CN113753247A - 一种基于无人机的农业照明装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无人机的农业照明装置及方法，该***包括用于为动植物生长区域提供光照的光源部，用于提供电能并利用电能进行驱动的动力部，用于承载和/或连接光源部及动力部的壳体部，动力部能够通过壳体部以带动光源部在预设轨迹上移动和/或悬停，以使得动力部在保证光源部能够在预设位置向对应生长区域发射出预设光照参数光线的情况下，基于若干生长区域获取的实时环境参数，通过调节驱动单元的驱动参数以生成或调节朝向于对应生长区域的下洗气流，从而通过下洗气流完成不同生长区域间的气体流通。

Description

一种基于无人机的农业照明装置及方法

技术领域

本发明涉及动植物养殖技术领域，尤其涉及一种基于无人机的农业照明装置及方法。

背景技术

目前动植物养殖通常可分为传统的养殖方式和现代化的养殖方式，相比于传统农业的开敞式养殖方式，现代化的室内养殖技术能够减少受到外界气候的影响，提高土地和空间资源利用率，提高生产自动化程度和产量并可以有效地避免重金属等污染。动植物的生长很大程度上受到光照的影响，传统的养殖方式很大程度上受限于天气的影响，从而不能保证动植物的生长过程中能够接收到适宜的光照，进一步地影响了动植物的生长；现代化的养殖方式可利用人造光代替太阳光为动植物提供光照，并可通过自动化的智能控制实现对动植物生长环境的调节，从而保证动植物的高效生长，大大提高了产量和质量。

CN 111174153 A公开了一种运动式植物补光装置，包括补光单元及导轨单元，补光单元包括移动支架、设置于移动支架上的补光灯安装架及若干设置于补光灯安装架上的植物补光灯；导轨单元包括固定支架、与固定支架连接的导轨；移动支架与导轨活动连接；移动支架具有分别位于导轨两侧的侧支脚，侧支脚的末端转动连接有行走轮，行走轮与导轨抵接；其中一个行走轮连接有驱动装置。如此使得所需的植物光照灯的数量减少、减少成本、植物光照调节灵活且方便。

CN 106719422 B公开了一种鸡场大面积规模化养鸡方法。包括如下步骤：选择良种受精鸡蛋进行孵化，孵化期间，采用紫外光照射鸡蛋，鸡蛋孵化后转入育雏阶段，育雏阶段饲喂育雏料，育雏期间人工调控白天、夜间的温度和湿度，育雏结束后进入促发育阶段，促发育阶段饲喂促发育料，促发育阶段，每天夜间用蓝光LED灯照射鸡群，促发育阶段结束后进入快速育肥阶段，快速育肥阶段饲喂快速育肥饲料，快速育肥期间，每天夜间9～10点间，设定鸡舍温度在6～8℃，该发明通过孵化、育雏、促发育、快速发育管理办法实现鸡场大规模快速养鸡，实现高产、低病、高品质养殖目的。

在现有技术中，大多为针对不同类型的动植物的生长特性以探究各动植物不同的最优生长环境参数，并通过装置及***的配合将现有生长环境参数调节至最优生长环境参数以保证动植物的最优化生长。但最优生长环境多为经过大数据算法得出的标准值，但即使同类型的动植物之间也会由于个体差异等多种因素而使得在相同生长环境下也可能出现生长情况的不同，在无法快速监测并及时对生长环境进行调节的情况下很有可能会由于生长状态差异的累积而影响最终的产量和质量。同时，动植物的人工照明多为间断性照明过程，为避免每个生长区域单独设置对应的光源而引起的资源浪费，大多通过导轨与导轮组合的形式实现光源的移动，但光源的移动路径受限于导轨的架设，既不便于养殖区域的扩展，也不便于养殖区域的再划分，还不便于灵活规划移动路径，大大降低了生产效率。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提出一种基于无人机的农业照明装置及方法，以解决现有问题。

本发明公开了一种基于无人机的农业照明装置，其包括用于为动植物生长区域提供光照的光源部，用于提供电能并利用电能进行驱动的动力部和用于承载和/或连接光源部和动力部的壳体部。动力部能够通过壳体部以带动光源部在预设轨迹上移动和/或悬停，以使得动力部在保证光源部能够在预设位置向对应生长区域发射出预设参数光线的情况下，基于若干生长区域获取的实时环境参数，通过调节驱动单元的驱动参数以生成或调节朝向于对应生长区域的下洗气流，从而通过下洗气流完成不同生长区域间的气体流通。

该技术方案的优点在于：农业照明装置可在壳体部上设置有光源部和动力部，以使得动力部能够通过驱动单元带动壳体部和光源部以飞行的方式沿预设轨迹移动和/或悬停，从而可以根据不同动植物的生长特性灵活地控制光照部在不同的生长区域内完成光照工作。相比于在光源部上安置导轮以转动连接于架设导轨的方式来实现移动功能，利用动力部带动光源部的移动能够不受导轨既定轨迹的限制，以更灵活的方式适应于多种不同的情况，而且不受限于养殖区域内的导轨架设程度和架设方式，可便于根据养殖需要快速地扩展新规划的生长区域，从而避免新区域扩展时导轨无法及时架设而延误生产的情况发生，也可便于根据养殖需要对养殖区域的各生产区域的位置和大小进行重新划分，从而避免生长区域重新划分时可能存在的导轨改建或重建等情况，以此均可节约成本。进一步地，带动壳体部和光源部实现飞行方式移动的驱动单元能够在保证光源部位于悬停位置时以适宜的光照参数照射于生长区域的情况下，利用朝向于生长区域的一侧产生的下洗气流对相应生长区域内动植物周边的空气造成扰动，以借助于空气扰动实现至少对相应生长区域内空气占比的调节。优选地，下洗气流造成的空气扰动可以将部分生长区域内植物进行光合作用产生的多余氧气与其他生长区域内动/植物进行呼吸作用产生的二氧化碳进行一定程度地交换，以实现不同生长区域间的气体流通，既可保证不同生长区域内能够拥有足量二氧化碳/氧气以完成适当速率的光合作用/呼吸作用，也可减少外置充放组件进行二氧化碳/氧气补充时的用量消耗，从而节省成本。进一步地，针对驱动单元的驱动参数进行调节可实现位置的移动、悬停及对于生长区域内空气的扰动强弱的变化，但针对于驱动单元格驱动参数的调节需优先保证光照部的光照参数处于适宜的阈值范围内，以使得生长区域至少在处于光照期时能够接收到足量的光线。

驱动单元能够以若干电机驱动对应螺旋桨旋转的形式在驱动单元一侧生长能够吹向于对应生长区域的下洗气流。下洗气流至少能够对生长区域内的气体构成预设程度的扰动。

该技术方案的优点在于：驱动单元可被配置为若干电机与对应螺旋桨相连的形式，以通过电机的旋转带动对应螺旋桨的转动，从而基于螺旋桨一侧产生的下洗气流实现驱动单元的飞行移动。驱动单元飞行过程中可基于螺旋桨的尺寸结构、电机带动螺旋桨旋转的转速及驱动单元的悬停高度等各类参数使得螺旋桨产生能够产生不同流场的下洗气流，从而实现对生长区域内的空气扰动强弱的调节，以适应于不同生长区域内动植物的生长状态和/或环境参数。进一步地，在多个螺旋桨的相互配合下，使得下洗气流构成的流场能够以尽可能不直接冲击与动植物表面的方式对动植物周边空气造成扰动，以使得动植物周边空气能够向四周乃至其他相邻或相关生长区域逸散，并借助于螺旋桨的旋转在驱动单元相对于下洗气流流场的另一侧可卷吸四周乃至其他相邻或相关生长区域的空气，从而实现了不同生长区域的气体交换。

驱动单元能够与电源单元电连接，以通过电源单元对至少包括驱动单元的功能单元供能。电源单元能够被配置为由外部电源组件直接地或通过蓄电池组件间接地进行电能供应。电源单元至少能够通过外部电源组件向光源部供电，以使得灯体单元能够通过对应的固定单元与主体单元的连接而与壳体部和驱动部分别完成机械连接和电性连接。灯体单元能够被配置为呈带有中空区域的异径环状半封闭结构。灯体单元由若干灯体组件以朝向于中空区域的方式间隔排设。

该技术方案的优点在于：电源单元可配置有蓄电池组件和外部电源组件，以通过系留电缆将外部主电源的电能引入，以保证电能的持续供应，其中，通过蓄电池组件可对外部电源组件提供的多余电能进行储存，并在低能耗情况或突发紧急情况时，可由蓄电池组件将储存的电能释放，以实现电能的短暂供应。优选地，蓄电池组件可连接有充放电控制管理模块，以实现对蓄电池组件充电和放电的控制，以避免蓄电池组件过充或过放的情况发生。电源单元可至少为驱动单元和灯体单元供电，其中，灯体单元可通过固定单元可拆卸地连接于主体单元的光源座上，以通过光源座的机械结构和导电结构实现灯体单元与主体单元的机械连接及其与电源单元的电性连接。灯体单元可设置为呈带有中空区域的异径环状半封闭结构，例如环状光源等，以使得灯体单元能够向生长区域提供高亮度、高稳定性和可均匀扩散的光线。

农业照明装置能够配置有监测部，以使得监测部至少能够在光源部为对应的生长区域提供光照时基于不同动植物的生长特性通过监测探头单元对生长区域内相应的动植物的实时生长状态进行获取。监测探头单元获取的生长区域内动植物的实时生长状态能够由处理单元或与通讯单元信号连接的中控单元经过运算处理以获取监测结果。优选地，中控单元至少能够基于监测结果输出相应的控制信号。

该技术方案的优点在于：农业照明装置配置的监测部可获取对应生长区域内动植物的实时生长状态，并经过处理单元和/或中控单元的运算处理可获得不同动植物的监测结果，中控单元可通过判断监测结果和数据库中的标准生长状态间差值与预设阈值间的关系，利用控制信号对至少包括光源部和/或动力部进行调节，以消除监测结果的异常值，从而保证对应生长区域内的动植物能够在适宜的环境参数下生长。

中控单元能够信号连接于设置在不同生长区域的传感单元，以使得传感单元所采集的对应生长区域的实时环境参数能够由中控单元进行运算处理以获取传感结果。优选地，中控单元至少能够基于传感结果输出相应的控制信号。中控单元能够基于光照部所照射的动植物的实时生长状态，和/或基于光照部所对应的生长区域及其关联的生长区域内的实时环境参数，来至少完成对光源部和/或动力部的调节。动力部能够通过调节驱动单元的驱动参数来改变悬停位置以响应于中控单元的控制信号。中控单元能够驱动随着动力部移动位置的光源部进行光照参数的调节，以适应于悬停位置的改变。

该技术方案的优点在于：中控单元还能够基于传感单元在不同生长区域内采集的实时环境参数得到传感结果，并根据传感结果和标准环境参数间的差值与预设阈值之间的关系，利用控制信号对至少包括光源部和/或动力部进行调节，以消除监测结果的异常值，从而保证对应生长区域内的动植物能够在适宜的环境参数下生长。优选地，中控单元可基于监测结果和/或传感结果来实现对至少包括光源部和动力部的综合调控，但对于动力部的调控需优先保证光源部所发出的光线能够使得对应动植物处于适宜的光照条件下，再借助于驱动单元所产生的下洗气流来实现气体流通，从而使得对应生长区域能够处于适宜的光照条件和气体条件的环境下。

本发明还公开了一种基于无人机的农业照明方法，该农业照明方法采用了前述的任一农业照明装置，其中，该农业照明方法可包括如下步骤：

S1、将整个养殖区域根据不同动植物的生长特性划分为若干生长区域，并基于数据库中的各生长区域内对应设置的动植物所需的生长环境对相应的生长区域环境参数进行初始化设置；

S2、光源部在随着由壳体部和动力部配置而成的无人机的移动过程中能够于多个互不交叉的时间段内对至少两个生长区域依次完成照明；

S3、中控单元能够基于传感单元和/或监测探头单元获取的对应生长区域内的实时环境参数和/或实时动植物生长状况，对至少包括光源部和/或动力部发送控制信号以调节对应的设置参数；

S4、光源部能够基于中控单元的控制信号对灯体单元的至少包括光照强度、光照波长、光照范围和/或光照时长的设置参数进行调节，以实现对应生长区域内所接收光线参数的改变；

S5、动力部能够基于中控单元的控制信号对驱动单元的至少包括螺旋桨的转速、螺旋桨的转向、悬停高度和/或悬停时间的设置参数进行调节，以实现对应生长区域内的空气与其他生长区域内空气的流通。

附图说明

图1为农业照明装置在一种优选实施例中的局部结构示意图；

图2为农业照明装置在一种优选实施例中的工作运行图；

图3为农业照明装置在一种优选实施例中的信号传输示意图；

图4为农业照明装置在一种优选实施例中的局部电路连接图。

附图标记列表

1：第一生长区域；100：壳体部；110：主体单元；111：第一主体组件；112：第二主体组件；113：第三主体组件；120：支撑单元；121：支撑组件；2：第二生长区域；200：光源部；210：灯体单元；220：固定单元；221：连杆；300：动力部；310：电源单元；311：蓄电池组件；312：外部电源组件；320：驱动单元；321：电机；322：螺旋桨；400：监测部；410：监测主体单元；420：监测探头单元；500：信息部；510：传感单元；520：中控单元；530：通讯单元；540：处理单元。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

如图1所示为农业照明装置在一种优选实施例中的结构示意图，如图2所示为农业照明装置在一种优选实施例中的工作运行图，如图3所示为农业照明装置在一种优选实施例中的信号传输示意图，如图4所示为农业照明装置在一种优选实施例中的局部电路连接图。

本发明公开了一种基于无人机的农业照明装置，其包括由硬质材质制成的壳体部100、用于对动植物的生长区域进行照明的光源部200和用于带动农业照明装置移动的动力部300，其中，光源部200和动力部300可安装于壳体部100，以使得通过动力部300的运行来带动设置于壳体部100上的光源部200随之运动，从而使得农业照明装置的照射范围可调。优选地，壳体部100和动力部300能够被配置成无人机，以使得光源部200在连接于壳体部100时能够形成带光源的无人机。

根据一种优选实施方式，壳体部100可至少包括主体单元110和支撑单元120，其中，主体单元110可包括分别用于连接光源部200和动力部300的第二主体组件112和第三主体组件113，且第二主体组件112和第三主体组件113均连接于第一主体组件111以构成主体单元110。支撑单元120能够以多个支撑组件121对称设置于第一主体组件111同侧的方式与主体单元110连接，以使得主体单元110在连接有支撑单元120的一侧能够仅通过支撑单元120与放置平台接触，而避免主体单元110与放置平台的接触，其中，放置平台可以是各种能够对农业照明装置提供支撑的平台，例如，支撑平台可以是地面、台面、桌面、箱体顶面等。优选地，任一支撑组件121可由多段支撑杆连接而成，例如，由第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆构成的支撑组件121可通过第一支撑杆与第三支撑杆的一端分别与第一主体组件111连接，并在第一支撑杆与第三支撑杆的另一端分别与第二支撑杆的两端相连，以使得第二支撑杆能够以相对并行于第一主体组件111一侧的方式设置，且当多个支撑组件121均以各自的第二支撑杆接触于放置平台时，可使得农业照明装置能够平稳地停放于放置平台。进一步地，第二支撑杆在接触于放置平台的一侧可设置有缓冲件，以减轻与放置平台碰撞时的冲击，从而节省了支撑单元120的维护成本，也延长支撑单元120的使用寿命。第一主体组件111能够在相对的两侧分别于第二主体组件112和第三主体组件113连接，以使得光源部200和动力部300可分别设置于第一主体组件111的两侧，从而减少两者之间的相互干扰其中，主体单元110可通过第二主体组件112的光源座和第三主体组件113的安装架分别与光源部200和动力部300相连。

根据一种优选实施方式，动力部300可包括电源单元310和驱动单元320，其中，电源单元310能够至少为驱动单元320提供电能，以使得获得电能的驱动单元320能够通过机械运动来带动无人机沿特定方向移动。优选地，驱动单元320可设置为若干带有电机321的螺旋桨322，其中，驱动单元320的数量根据动力架的设置数量而确定，以使得驱动单元320能够对应设置于各动力架的插孔内。驱动单元320在接收到电源单元310传输的电能后能够启动电机321以带动对应的螺旋桨322旋转，其中，不同位置的电机321能够带动对应的螺旋桨322沿不同的旋转方向转动，以使得陀螺效应和空气动力扭矩效应被抵消，以实现反扭矩，从而实现无人机的移动。例如，当驱动单元320对称设置有四个螺旋桨322和电机321时，相邻设置的电机321沿相反方向转动，相对设置的电机321沿相同方向转动，以使得四个螺旋桨322中存在两个顺时针转动、两个逆时针转动的螺旋桨322，并可通过调节四个电机321的转速来改变螺旋桨322的转速，从而控制无人机的姿态和位置，其中，可通过对电极转速的调节来使得无人机能够完成垂直运动、俯仰运动、滚转运动、偏航运动、前后运动和/或倾向运动。电源单元310可设置有蓄电池组件311和外部电源组件312，其中，蓄电池组件311可用于农业照明装置完成部分低能耗的工作和/或农业照明装置的应急情况，外部电源组件312可至少用于维持驱动单元320和/或光源部200的正常运行。优选地，外部电源组件312可设置有连接于主电源的系留电缆，以通过系留电缆将主电源的电能传输至农业照明装置，其中，主电源可以是发动机或市电，以使得外部电源组件312具有长期稳定的电能供给。可选地，主电源可设置于整个养殖区域的中心位置，以尽可能地缩短系留电缆的设置长度，其中，主电源可抬高设置以避免系留线缆可能与部分植物发生缠绕。优选地，主电源可设置有系留电缆收放组件，以基于壳体部100与主电源之间的最短距离对系留电缆进行实时快速收放，从而避免过长的系留电缆与植物发生缠绕或过短的系留电缆限制驱动单元320的移动范围。进一步地，外部电源组件312还可对剩余电量未满的蓄电池组件311进行充电，以完成对蓄电池组件311的电能补充，从而防止在出现紧急情况时蓄电池组件311无法提供足够电能的情况发生，例如，在驱动单元320正常运行过程中外部电源组件312的电路突发故障以使得外部电源组件312失效时，可通过储存有足够电量的蓄电池组件311进行电能释放来供给驱动单元320以逐渐降低功率的方式使无人机能够逐步平稳地停靠于放置平台上。优选的，蓄电池组件311可连接有充电控制管理模块和放电控制管理模块，以使得对蓄电池组件311的充/放电过程进行调控，从而避免蓄电池组的过充或过放。

根据一种优选实施方式，光源部200可至少包括用于为动植物生长区域提供照明的灯体单元210，其中，灯体单元210可通过固定单元220与主体单元110的光源座连接。固定单元220可以设有若干可伸缩的连杆221，以使得灯体单元210能够通过连杆221与光源座上开设的对应数量的光源插孔连接，从而至少实现光源部200与壳体部100的机械连接和电力连接，以保证光源部200的稳定运行。优选地，灯体单元210可由多个灯体组件以依次首尾连接或靠近的方式组成封闭或类封闭式结构，例如四边形、三角形或圆环形等多种结构。进一步地，灯体组件可与连杆221对应设置，以使得连杆221能够向对应的灯体组件传输电能，其中，任一灯体组件绕着对应连杆221上设置的转轴旋转，以扩大灯体组件的可照射范围，并能够根据不同动植物对应生长区域所需的受光范围来进行适应性调整。

农业照明装置可设置有包括监测主体单元410的监测部400，其中，监测主体单元410一侧设置有监测探头单元420，且在其相对另一侧能够与壳体部100相连，以使得监测探头单元420能够朝向相对于壳体部100的另一侧并可对朝向方向上的投影区域进行数据采集。优选地，农业照明装置在对生长区域进行照明过程时，监测探头单元420朝向方向上的投影区域即为生长区域，监测部400可在光源部200提供照明的过程中对相应生长区域内的动植物进行监测并获取其生长状态信息。例如，监测部400能够基于光谱数据库对采集到的信息进行比对分析，以获取当前植物的生长状况，其中，光谱数据库是利用基于不同植物特征波长而选择的多光谱标准光源照射植物以采集的不同植物色坐标和反射光谱等信息而建立的。进一步地，监测探头单元420可以是CCD光谱成像仪，以使得监测探头单元420可以对植物进行信息采集，并可将采集到的信息发送至设置于监测主体单元410内的处理单元540以完成叶片色坐标和反射光谱等信息的比对分析和/或储存，经过分析后可判断当前被测植物的生长状况，以便于对生长区域的实时环境参数进行及时调节，从而实现植物的高效生长。再例如，鸡蛋在孵化过程中可通过能够高清成像的监测探头单元420对鸡蛋的胚胎与蛋清进行成像以获取胚胎与蛋清的厚度，再通过监测探头单元420的信号接收器来接收由电磁波发生器向鸡蛋发射的电磁波经鸡蛋反馈回的回波，以获取回波时间，从而基于回波时间与厚度的采集数据经过传播速度、介电常数和预设区间的推导分析，以判断被测鸡蛋的孵化情况。

根据一种优选实施方式，在生长区域的部分位置可配置若干涂覆有荧光粉的发光板，例如，在培育植物的生长区域内植物根部的上方设置有可为植物根部创造无光环境的反光板，使得涂覆有荧光粉的反光侧能够朝向于光源部200设置。光源部200的灯体单元210照向于植物受光面的过程中，部分光线能够透过植物叶片的间隙照射至位于植物根部的反光板的反光侧，反光侧上的荧光粉基于透过光线的激发而发射出植物背光面所需波长的光线，使得植物背光面也能够获取到一定的光照来补充植物叶片获取的光强，从而降低能耗。进一步地，监测部400可在生长区域内配置有用于监测反光板激发光线参数的反射光监测单元，反射光监测单元能够将采集到的反光板荧光粉激发光线的参数发送至处理单元540，以使得处理单元540基于荧光粉激发光线的参数来推算由灯体单元210发出的透过叶片间隙的光线量，从而通过判断叶片间隙大小来确定叶片生长状态，进而判断植物生长状态。优选地，处理单元540能够基于反射光监测单元和/或监测探头单元420获取的数据来判断植物的生长状态，其中，处理单元540能够结合反射光监测单元和监测探头单元420监测数据的运算结果来对植物生长状态进行校准，以保证判断的准确性。当植物处于不良生长状态时能够基于反射光监测单元和/或监测探头单元420获取的数据来判断生长区域内的其他不利条件，例如温度、水、肥料供应等问题，从而更便于对生长区域内的环境因素进行调节。进一步地，可根据荧光粉被激发的能量来形成、更新育苗期、品质形成期和品质积累期的照射时长与光照强度的光配方数据库，以基于不同植物的种类合理规划生长区域及无人机的移动轨迹。

农业照明装置可设置有用于信息交互的信息部500，信息部500的至少部分功能单元可设置于壳体部100内，以通过有线或无线的方式与设置于壳体部100外的至少部分功能单元实现信息传递，其中，连接有通讯单元530的处理单元540设置于壳体部100内，传感单元510可相应设置于不同动植物对应的生长区域内，与通讯单元530和传感单元510信号连接的中控单元520可既不设置于壳体部100内也不设置于生长区域内，其能够以用户终端的形式独立设置。可选地，根据不同动植物对环境参数的要求，传感单元510可设置有氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器及光照度传感器等各类传感器中的一种或多种。优选地，传感单元510至少设置有氧气传感器和/或二氧化碳传感器，以完成对生长区域内动植物的呼吸作用及植物特有的光合作用进行监测，从而保证动物或植物的正常生长。优选地，中控单元520分别与通讯单元530和传感单元510信号连接时的连接方式可选为无线通讯连接，其中，可根据传输距离、传输速度、传输障碍的不同情况对通讯连接方式进行选择，例如，可选用蓝牙、红外、WiFi、ZigBee等。传感单元510针对各生长区域获取的环境参数信息可传递至中控单元520，以使得中控单元520能够基于不同生长区域的实时环境参数与数据库中的标准环境参数进行对比，在由于光照因素引起的两者差值大于设定阈值时可至少通过向通讯单元530发送控制信号的方式，使得处理单元540能够根据控制信号对壳体部100、光源部200和/或动力部300进行调控，以实现对生长区域至少包括光照的环境参数进行实时调节，从而保证不同动植物处于相应的适宜的生长环境中。处理单元540还能够将监测探头单元420采集的对应动植物的生长状况信息通过通讯单元530传输至中控单元520，以使得中控单元520能够基于不同动植物的实时生长状况与数据库中的标准生长状况进行对比，当任一生长区域的动植物生长异常时，可由中控单元520向通讯单元530发送控制信号的方式，使得处理单元540能够根据控制信号对壳体部100、光源部200和/或动力部300进行调控，以实现对生长区域至少包括光照的环境参数进行实时调节，从而保证不同动植物能够基于适宜的生长速度进行培育。可选地，处理单元540基于控制信号可通过改变光源部200的光照强度、光照角度、光照覆盖范围等来调节光源参数，也可通过改变驱动单元320的不同电机321转速来间接调节光源部200的位置，以此实现对光源部200光源参数进行辅助调节。

根据一种优选实施方式，基于不同动植物的生长特性，在其生长过程中的不同阶段所需光照参数不同，因此，可通过对整个养殖区域的合理分区而划分出若干适宜不同动植物生长的生长区域，并使得光源部200能够随着驱动单元320沿预设路径的移动过程中完成各生长区域之间的移动及任一生长区间内的系留和升降等运动。优选地，整个养殖区域至少划分有用于植物养殖的生长区域，即可采用混合动植物分区方式或全植物分区方式，以使得植物进行光合作用时产生的氧气能够供给于其他生长区域的动植物以完成呼吸作用。

例如，利用农业照明装置对整个养殖区域划分而成的若干生长区域进行照明及监测，其中，第一生长区域1可设置为第一植物的生长区域，与第一生长区域1相邻的第二生长区域2可设置为第二动/植物的生长区域，第二动/植物与第一植物的受光时间至少不存在相互冲突，以使得动力部300在带动光源部200移动至第一生长区域1对应高度的对应位置时，位于第一生长区域1内的第一植物能够接收光线并同时进行光合作用和呼吸作用，由于光合作用速率高于呼吸作用及为提高土地利用率而采用的高密度养殖模式，使得随着光照的进行在受光的第一生长区域1内氧气浓度逐渐升高，二氧化碳浓度逐渐降低。当二氧化碳浓度过低时会严重的影响第一植物的光合作用速率，以使得即使增大光照强度也无法有效提高光合作用效率，从而在严重影响了养殖产量和质量的同时，还造成了能量的浪费。进一步地，设置于第一生长区域1内的氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、湿度传感器和/或光照度传感器等传感单元510能够在对第一生长区域1的实时环境进行监测后，由中控单元520得出第一植物的实时光合作用速率，并基于第一植物的光合作用速率曲线对实时光合作用速率进行判断，再结合实时环境参数以确定适当的调节方式。中控单元520可将各监测参数分别设置对应的第一阈值和第二阈值，其中，当任一监测参数获取的数值处于对应的第一阈值与第二阈值之间时，则表明该监测参数的数值正常；当任一监测参数获取的数值低于对应的第一阈值或高于对应的第二阈值时，则表明该监测参数的数值过低或过高，需要进行及时调节以保证第一植物的正常生长。通过将各监测参数与对应阈值的对比，可以判断出造成光合作用速率异常的原因，并在所属原因是由光照因素引起时可对光源部200进行调节。

进一步地，若造成光合作用速率异常的原因是氧气和/或二氧化碳的浓度异常，可至少能够通过动力部300的驱动单元320来进行部分地调节。例如，当第一生长区域1中的二氧化碳浓度由于光合作用的进行已低于对应的第一阈值时，为保证第一植物的光合作用速率，可通过降低驱动单元320的悬停高度或提高螺旋桨322的转速等方式，以使得螺旋桨322能够在朝向于第一生长区域1的方向上产生对第一植物不会造成损害的下洗气流，通过下洗气流推动第一生长区域1内的含有高浓度氧气的空气向四周乃至第二生长区域2扩散，以使得能够对不受光的第二生长区域2内由于呼吸作用而消耗的氧气进行补充，同时，借由螺旋桨322的旋转使得在螺旋桨322背向于第一生长区域1的一侧能够将四周乃至第二生长区域2内还有高浓度二氧化碳的空气卷入，并再次由螺旋桨322通过下洗气流输入至第一生长区域1，从而完成第一生长区域1二氧化碳浓度的补充，同时实现了氧气和二氧化碳的二次利用。当第一生长区域1的光照过程结束后，动力部300可带动光源部200移动至第二生长区域2对应高度的对应位置，以实现对第二生长区域2的照明。农业照明装置可根据养殖于第二生长区域2内的第二动/植物类型的不同而具有不同的调节方式，例如，当第二生长区域2养殖为第二动物时，由于光照条件下第二动物依然仅进行呼吸作用，可在第二生长区域2的光照周期后半段进行气流交换，以将第二生长区域2内的含有高浓度二氧化碳的空气输入至第一生长区域1内，从而可为第一生长区域1的下一个光照周期做准备；当第二生长区域2为第二植物时，由于第二生长区域2与第一生长区域1均为植物养殖，农业照明装置在第二生长区域2内的调节方式可与其在第一生长区域1内的调节方式一致。优选地，各生长区域也可独立设置有氧气和/或二氧化碳的充放组件，以完成更灵活精准地调节，其中，各生长区域之间气体的逸散通道还可设置有净化组件，以避免污染物的交叉传递。优选地，中控单元520能够基于农业照明装置所处生长区域及其相邻或相关的其他生长区域的各监测参数，以至少对壳体部100、光源部200和/或动力部300进行综合调节，从而使得各生长区域内至少包括光照参数和空气占比参数的各类环境参数处于对应动植物适宜生长的范围内。可选地，壳体部100还可连接一根与系留电缆并行的固定绳，固定绳的另一端能够与固定于主电源附近的固定绳收放机构连接，以使得电机321在提高转速来获取螺旋桨322下更强气流时可基于固定绳的拉力将壳体部100维持在相对固定的位置，从而保证获取更强下洗气流的同时，光照部的光照参数基本保持不变。

进一步地，驱动单元320可设置有不同结构尺寸的螺旋桨322，以使得螺旋桨322产生的下洗气流至少在流向于对应生长区域的空间内具有不同的流速分布情况。任一螺旋桨322的下洗气流能够以对应螺旋桨322的旋转轴线为中心呈对称分布，并在旋转中心投射于生长区域的空间内不产生滑流，以使得下洗气流可呈现先收缩后扩张的状态。在多个螺旋桨322共同作用时，由于各螺旋桨322之间间隔较大，使得各螺旋桨322相向于生长区域一侧的滑流处于相对独立的状态，正对于螺旋桨322位置的部分空间内滑流流速较大且稳定，同时不在螺旋桨322辐射范围内的部分壳体部100所投射于生长区域的至少部分空间流速很小，甚至为零风速区域，以使得下洗气流可以避开生长区域内对应动植物的本体，而对动植物周边气体进行扰动，以实现与其他生长区域完成气体流通的同时，可避免动植物直接接触大量下洗流体而造成折损。进一步地，螺旋桨322旋转时产生的下洗气流还可以在不损害动植物本体的情况下对生长区域内动植物表面进行气流的吹扫，以通过气流的吹扫将可能覆盖于叶片、蛋壳等表面的灰尘和/或悬浮颗粒等污染物进行清理，从而避免污染物的遮盖而影响动植物的受光过程，例如，通过旁侧的下洗气流对叶片表面进行吹扫，将污染物从叶片上剥离，以提高叶片的受光面积，同时在下洗气流的吹扫下，层叠的叶片可以被吹散，以增加叶片的受光数量，从而最终得以保证植物的光合作用速率。

进一步地，某些真菌能够与植物根以共生体的形式构成菌根，以通过菌根扩大根系吸收面，增加对原根毛吸收范围外的元素的吸收能力，其中，菌根真菌菌丝体既能够从寄主植物中获取有机物质作为自己的营养，也能够将外接的养分、水分供给植物。由于菌根真菌多为好氧型真菌，以使得在通过农业照明装置对包括光照和空气等环境因素进行调节时，还需考虑到菌根真菌等有益于植物生长的部分好氧型真菌的氧气消耗，其中，中控单元520在对氧气传感器采集到的生长区域内的氧气含量进行分析处理时，可根据菌根真菌等好氧型真菌的氧气消耗对控制信号进行校正，以保证生长区域内的氧气含量至少能够保证植物和好氧型真菌呼吸作用的氧气消耗。

本发明还公开了一种基于无人机的农业照明方法，该农业照明方法采用了前述的任一农业照明装置，其中，该农业照明方法可包括如下步骤：

S1、将整个养殖区域根据不同动植物的生长特性划分为若干生长区域，并基于数据库中的各生长区域内对应设置的动植物所需的生长环境对相应的生长区域环境参数进行初始化设置；

S2、光源部200在随着由壳体部100和动力部300配置而成的无人机的移动过程中能够于多个互不交叉的时间段内对至少两个生长区域依次完成照明；

S3、中控单元520能够基于传感单元510和/或监测探头单元420获取的对应生长区域内的实时环境参数和/或实时动植物生长状况，对至少包括光源部200和/或动力部300发送控制信号以调节对应的设置参数；

S4、光源部200能够基于中控单元520的控制信号对灯体单元210的至少包括光照强度、光照波长、光照范围和/或光照时长的设置参数进行调节，以实现对应生长区域内所接收光线参数的改变；

S5、动力部300能够基于中控单元520的控制信号对驱动单元320的至少包括螺旋桨322的转速、螺旋桨322的转向、悬停高度和/或悬停时间的设置参数进行调节，以实现对应生长区域内的空气与其他生长区域内空气的流通。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”、“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种基于无人机的农业照明装置，其包括：

光源部(200)，用于为动植物生长区域提供光照，

动力部(300)，用于提供电能并利用电能进行驱动，

壳体部(100)，用于承载和/或连接所述光源部(200)和所述动力部(300)，

其特征在于，

所述动力部(300)能够通过所述壳体部(100)以带动所述光源部(200)在预设轨迹上移动和/或悬停，以使得所述动力部(300)在保证所述光源部(200)能够在预设位置向对应所述生长区域发射出预设光照参数光线的情况下，基于若干生长区域获取的实时环境参数，通过调节驱动单元(320)的驱动参数以生成或调节朝向于对应所述生长区域的下洗气流，从而通过所述下洗气流完成不同所述生长区域间的气体流通。

2.根据权利要求1所述的农业照明装置，其特征在于，所述驱动单元(320)能够以若干电机(321)驱动对应螺旋桨(322)旋转的形式在所述驱动单元(320)一侧生长能够吹向于对应所述生长区域的所述下洗气流，其中，所述下洗气流至少能够对所述生长区域内的气体构成预设程度的扰动。

3.根据权利要求1或2所述的农业照明装置，其特征在于，所述驱动单元(320)能够与电源单元(310)电连接，以通过所述电源单元(310)对至少包括所述驱动单元(320)的功能单元供能，其中，所述电源单元(310)能够被配置为由外部电源组件(312)直接地或通过蓄电池组件(311)间接地进行电能供应。

4.根据前述权利要求之一所述的农业照明装置，其特征在于，所述电源单元(310)至少能够通过所述外部电源组件(312)向所述光源部(200)供电，以使得灯体单元(210)能够通过对应的固定单元(220)与主体单元(110)的连接而与所述壳体部(100)和驱动部(200)分别完成机械连接和电性连接。

5.根据前述权利要求之一所述的农业照明装置，其特征在于，所述灯体单元(210)能够被配置为呈带有中空区域的异径环状半封闭结构，其中，所述灯体单元(210)由若干灯体组件以朝向于所述中空区域的方式间隔排设。

6.根据前述权利要求之一所述的农业照明装置，其特征在于，所述农业照明装置能够配置有监测部(400)，以使得所述监测部(400)至少能够在所述光源部(200)为对应的所述生长区域提供光照时基于不同动植物的生长特性通过监测探头单元(420)对所述生长区域内相应的动植物的实时生长状态进行获取。

7.根据前述权利要求之一所述的农业照明装置，其特征在于，所述监测探头单元(420)获取的所述生长区域内动植物的实时生长状态能够由处理单元(540)或与通讯单元(530)信号连接的中控单元(520)经过运算处理以获取监测结果，其中，所述中控单元(520)至少能够基于所述监测结果输出相应的控制信号。

8.根据前述权利要求之一所述的农业照明装置，其特征在于，所述中控单元(520)能够信号连接于设置在不同所述生长区域的传感单元(510)，以使得所述传感单元(510)所采集的对应所述生长区域的实时环境参数能够由所述中控单元(520)进行运算处理以获取传感结果，其中，所述中控单元(520)至少能够基于所述传感结果输出相应的控制信号。

9.根据前述权利要求之一所述的农业照明装置，其特征在于，所述中控单元(520)能够基于所述光照部(200)所照射的动植物的实时生长状态，和/或基于所述光照部(200)所对应的所述生长区域及其关联的所述生长区域内的实时环境参数，来至少完成对所述光源部(200)和/或所述动力部(300)的调节。

10.一种基于无人机的农业照明方法，其特征在于，所述农业照明方法采用了前述任一权利要求所述的农业照明装置，其中，所述农业照明方法包括如下步骤：

S1、中控单元(520)能够基于传感单元(510)和/或监测探头单元(420)获取的对应生长区域内的实时环境参数和/或实时动植物生长状况，对至少包括光源部(200)和/或动力部(300)发送控制信号以调节对应的设置参数；

S2、所述光源部(200)能够基于所述中控单元(520)的控制信号对灯体单元(210)的至少包括光照强度、光照波长、光照范围和/或光照时长的设置参数进行调节，以实现对应生长区域内所接收光线参数的改变；

S3、所述动力部(300)能够基于所述中控单元(520)的控制信号对驱动单元(320)的至少包括螺旋桨的转速、螺旋桨的转向、悬停高度和/或悬停时间的设置参数进行调节，以实现对应生长区域内的空气与其他生长区域内空气的流通。

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