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(shí)序控制開關(guān)48小時(shí)任意可調(diào)。中控機(jī)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(jì)算機(jī)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(shí)別軟件組成,工業(yè)攝像頭視頻幀數(shù)>30幀。視頻識(shí)別軟件隨機(jī)附贈(zèng)(軟件著作權(quán):軟著登字第0203995號(hào))。
五、外部箱體技術(shù)說明
產(chǎn)品為立柜式,帶有腳輪可隨時(shí)移動(dòng)。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(duì)設(shè)備進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)觀察層前面為一透明柜門,其他三面封閉。
圖4 冷熱板動(dòng)物行為示差檢測(cè)儀外觀圖及真機(jī)照片
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