CN107396767B - 植物光照调节方法和植物光照调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种植物光照调节方法和植物光照调节装置，其中，所述植物光照调节方法包括：采集温室内每个种植区内的自然光照强度；将每个种植区内的自然光照强度与每个种植区对应的预设光照强度范围进行比对；若存在至少一个种植区内的自然光照强度小于对应的预设光照强度范围的下限阈值时，对至少一个种植区执行补光操作；若存在至少一个种植区内的自然光照强度大于对应的预设光照强度范围的上限阈值时，对至少一个种植区执行遮光操作。通过本发明技术方案，能够使温室内的光线强度处于适于植物生产的强度范围，并且在不同的种植区种植情况不同时，能够针对不同的种植区进行对应的调光操作，从而进一步提升温室的种植效率与使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及种植领域，具体而言，涉及一种植物光照调节方法、一种植物光照调节装置。
背景技术
在相关技术中，根据植物的各个生长阶段中对红蓝光的需求量，设置红、蓝光阈值，检测植物生长环境中的红、蓝光强，通过其与相应红、蓝光阈值比较判断是否需补光以及精确补光量，如需补光，则根据需补光量，计算对应补光灯组的输入电流，从而精确控制补光灯组的亮度，实现按需智能精确补光，如不需补光，则关断补光灯组，存在以下缺陷：
(1)温室不同区域作物种类、生长阶段不同，而不同种类的作物，以及同种作物不同的生长阶段对光照的需求不同，采用同样的补光模式，并不能达到最好的补光效果；
(2)只能实现补光功能，如果环境红、蓝光强大于或者等于所设相应红、蓝光阈值，则判断为无需补光，而过度光照也会影响植物的正常生长。
发明内容
本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种新的植物光照调节方案，通过采集温室内的自然光照强度，并检测采集到的自然光照强度是否与预设光照强度范围匹配，以在自然光照强度与预设光照强度不匹配时，确定对应的调光操作，一方面，能够使温室内的光线强度处于适于植物生产的强度范围，另一方面，在不同的种植区种植情况不同时，能够针对不同的种植区进行对应的调光操作，从而进一步提升温室的种植效率与使用效率。
有鉴于此，本发明提出了一种植物光照调节方法，包括：采集温室内每个种植区内的自然光照强度；将每个种植区内的自然光照强度与每个种植区对应的预设光照强度范围进行比对；若存在至少一个种植区内的自然光照强度小于对应的预设光照强度范围的下限阈值时，对至少一个种植区执行补光操作；若存在至少一个种植区内的自然光照强度大于对应的预设光照强度范围的上限阈值时，对至少一个种植区执行遮光操作。
在该技术方案中，通过采集温室内的自然光照强度，并检测采集到的自然光照强度是否与预设光照强度范围匹配，以在自然光照强度与预设光照强度不匹配时，确定对应的调光操作，一方面，在温室内种植不同种类的植物时，能够针对植物的种类不同进行对应的调光操作，以使温室内的光线强度处于适于植物生产的强度范围，另一方面，对于同一种植物，也可以根据不同的生长阶段调节所需要的光照强度，从而进一步提升温室的种植效率与使用效率。
具体地，补光操作可以通过植物补光灯完成，植物补光灯的补光灯组为LED阵列，采用包含植物红光吸收峰且半波带范围小的LED组成的红光LED阵列和包含蓝光吸收峰且半波带范围小的LED组成的蓝光LED阵列。
在光照强度过强时，叶片温度会升高，蒸腾作用会加强，导致叶片细胞会过度失水，通过进行遮光操作，降低光照强度，其中遮光操作可以通过设置在温室顶部的可伸缩的遮光装置实现，遮光装置包括遮光膜，在需要遮光时，通过将遮光膜伸展开来，实现遮光功能。
在上述技术方案中，优选地，在采集温室内的自然光照强度前，包括：采集温室的植物的图像信息；解析图像信息中的植物特征，以通过将植物特征与预存植物数据库进行匹配，确定每个种植区内的植物种类和植物生长阶段；根据每个种植区内的植物种类和生长阶段确定每个种植区对应的预设光照强度范围。
在该技术方案中，通过采集温室内植物的图像信息，以根据图像信息确定每个种植区内的植物种类，在确定植物种类后，进而确定图像信息中的植物阶段特征信息，以确定该植物当前的生长阶段，从而根据植物种类及其生长阶段，确定对应的预设光照强度范围，从而能够该种植区的植物接收到的自然光照强度是否能够满足植物生长需求，或是否强度太大，影响植物的正常生长，最终可以根据温室的不同种植区、不同植物种类、不同生长阶段，采用不同的调光方式，进而达到最好的光照效果。
具体地，在采集到图像信息后，可以将图像信息发送到云端的预存植物数据库执行匹配操作，以确定在不同种植区内的植物类型，进而根据匹配度，确定植物阶段特征信息，以确定对应的预设光照强度范围。
在检测到植物类型为番茄时，番茄生长阶段包括：(1)发芽期，种子萌动到第一片真叶显露，需7～9天；(2)幼苗期，露真至第一花序现蕾，需50～80天；(3)开花着果期，第一花序现蕾至坐果；(4)结果期，第一花序坐果到生产结束；(5)坐果期，开花至花后4～5天；(6)果实膨大期，花后4～5天至30天左右；(7)定个及转色期，花后30天至果实成熟，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定番茄所处的生长阶段。
在检测到植物类型为茄子时，茄子生长阶段包括：(1)种子萌动并露真，需15～20天；(2)幼苗期，露真―门茄现蕾，需40～50天；(3)开花着果期，门茄现蕾―“瞪眼”，需10～15天；(4)结果期，门茄“瞪眼”以及拉秧；(5)单个果实发育期，现蕾―露瓣―开花―瞪眼―商品成熟―生理成熟，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定茄子所处的生长阶段。
在检测到植物类型为辣椒时，辣椒生长阶段包括：(1)发芽期，种子萌动以及露真，需20～25天；(2)幼苗期，露真以及门椒现大蕾，需60～90天；(3)初花期，门椒现大蕾，以及门椒坐住，需20～30天；(4)结果期，门椒坐住及拉秧，需90～120天，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定辣椒所处的生长阶段。
在检测到植物类型为黄瓜时，黄瓜生长阶段包括：(1)发芽期，从种子萌动到第1片真叶出现，适宜条件下约5天～10天；(2)幼苗期，从“露真”到植株具有4～5片真叶，约20～30天；(3)抽蔓期，又称初花期，从植株4～5片真叶到根瓜坐住为止，约15天～25天；(4)结果期，从根瓜坐住到拉秧为结果期，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定黄瓜所处的生长阶段。
在上述任一项技术方案中，优选地，将每个种植区内的自然光照强度与每个种植区对应的预设光照强度范围进行比对，具体包括以下步骤：解析自然光照强度中的红光强度与蓝光强度；分别将红光强度与对应的预设光照强度范围中的红光范围进行对比，以及将篮光强度与对应的预设光照强度范围中的蓝光范围进行对比。
在该技术方案中，通过进一步将预设光照强度范围分解为红光范围与蓝光范围，以预先存储不同种类的植物的每个生长阶段与红光范围、蓝光范围的对应关系，云端或温室控制***存储器预先存储不同种类植物的各生长阶段对应的最佳光照强度范围，以方便基于自然光照强度判断是否需要进行调光。
在上述任一项技术方案中，优选地，若存在至少一个种植区内的自然光照强度小于对应的预设光照强度范围的下限阈值时，对至少一个种植区执行补光操作，具体包括以下步骤：在检测到红光强度小于红光范围的下限阈值，和/或篮光强度小于篮光范围的下限阈值时，确定补光值；根据补光值，确定对应的补光装置的亮度以及驱动补光装置的电流线性关系曲线；根据电流线性关系曲线确定补光装置的输入电流与PWM占空比；根据输入电流与PWM占空比，执行补光操作。
在该技术方案中，通过在检测到红光强度小于红光范围的下限阈值，和/或篮光强度小于篮光范围的下限阈值时，表明需要进行补光，此时通过确定与下限阈值之间的差值，确定补光值，以根据补光值由补光装置执行补光操作，另外，还可以通过检测自然光照强度是否大于预设光照强度的上限阈值，来确定是否存在光照过度现象，在确定存在光照过度现象时，由遮光装置执行遮光操作，一方面，有利于促进植物生长，另一方面节约种植成本。
其中，红光下的光合作用最快，蓝光与紫光次之，其中，红光可以增加果实内的糖分与维生素的换辆，也能促进植物成熟，蓝光能够增加植物蛋白质的含量。
具体地，补光装置可以为LED灯组，补光量越大则***输出的LED驱动电流越大，同时基于脉冲宽度调制(PWM)信号占空比和驱动电流的正比关系，在确定驱动电流时，确定对应的PWM信号，所需驱动电流越大对应的PWM占空比越高，占空比在0％-100％之间变化，即***实际补光量可根据需要在无补光到每组灯的最大可输出光强间变化，需补光量与补光灯亮度成正比，补光灯亮度与驱动电流成正比，驱动电流与PWM占空比成正比，植物环境光强和需补光量之和为设定光强阈值，最终实现精确补光的效果。
在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：采集温室内的环境温度；确定生长阶段对应的光合作用温度范围；检测环境温度是否与光合作用温度范围匹配；在检测到温度值与预设温度范围不匹配时，不执行调光操作。
在该技术方案中，通过确定生长阶段对应的光合作用温度范围，以检测当前的环境温度是否与光合作用温度范围匹配，并在检测到不匹配时，不执行调光操作，通过温度检测确定是否执行调光操作，一方面，提升了调光操作的精确性，以进一步促进植物生长，另一方面，降低了在温度异常时，光照过度对植物造成的负面影响。
根据本发明第二方面，还提出了一种植物光照调节装置，包括：光线传感器，对应设置在种植区内，光线传感器用于采集温室内的自然光照强度；处理器，连接至光线传感器，以将每个种植区内的自然光照强度与每个种植区对应的预设光照强度范围进行比对；补光装置，连接至处理器，补光装置用于在存在至少一个种植区内的自然光照强度小于对应的预设光照强度范围的下限阈值时，对至少一个种植区执行补光操作；遮光装置，连接至处理器，遮光装置用于存在至少一个种植区内的自然光照强度大于对应的预设光照强度范围的上限阈值时，对至少一个种植区执行遮光操作。
在该技术方案中，通过采集温室内的自然光照强度，并检测采集到的自然光照强度是否与预设光照强度范围匹配，以在自然光照强度与预设光照强度不匹配时，确定对应的调光操作，一方面，在温室内种植不同种类的植物时，能够针对植物的种类不同进行对应的调光操作，以使温室内的光线强度处于适于植物生产的强度范围，另一方面，对于同一种植物，也可以根据不同的生长阶段调节所需要的光照强度，从而进一步提升温室的种植效率与使用效率。
具体地，补光操作可以通过植物补光灯完成，植物补光灯的补光灯组为LED阵列，采用包含植物红光吸收峰且半波带范围小的LED组成的红光LED阵列和包含蓝光吸收峰且半波带范围小的LED组成的蓝光LED阵列。
在光照强度过强时，叶片温度会升高，蒸腾作用会加强，导致叶片细胞会过度失水，通过进行遮光操作，降低光照强度，其中遮光操作可以通过设置在温室顶部的可伸缩的遮光装置实现，遮光装置包括遮光膜，在需要遮光时，通过将遮光膜伸展开来，实现遮光功能。
在上述技术方案中，优选地，还包括：图像采集装置，设置于温室内，用于采集温室的植物的图像信息；处理器还用于：解析图像信息中的植物特征，以通过将植物特征与预存植物数据库进行匹配，确定每个种植区内的植物种类和植物生长阶段；处理器还用于：根据每个种植区内的植物种类和生长阶段确定每个种植区对应的预设光照强度范围。
在该技术方案中，通过采集温室内植物的图像信息，以根据图像信息确定每个种植区内的植物种类，在确定植物种类后，进而确定图像信息中的植物阶段特征信息，以确定该植物当前的生长阶段，从而根据植物种类及其生长阶段，确定对应的预设光照强度范围，从而能够该种植区的植物接收到的自然光照强度是否能够满足植物生长需求，或是否强度太大，影响植物的正常生长，最终可以根据温室的不同种植区、不同植物种类、不同生长阶段，采用不同的调光方式，进而达到最好的光照效果。
具体地，在采集到图像信息后，可以将图像信息发送到云端的预存植物数据库执行匹配操作，以确定在不同种植区内的植物类型，进而根据匹配度，确定植物阶段特征信息，以确定对应的预设光照强度范围。
在检测到植物类型为番茄时，番茄生长阶段包括：(1)发芽期，种子萌动到第一片真叶显露，需7～9天；(2)幼苗期，露真至第一花序现蕾，需50～80天；(3)开花着果期，第一花序现蕾至坐果；(4)结果期，第一花序坐果到生产结束；(5)坐果期，开花至花后4～5天；(6)果实膨大期，花后4～5天至30天左右；(7)定个及转色期，花后30天至果实成熟，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定番茄所处的生长阶段。
在检测到植物类型为茄子时，茄子生长阶段包括：(1)种子萌动并露真，需15～20天；(2)幼苗期，露真―门茄现蕾，需40～50天；(3)开花着果期，门茄现蕾―“瞪眼”，需10～15天；(4)结果期，门茄“瞪眼”以及拉秧；(5)单个果实发育期，现蕾―露瓣―开花―瞪眼―商品成熟―生理成熟，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定茄子所处的生长阶段。
在检测到植物类型为辣椒时，辣椒生长阶段包括：(1)发芽期，种子萌动以及露真，需20～25天；(2)幼苗期，露真以及门椒现大蕾，需60～90天；(3)初花期，门椒现大蕾，以及门椒坐住，需20～30天；(4)结果期，门椒坐住及拉秧，需90～120天，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定辣椒所处的生长阶段。
在检测到植物类型为黄瓜时，黄瓜生长阶段包括：(1)发芽期，从种子萌动到第1片真叶出现，适宜条件下约5天～10天；(2)幼苗期，从“露真”到植株具有4～5片真叶，约20～30天；(3)抽蔓期，又称初花期，从植株4～5片真叶到根瓜坐住为止，约15天～25天；(4)结果期，从根瓜坐住到拉秧为结果期，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定黄瓜所处的生长阶段。
在上述任一项技术方案中，优选地，处理器还用于：解析自然光照强度中的红光强度与蓝光强度；处理器还用于：分别将红光强度与对应的预设光照强度范围中的红光范围进行对比，以及将篮光强度与对应的预设光照强度范围中的蓝光范围进行对比。
在该技术方案中，通过进一步将预设光照强度范围分解为红光范围与蓝光范围，以预先存储不同种类的植物的每个生长阶段与红光范围、蓝光范围的对应关系，云端或温室控制***存储器预先存储不同种类植物的各生长阶段对应的最佳光照强度范围，以方便基于自然光照强度判断是否需要进行调光。
在上述任一项技术方案中，优选地，处理器还用于：在检测到红光强度小于红光范围的下限阈值，和/或篮光强度小于篮光范围的下限阈值时，确定补光值；处理器还用于：根据补光值，确定对应的补光装置的亮度以及驱动补光装置的电流线性关系曲线；处理器还用于：根据电流线性关系曲线确定补光装置的输入电流与PWM占空比；补光装置还用于：根据输入电流与PWM占空比，执行补光操作。
在该技术方案中，通过在检测到红光强度小于红光范围的下限阈值，和/或篮光强度小于篮光范围的下限阈值时，表明需要进行补光，此时通过确定与下限阈值之间的差值，确定补光值，以根据补光值由补光装置执行补光操作，另外，还可以通过检测自然光照强度是否大于预设光照强度的上限阈值，来确定是否存在光照过度现象，在确定存在光照过度现象时，由遮光装置执行遮光操作，一方面，有利于促进植物生长，另一方面节约种植成本。
其中，红光下的光合作用最快，蓝光与紫光次之，其中，红光可以增加果实内的糖分与维生素的换辆，也能促进植物成熟，蓝光能够增加植物蛋白质的含量。
具体地，补光装置可以为LED灯组，补光量越大则***输出的LED驱动电流越大，同时基于脉冲宽度调制(PWM)信号占空比和驱动电流的正比关系，在确定驱动电流时，确定对应的PWM信号，所需驱动电流越大对应的PWM占空比越高，占空比在0％-100％之间变化，即***实际补光量可根据需要在无补光到每组灯的最大可输出光强间变化，需补光量与补光灯亮度成正比，补光灯亮度与驱动电流成正比，驱动电流与PWM占空比成正比，植物环境光强和需补光量之和为设定光强阈值，最终实现精确补光的效果。
在上述任一项技术方案中，优选地，还包括：温度传感器，设置于温室内，用于采集温室内的环境温度；处理器还用于：确定生长阶段对应的光合作用温度范围；处理器还用于：检测环境温度是否与光合作用温度范围匹配；补光装置和/或遮光装置还用于：在检测到温度值与预设温度范围不匹配时，不执行调光操作。
在该技术方案中，通过确定生长阶段对应的光合作用温度范围，以检测当前的环境温度是否与光合作用温度范围匹配，并在检测到不匹配时，不执行调光操作，通过温度检测确定是否执行调光操作，一方面，提升了调光操作的精确性，以进一步促进植物生长，另一方面，降低了在温度异常时，光照过度对植物造成的负面影响。
根据本发明第三方面，还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现本发明第一方面实施例中任一项所述的方法。
根据本发明第四方面，还提出了一种计算机设备，其上存储有计算机程序(指令)，其特征在于：所述计算机程序(指令)被处理器执行时实现本发明第一方面实施例中任一项所述的方法。
通过以上技术方案，通过采集温室内的自然光照强度，并检测采集到的自然光照强度是否与预设光照强度范围匹配，以在自然光照强度与预设光照强度不匹配时，确定对应的调光操作，一方面，能够使温室内的光线强度处于适于植物生产的强度范围，另一方面，在不同的种植区种植情况不同时，能够针对不同的种植区进行对应的调光操作，从而进一步提升温室的种植效率与使用效率。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的植物光照调节方法的示意流程图；
图2示出了根据本发明的实施例的植物光照调节装置的示意框图；
图3示出了根据本发明的实施例的计算机设备的示意框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用第三方不同于在此描述的第三方方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的实施例的植物光照调节方法的示意流程图。
如图1所示，根据本发明的实施例的植物光照调节方法，包括：步骤102，采集温室内的自然光照强度；步骤104，将每个种植区内的自然光照强度与每个种植区对应的预设光照强度范围进行比对；步骤106，若存在至少一个种植区内的自然光照强度小于对应的预设光照强度范围的下限阈值时，对至少一个种植区执行补光操作；步骤108，若存在至少一个种植区内的自然光照强度大于对应的预设光照强度范围的上限阈值时，对至少一个种植区执行遮光操作。
在该实施例中，通过采集温室内的自然光照强度，并检测采集到的自然光照强度是否与预设光照强度范围匹配，以在自然光照强度与预设光照强度不匹配时，确定对应的调光操作，一方面，在温室内种植不同种类的植物时，能够针对植物的种类不同进行对应的调光操作，以使温室内的光线强度处于适于植物生产的强度范围，另一方面，对于同一种植物，也可以根据不同的生长阶段调节所需要的光照强度，从而进一步提升温室的种植效率与使用效率。
具体地，补光操作可以通过植物补光灯完成，植物补光灯的补光灯组为LED阵列，采用包含植物红光吸收峰且半波带范围小的LED组成的红光LED阵列和包含蓝光吸收峰且半波带范围小的LED组成的蓝光LED阵列。
在光照强度过强时，叶片温度会升高，蒸腾作用会加强，导致叶片细胞会过度失水，通过进行遮光操作，降低光照强度，其中遮光操作可以通过设置在温室顶部的可伸缩的遮光装置实现，遮光装置包括遮光膜，在需要遮光时，通过将遮光膜伸展开来，实现遮光功能。
在上述实施例中，优选地，在采集温室内的自然光照强度前，包括：采集温室的植物的图像信息；解析图像信息中的植物特征，以通过将植物特征与预存植物数据库进行匹配，确定每个种植区内的植物种类和植物生长阶段；根据每个种植区内的植物种类和生长阶段确定每个种植区对应的预设光照强度范围。
在该实施例中，通过采集温室内植物的图像信息，以根据图像信息确定每个种植区内的植物种类，在确定植物种类后，进而确定图像信息中的植物阶段特征信息，以确定该植物当前的生长阶段，从而根据植物种类及其生长阶段，确定对应的预设光照强度范围，从而能够该种植区的植物接收到的自然光照强度是否能够满足植物生长需求，或是否强度太大，影响植物的正常生长，最终可以根据温室的不同种植区、不同植物种类、不同生长阶段，采用不同的调光方式，进而达到最好的光照效果。
具体地，在采集到图像信息后，可以将图像信息发送到云端的预存植物数据库执行匹配操作，以确定在不同种植区内的植物类型，进而根据匹配度，确定植物阶段特征信息，以确定对应的预设光照强度范围。
在检测到植物类型为番茄时，番茄生长阶段包括：(1)发芽期，种子萌动到第一片真叶显露，需7～9天；(2)幼苗期，露真至第一花序现蕾，需50～80天；(3)开花着果期，第一花序现蕾至坐果；(4)结果期，第一花序坐果到生产结束；(5)坐果期，开花至花后4～5天；(6)果实膨大期，花后4～5天至30天左右；(7)定个及转色期，花后30天至果实成熟，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定番茄所处的生长阶段。
在检测到植物类型为茄子时，茄子生长阶段包括：(1)种子萌动并露真，需15～20天；(2)幼苗期，露真―门茄现蕾，需40～50天；(3)开花着果期，门茄现蕾―“瞪眼”，需10～15天；(4)结果期，门茄“瞪眼”以及拉秧；(5)单个果实发育期，现蕾―露瓣―开花―瞪眼―商品成熟―生理成熟，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定茄子所处的生长阶段。
在检测到植物类型为辣椒时，辣椒生长阶段包括：(1)发芽期，种子萌动以及露真，需20～25天；(2)幼苗期，露真以及门椒现大蕾，需60～90天；(3)初花期，门椒现大蕾，以及门椒坐住，需20～30天；(4)结果期，门椒坐住及拉秧，需90～120天，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定辣椒所处的生长阶段。
在检测到植物类型为黄瓜时，黄瓜生长阶段包括：(1)发芽期，从种子萌动到第1片真叶出现，适宜条件下约5天～10天；(2)幼苗期，从“露真”到植株具有4～5片真叶，约20～30天；(3)抽蔓期，又称初花期，从植株4～5片真叶到根瓜坐住为止，约15天～25天；(4)结果期，从根瓜坐住到拉秧为结果期，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定黄瓜所处的生长阶段。
在上述任一项实施例中，优选地，将每个种植区内的自然光照强度与每个种植区对应的预设光照强度范围进行比对，具体包括以下步骤：解析自然光照强度中的红光强度与蓝光强度；分别将红光强度与对应的预设光照强度范围中的红光范围进行对比，以及将篮光强度与对应的预设光照强度范围中的蓝光范围进行对比
在该实施例中，通过进一步将预设光照强度范围分解为红光范围与蓝光范围，以预先存储不同种类的植物的每个生长阶段与红光范围、蓝光范围的对应关系，云端或温室控制***存储器预先存储不同种类植物的各生长阶段对应的最佳光照强度范围，以方便基于自然光照强度判断是否需要进行调光。
在上述任一项实施例中，优选地，若存在至少一个种植区内的自然光照强度小于对应的预设光照强度范围的下限阈值时，对至少一个种植区执行补光操作，具体包括以下步骤：在检测到红光强度小于红光范围的下限阈值，和/或篮光强度小于篮光范围的下限阈值时，确定补光值；根据补光值，确定对应的补光装置的亮度以及驱动补光装置的电流线性关系曲线；根据电流线性关系曲线确定补光装置的输入电流与PWM占空比；根据输入电流与PWM占空比，执行补光操作。
在该实施例中，通过在检测到红光强度小于红光范围的下限阈值，和/或篮光强度小于篮光范围的下限阈值时，表明需要进行补光，此时通过确定与下限阈值之间的差值，确定补光值，以根据补光值由补光装置执行补光操作，另外，还可以通过检测自然光照强度是否大于预设光照强度的上限阈值，来确定是否存在光照过度现象，在确定存在光照过度现象时，由遮光装置执行遮光操作，一方面，有利于促进植物生长，另一方面节约种植成本。
其中，红光下的光合作用最快，蓝光与紫光次之，其中，红光可以增加果实内的糖分与维生素的换辆，也能促进植物成熟，蓝光能够增加植物蛋白质的含量。
具体地，补光装置可以为LED灯组，补光量越大则***输出的LED驱动电流越大，同时基于脉冲宽度调制(PWM)信号占空比和驱动电流的正比关系，在确定驱动电流时，确定对应的PWM信号，所需驱动电流越大对应的PWM占空比越高，占空比在0％-100％之间变化，即***实际补光量可根据需要在无补光到每组灯的最大可输出光强间变化，需补光量与补光灯亮度成正比，补光灯亮度与驱动电流成正比，驱动电流与PWM占空比成正比，植物环境光强和需补光量之和为设定光强阈值，最终实现精确补光的效果。
在上述任一项实施例中，优选地，还包括：采集温室内的环境温度；确定生长阶段对应的光合作用温度范围；检测环境温度是否与光合作用温度范围匹配；在检测到温度值与预设温度范围不匹配时，不执行调光操作。
在该实施例中，通过确定生长阶段对应的光合作用温度范围，以检测当前的环境温度是否与光合作用温度范围匹配，并在检测到不匹配时，不执行调光操作，通过温度检测确定是否执行调光操作，一方面，提升了调光操作的精确性，以进一步促进植物生长，另一方面，降低了在温度异常时，光照过度对植物造成的负面影响。
图2示出了根据本发明的实施例的植物光照调节装置200的示意框图
如图2所示，根据本发明的实施例的植物光照调节装置200，包括：光线传感器202，对应设置在种植区内，光线传感器202用于采集温室内的自然光照强度；处理器204，连接至光线传感器202，以将每个种植区内的自然光照强度与每个种植区对应的预设光照强度范围进行比对；补光装置206，连接至处理器204，补光装置用于在存在至少一个种植区内的自然光照强度小于对应的预设光照强度范围的下限阈值时，对至少一个种植区执行补光操作；遮光装置208，连接至处理器204，遮光装置用于存在至少一个种植区内的自然光照强度大于对应的预设光照强度范围的上限阈值时，对至少一个种植区执行遮光操作。
在该实施例中，通过采集温室内的自然光照强度，并检测采集到的自然光照强度是否与预设光照强度范围匹配，以在自然光照强度与预设光照强度不匹配时，确定对应的调光操作，一方面，在温室内种植不同种类的植物时，能够针对植物的种类不同进行对应的调光操作，以使温室内的光线强度处于适于植物生产的强度范围，另一方面，对于同一种植物，也可以根据不同的生长阶段调节所需要的光照强度，从而进一步提升温室的种植效率与使用效率。
具体地，补光操作可以通过植物补光灯完成，植物补光灯的补光灯组为LED阵列，采用包含植物红光吸收峰且半波带范围小的LED组成的红光LED阵列和包含蓝光吸收峰且半波带范围小的LED组成的蓝光LED阵列。
在光照强度过强时，叶片温度会升高，蒸腾作用会加强，导致叶片细胞会过度失水，通过进行遮光操作，降低光照强度，其中遮光操作可以通过设置在温室顶部的可伸缩的遮光装置实现，遮光装置包括遮光膜，在需要遮光时，通过将遮光膜伸展开来，实现遮光功能。
在上述实施例中，优选地，还包括：图像采集装置210，设置于温室内，用于采集温室的植物的图像信息；处理器204还用于：解析图像信息中的植物特征，以通过将植物特征与预存植物数据库进行匹配，确定每个种植区内的植物种类和植物生长阶段；处理器204还用于：根据每个种植区内的植物种类和生长阶段确定每个种植区对应的预设光照强度范围。
在该实施例中，通过采集温室内植物的图像信息，以根据图像信息确定每个种植区内的植物种类，在确定植物种类后，进而确定图像信息中的植物阶段特征信息，以确定该植物当前的生长阶段，从而根据植物种类及其生长阶段，确定对应的预设光照强度范围，从而能够该种植区的植物接收到的自然光照强度是否能够满足植物生长需求，或是否强度太大，影响植物的正常生长，最终可以根据温室的不同种植区、不同植物种类、不同生长阶段，采用不同的调光方式，进而达到最好的光照效果。
具体地，在采集到图像信息后，可以将图像信息发送到云端的预存植物数据库执行匹配操作，以确定在不同种植区内的植物类型，进而根据匹配度，确定植物阶段特征信息，以确定对应的预设光照强度范围。
在检测到植物类型为番茄时，番茄生长阶段包括：(1)发芽期，种子萌动到第一片真叶显露，需7～9天；(2)幼苗期，露真至第一花序现蕾，需50～80天；(3)开花着果期，第一花序现蕾至坐果；(4)结果期，第一花序坐果到生产结束；(5)坐果期，开花至花后4～5天；(6)果实膨大期，花后4～5天至30天左右；(7)定个及转色期，花后30天至果实成熟，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定番茄所处的生长阶段。
在检测到植物类型为茄子时，茄子生长阶段包括：(1)种子萌动并露真，需15～20天；(2)幼苗期，露真―门茄现蕾，需40～50天；(3)开花着果期，门茄现蕾―“瞪眼”，需10～15天；(4)结果期，门茄“瞪眼”以及拉秧；(5)单个果实发育期，现蕾―露瓣―开花―瞪眼―商品成熟―生理成熟，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定茄子所处的生长阶段。
在检测到植物类型为辣椒时，辣椒生长阶段包括：(1)发芽期，种子萌动以及露真，需20～25天；(2)幼苗期，露真以及门椒现大蕾，需60～90天；(3)初花期，门椒现大蕾，以及门椒坐住，需20～30天；(4)结果期，门椒坐住及拉秧，需90～120天，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定辣椒所处的生长阶段。
在检测到植物类型为黄瓜时，黄瓜生长阶段包括：(1)发芽期，从种子萌动到第1片真叶出现，适宜条件下约5天～10天；(2)幼苗期，从“露真”到植株具有4～5片真叶，约20～30天；(3)抽蔓期，又称初花期，从植株4～5片真叶到根瓜坐住为止，约15天～25天；(4)结果期，从根瓜坐住到拉秧为结果期，根据以上阶段表现出来的不同阶段特征信息，确定黄瓜所处的生长阶段。
在上述任一项实施例中，优选地，处理器204还用于：解析自然光照强度中的红光强度与蓝光强度；处理器204还用于：分别将红光强度与对应的预设光照强度范围中的红光范围进行对比，以及将篮光强度与对应的预设光照强度范围中的蓝光范围进行对比。
在该实施例中，通过进一步将预设光照强度范围分解为红光范围与蓝光范围，以预先存储不同种类的植物的每个生长阶段与红光范围、蓝光范围的对应关系，云端或温室控制***存储器预先存储不同种类植物的各生长阶段对应的最佳光照强度范围，以方便基于自然光照强度判断是否需要进行调光。
在上述任一项实施例中，优选地，处理器204还用于：在检测到红光强度小于红光范围的下限阈值，和/或篮光强度小于篮光范围的下限阈值时，确定补光值；处理器204还用于：根据补光值，确定对应的补光装置的亮度以及驱动补光装置的电流线性关系曲线；处理器204还用于：根据电流线性关系曲线确定补光装置的输入电流与PWM占空比；补光装置206还用于：根据输入电流与PWM占空比，执行补光操作。
在该实施例中，通过在检测到红光强度小于红光范围的下限阈值，和/或篮光强度小于篮光范围的下限阈值时，表明需要进行补光，此时通过确定与下限阈值之间的差值，确定补光值，以根据补光值由补光装置206执行补光操作，另外，还可以通过检测自然光照强度是否大于预设光照强度的上限阈值，来确定是否存在光照过度现象，在确定存在光照过度现象时，由遮光装置208执行遮光操作，一方面，有利于促进植物生长，另一方面节约种植成本。
具体地，红光下的光合作用最快，蓝光与紫光次之，其中，红光可以增加果实内的糖分与维生素的换辆，也能促进植物成熟，蓝光能够增加植物蛋白质的含量。
具体地，补光装置208可以为LED灯组，补光量越大则***输出的LED驱动电流越大，同时基于脉冲宽度调制(PWM)信号占空比和驱动电流的正比关系，在确定驱动电流时，确定对应的PWM信号，所需驱动电流越大对应的PWM占空比越高，占空比在0％-100％之间变化，即***实际补光量可根据需要在无补光到每组灯的最大可输出光强间变化，需补光量与补光灯亮度成正比，补光灯亮度与驱动电流成正比，驱动电流与PWM占空比成正比，植物环境光强和需补光量之和为设定光强阈值，最终实现精确补光的效果。
在上述任一项实施例中，优选地，还包括：温度传感器212，设置于温室内，用于采集温室内的环境温度；处理器204还用于：确定生长阶段对应的光合作用温度范围；处理器204还用于：检测环境温度是否与光合作用温度范围匹配；补光装置206和/或遮光装置208还用于：在检测到温度值与预设温度范围不匹配时，不执行调光操作。
在该实施例中，通过确定生长阶段对应的光合作用温度范围，以检测当前的环境温度是否与光合作用温度范围匹配，并在检测到不匹配时，不执行调光操作，通过温度检测确定是否执行调光操作，一方面，提升了调光操作的精确性，以进一步促进植物生长，另一方面，降低了在温度异常时，光照过度对植物造成的负面影响。
图3示出了本发明实施例的计算机设备的示意框图。
如图3所示，根据本发明实施例的计算机设备30，包括处理器304和存储器302，其中，存储器302上存储有可在处理器304上运行的计算机程序，其中存储器302和处理器304之间可以通过总线连接，该处理器304用于执行存储器302中存储的计算机程序时实现如上实施例中所述的植物光照调节方法的步骤。
根据本公开实施例，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上实施例中所述的植物光照调节方法的步骤。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
本发明实施例终端中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，通过采集温室内的自然光照强度，并检测采集到的自然光照强度是否与预设光照强度范围匹配，以在自然光照强度与预设光照强度不匹配时，确定对应的调光操作，一方面，能够使温室内的光线强度处于适于植物生产的强度范围，另一方面，在不同的种植区种植情况不同时，能够针对不同的种植区进行对应的调光操作，从而进一步提升温室的种植效率与使用效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种植物光照调节方法，适用于对温室内的植物进行光照调节，其特征在于，所述温室内具有至少一个种植区，所述植物光照调节方法包括：
采集所述温室内每个所述种植区内的自然光照强度；
将每个所述种植区内的自然光照强度与每个所述种植区对应的预设光照强度范围进行比对；
若存在至少一个所述种植区内的自然光照强度小于对应的所述预设光照强度范围的下限阈值时，对所述至少一个所述种植区执行补光操作；
若存在至少一个所述种植区内的自然光照强度大于对应的所述预设光照强度范围的上限阈值时，对所述至少一个所述种植区执行遮光操作；
所述在采集所述温室内的自然光照强度前，包括：
采集所述温室的植物的图像信息；
解析所述图像信息中的植物特征，以通过将所述植物特征与预存植物数据库进行匹配，确定每个所述种植区内的植物种类和植物生长阶段；
根据每个所述种植区内的植物种类和生长阶段确定每个所述种植区对应的预设光照强度范围；
解析所述自然光照强度中的红光强度与蓝光强度；
所述若存在至少一个所述种植区内的自然光照强度小于对应的所述预设光照强度范围的下限阈值时，对所述至少一个所述种植区执行补光操作，具体包括以下步骤：
在检测到所述红光强度小于所述红光范围的下限阈值，和/或所述蓝光强度小于所述蓝光范围的下限阈值时，确定补光值；
根据所述补光值，确定对应的补光装置的亮度以及驱动所述补光装置的电流线性关系曲线；
根据所述电流线性关系曲线确定所述补光装置的输入电流与PWM占空比；
根据所述输入电流与所述PWM占空比，执行所述补光操作；
采集所述温室内的环境温度；
确定所述生长阶段对应的光合作用温度范围；
检测所述环境温度是否与所述光合作用温度范围匹配；
在检测到所述温度值与所述预设温度范围不匹配时，不执行调光操作。
2.根据权利要求1所述的植物光照调节方法，其特征在于，所述将每个所述种植区内的自然光照强度与每个所述种植区对应的预设光照强度范围进行比对，具体包括以下步骤：
分别将所述红光强度与所述对应的预设光照强度范围中的红光范围进行对比，以及将所述蓝光强度与所述对应的预设光照强度范围中的蓝光范围进行对比。
3.一种植物光照调节装置，适用于对温室内的植物进行光照调节，其特征在于，所述温室内具有至少一个种植区，每个所述种植区种植指定种类的植物，所述植物光照调节装置包括：
光线传感器，对应设置在所述种植区内，所述光线传感器用于采集所述温室内的自然光照强度；
处理器，连接至所述光线传感器，以将每个所述种植区内的自然光照强度与每个所述种植区对应的预设光照强度范围进行比对；
补光装置，连接至所述处理器，所述补光装置用于在存在至少一个所述种植区内的自然光照强度小于对应的所述预设光照强度范围的下限阈值时，对所述至少一个所述种植区执行补光操作；
遮光装置，连接至所述处理器，所述遮光装置用于存在至少一个所述种植区内的自然光照强度大于对应的所述预设光照强度范围的上限阈值时，对所述至少一个所述种植区执行遮光操作；
图像采集装置，设置于所述温室内，用于采集所述温室的植物的图像信息；
所述处理器还用于：解析所述图像信息中的植物特征，以通过将所述植物特征与预存植物数据库进行匹配，确定每个所述种植区内的植物种类和植物生长阶段；
所述处理器还用于：根据每个所述种植区内的植物种类和生长阶段确定每个所述种植区对应的预设光照强度范围；
所述处理器还用于：在检测到所述红光强度小于所述红光范围的下限阈值，和/或所述蓝光强度小于所述蓝光范围的下限阈值时，确定补光值；
所述处理器还用于：根据所述补光值，确定对应的所述补光装置的亮度以及驱动所述补光装置的电流线性关系曲线；
所述处理器还用于：根据所述电流线性关系曲线确定所述补光装置的输入电流与PWM占空比；
所述补光装置还用于：根据所述输入电流与所述PWM占空比，执行所述补光操作；
温度传感器，设置于所述温室内，并连接至所述处理器，用于采集所述温室内的环境温度；
所述处理器还用于：确定所述生长阶段对应的光合作用温度范围；
所述处理器还用于：检测所述环境温度是否与所述光合作用温度范围匹配；
所述补光装置和/或所述遮光装置还用于：在检测到所述温度值与所述预设温度范围不匹配时，不执行调光操作。
4.根据权利要求3所述的植物光照调节装置，其特征在于，
所述处理器还用于：解析所述自然光照强度中的红光强度与蓝光强度；
所述处理器还用于：分别将所述红光强度与所述对应的预设光照强度范围中的红光范围进行对比，以及将所述蓝光强度与所述对应的预设光照强度范围中的蓝光范围进行对比。
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