CN113785718A - 一种基于大数据的自学习种植灯控制***和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大数据的自学习种植灯控制***和控制方法，涉及种植灯控制***技术领域。本发明包括一控制单元、以及与控制单元信号连接的至少两组种植机构；任意一组种植机构均包括一种植槽以及设置种植槽正上方的植物生长灯、以及用于检测植物生长灯与种植槽之间距离的距离传感器；还包括与控制单元连接且设置有用于对种植槽内土壤进行检测的土壤养分检测仪、土壤湿度传感器。本发明通过引入多个探测器，结合控制***，可以更方便灵活的根据植物生长过程中对光照、养分、水分、温度等进行调控，便捷高效，节约成本，更适合与室内植物种植；同时根据自学习进行对比获取适应于不同生长阶段的最优选的生长条件。
Description
技术领域
本发明属于种植灯控制***技术领域，特别是涉及一种基于大数据的自学习种植灯控制***和控制方法。
背景技术
在植物生长的技术领域中，已由传统的露天植栽渐渐转型至室内温室栽培。不同的植物在不同的生长阶段对于光照的需求都是不一样的。
如中国公开号CN106304464A提供了一种石斛种植灯光控制***，包括传感器、控制器、LED灯体，所述控制器分别与传感器和LED灯体连接，所述LED灯体包括灯珠和灯壳，所述灯珠包括蓝光灯珠和红光灯珠，所述蓝光灯珠与所述红光灯珠的使用个数比为4:1～6:1，所述灯壳呈半圆弧状安装在灯珠外侧；本发明所述石斛种植灯光控制***，通过控制红光灯珠与蓝光灯珠的配比使用，使得光线达到石斛最佳生长光谱需求，并根据石斛的不同生长阶段来控制红光与蓝光的不同配比，促进石斛的茁壮成长；该灯光控制仅通过控制红光与蓝光的比例来实现。
在大众普遍的认知中，把红光和蓝光混合在一起形成的品红色就是一个光配方，其实这种认知严格来说是不准确的；真正的光配方包含了以下分：光质和光强、光照时间、安装位置、光照均匀度以及其它环境因子；因此如何获得适合植物生长的条件是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的自学习种植灯控制***和控制方法，通过该自学习种植灯控制***的设置，解决了现有植物生长的条件不能根据植物生长状况自行变化的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种基于大数据的自学习种植灯控制***，包括一控制单元、以及与控制单元信号连接的至少两组种植机构；任意一组所述种植机构均包括一种植槽以及设置种植槽正上方的植物生长灯、以及用于检测植物生长灯与种植槽之间距离的距离传感器；还包括与控制单元连接且设置有用于对种植槽内土壤进行检测的土壤养分检测仪、土壤湿度传感器；以及与控制单元连接且对种植机构所处环境进行检测的二氧化碳传感器、温湿度传感器；还包括与控制单元连接且对种植机构所处环境中二氧化碳和温湿度进行调节的二氧化碳发生装置，加湿器和空调。
进一步地，所述种植槽的正上方设置有一倒置的U型固定架A，所述U型固定架A的内底侧面设置有一电动伸缩装置，所述电动伸缩装置的端部连接有一横杆，所述横杆上设置有植物生长灯，位于所述电动伸缩装置两侧的横杆和U型固定架A内底侧面之间还设置有若干导向伸缩杆。
进一步地，所述距离传感器安装在所述横杆的一侧。
进一步地，所述种植槽的一侧设置有一立板，所述立板上设置有灌溉管和营养液补充管；所述灌溉管通过一水管A连通水源，所述营养液补充管通过一水管B连通充满营养液的营养罐，所述水管B上设置有与控制单元连接的电磁阀B，所述水管A上设置有与控制单元连接的电磁阀A。
进一步地，所述水管A和水管B内还分别设置有与控制单元连接的电磁式流量传感器。
进一步地，所述种植槽的正上方设置有一倒置的U型固定架B，所述U型固定架B上设置有用于对种植槽内的植株生长状态进行图像采集的图像采集模块，所述图像采集模块连接图像分析模块；所述图像采集模块为一摄像机。
一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，所述种植机构数量为十组，且控制方法依次包括如下步骤：
Stp1、控制每组所述种植槽内的土壤养分和土壤湿度相同，同时控制电动伸缩装置的伸缩实现控制植物生长灯距种植槽之间距离距离相同；
Stp2、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp3、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp4、控制十组所述种植机构上的植物生长灯的照度分别为1K、1.2K、1.5K、1.7K、2K、2.5K、4K、6K、8K和10K；
Stp5、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp6、判断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照条件、并进行存储；
Stp7、当上述确定最佳光照条件为2K时，此时控制十组所述种植机构上的植物生长灯的照度分别为1.8K、1.85K、1.9K、2K、2.05K、2.1K、2.15K、2.2K、2.3K和2.4K；
Stp8、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照条件、并进行存储；
Stp9、重复上述操作Stp7和Stp8多次即可获得最终的光照条件。
一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，所述种植机构数量为十组，且控制方法依次包括如下步骤：
Stp01、控制每组所述种植槽内的土壤养分和土壤湿度相同，且控制每组所述种植机构上的植物生长灯的照度均为2K；
Stp02、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp03、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp04、控制十组所述种植机构上的植物生长灯距种植槽之间距离依次为1L、1.1L,1.25L,1.5L,1.7L,2L,2.3L,2.7L,3.2L和3.5L；
Stp05、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp06、判断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照距离参数条件、并进行存储。
一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，
Stp11、控制每组所述种植机构上的植物生长灯的照度均为2K，且控制种植机构上的植物生长灯距种植槽之间距离为1.5L；
Stp12、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp13、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp14、控制十组所述种植机构内土壤湿度依次为P1、P1、P2、P2、P3、P3、P4、P4、P5、P5；同时控制控制十组所述种植机构内土壤养分浓度依次为M1、M2、M1、M2、M1、M2、M1、M2、M1、M2。
Stp15、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp16、判断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的土壤湿度和土壤养分浓度参数、并进行存储。
一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法；
Stp21、控制每组所述种植槽内的土壤养分和土壤湿度相同，控制每组所述种植机构上的植物生长灯的照度均为2K，且控制种植机构上的植物生长灯距种植槽之间距离为1.5L；
Stp22、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp23、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制十组所述种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度综合条件分别处于T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10；
Stp24、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp25、判断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的二氧化碳浓度、温度和湿度综合条件参数、并进行存储。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过引入多个探测器，结合控制***，可以更方便灵活的根据植物生长过程中对光照、养分、水分、温度等进行调控，便捷高效，节约成本，更适合与室内植物种植；同时根据自学习进行对比获取适应于不同生长阶段的最优选的生长条件。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构种植机构示意图；
图2为本发明控制***结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，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组件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。
实施例一
请参阅图1-2所示，本发明为一种基于大数据的自学习种植灯控制***，包括一控制单元、以及与控制单元信号连接的至少两组种植机构；任意一组种植机构均包括一种植槽1以及设置种植槽1正上方的植物生长灯14、以及用于检测植物生长灯14与种植槽1之间距离的距离传感器；还包括与控制单元连接且设置有用于对种植槽1内土壤进行检测的土壤养分检测仪、土壤湿度传感器；以及与控制单元连接且对种植机构所处环境进行检测的二氧化碳传感器、温湿度传感器；还包括与控制单元连接且对种植机构所处环境中二氧化碳和温湿度进行调节的二氧化碳发生装置，加湿器和空调。
种植槽1的正上方设置有一倒置的U型固定架A11，U型固定架A11的内底侧面设置有一电动伸缩装置12，电动伸缩装置12的端部连接有一横杆13，横杆13上设置有植物生长灯14，位于电动伸缩装置12两侧的横杆13和U型固定架A11内底侧面之间还设置有若干导向伸缩杆15，距离传感器安装在横杆13的一侧。
种植槽1的一侧设置有一立板17，立板17上设置有灌溉管18和营养液补充管19；灌溉管18通过一水管A连通水源，营养液补充管19通过一水管B连通充满营养液的营养罐，水管B上设置有与控制单元连接的电磁阀B，水管A上设置有与控制单元连接的电磁阀A；水管A和水管B内还分别设置有与控制单元连接的电磁式流量传感器。
种植槽1的正上方设置有一倒置的U型固定架B2，U型固定架B2上设置有用于对种植槽1内的植株生长状态进行图像采集的图像采集模块，图像采集模块连接图像分析模块；图像采集模块为一摄像机。
实施例2
一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，种植机构数量为十组，且控制方法依次包括如下步骤：
Stp1、控制每组种植槽1内的土壤养分和土壤湿度相同，同时控制电动伸缩装置12的伸缩实现控制植物生长灯14距种植槽1之间距离距离相同；
Stp2、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp3、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp4、控制十组种植机构上的植物生长灯14的照度分别为1K、1.2K、1.5K、1.7K、2K、2.5K、4K、6K、8K和10K；
Stp5、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp6、判断十组种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照条件、并进行存储；
Stp7、当上述确定最佳光照条件为2K时，此时控制十组所述种植机构上的植物生长灯14的照度分别为1.8K、1.85K、1.9K、2K、2.05K、2.1K、2.15K、2.2K、2.3K和2.4K；
Stp8、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照条件、并进行存储；
Stp9、重复上述操作Stp7和Stp8多次即可获得最终的光照条件。
实施例3
一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，种植机构数量为十组，且控制方法依次包括如下步骤：
Stp01、控制每组种植槽1内的土壤养分和土壤湿度相同，且控制每组种植机构上的植物生长灯14的照度均为2K；
Stp02、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp03、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp04、控制十组种植机构上的植物生长灯14距种植槽1之间距离依次为1L、1.1L,1.25L,1.5L,1.7L,2L,2.3L,2.7L,3.2L和3.5L；
Stp05、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp06、判断十组种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照距离参数条件、并进行存储。
实施例3
一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，
Stp11、控制每组种植机构上的植物生长灯14的照度均为2K，且控制种植机构上的植物生长灯14距种植槽1之间距离为1.5L；
Stp12、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp13、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp14、控制十组种植机构内土壤湿度依次为P1、P1、P2、P2、P3、P3、P4、P4、P5、P5；同时控制控制十组种植机构内土壤养分浓度依次为M1、M2、M1、M2、M1、M2、M1、M2、M1、M2。
Stp15、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp16、判断十组种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的土壤湿度和土壤养分浓度参数、并进行存储。
实施例4
一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法；
Stp21、控制每组种植槽1内的土壤养分和土壤湿度相同，控制每组种植机构上的植物生长灯14的照度均为2K，且控制种植机构上的植物生长灯14距种植槽1之间距离为1.5L；
Stp22、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp23、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制十组种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度综合条件分别处于T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10；
Stp24、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp25、判断十组种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的二氧化碳浓度、温度和湿度综合条件参数、并进行存储。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种基于大数据的自学习种植灯控制***，其特征在于：包括一控制单元、以及与控制单元信号连接的至少两组种植机构；
任意一组所述种植机构均包括一种植槽(1)以及设置种植槽(1)正上方的植物生长灯(14)、以及用于检测植物生长灯(14)与种植槽(1)之间距离的距离传感器；
还包括与控制单元连接且设置有用于对种植槽(1)内土壤进行检测的土壤养分检测仪、土壤湿度传感器；
以及与控制单元连接且对种植机构所处环境进行检测的二氧化碳传感器、温湿度传感器；
还包括与控制单元连接且对种植机构所处环境中二氧化碳和温湿度进行调节的二氧化碳发生装置，加湿器和空调。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***，其特征在于，所述种植槽(1)的正上方设置有一倒置的U型固定架A(11)，所述U型固定架A(11)的内底侧面设置有一电动伸缩装置(12)，所述电动伸缩装置(12)的端部连接有一横杆(13)，所述横杆(13)上设置有植物生长灯(14)，位于所述电动伸缩装置(12)两侧的横杆(13)和U型固定架A(11)内底侧面之间还设置有若干导向伸缩杆(15)。
3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***，其特征在于，所述距离传感器安装在所述横杆(13)的一侧。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***，其特征在于，所述种植槽(1)的一侧设置有一立板(17)，所述立板(17)上设置有灌溉管(18)和营养液补充管(19)；
所述灌溉管(18)通过一水管A连通水源，所述营养液补充管(19)通过一水管B连通充满营养液的营养罐，所述水管B上设置有与控制单元连接的电磁阀B，所述水管A上设置有与控制单元连接的电磁阀A。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***，其特征在于，所述水管A和水管B内还分别设置有与控制单元连接的电磁式流量传感器。
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***，其特征在于，所述种植槽(1)的正上方设置有一倒置的U型固定架B(2)，所述U型固定架B(2)上设置有用于对种植槽(1)内的植株生长状态进行图像采集的图像采集模块，所述图像采集模块连接图像分析模块；
所述图像采集模块为一摄像机。
7.如上权利要求1-6任意一项所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，其特征在于，所述种植机构数量为十组，且控制方法依次包括如下步骤：
Stp1、控制每组所述种植槽(1)内的土壤养分和土壤湿度相同，同时控制电动伸缩装置(12)的伸缩实现控制植物生长灯(14)距种植槽(1)之间距离距离相同；
Stp2、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp3、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp4、控制十组所述种植机构上的植物生长灯(14)的照度分别为1K、1.2K、1.5K、1.7K、2K、2.5K、4K、6K、8K和10K；
Stp5、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp6、判断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照条件、并进行存储；
Stp7、当上述确定最佳光照条件为2K时，此时控制十组所述种植机构上的植物生长灯(14)的照度分别为1.8K、1.85K、1.9K、2K、2.05K、2.1K、2.15K、2.2K、2.3K和2.4K；
Stp8、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照条件、并进行存储；
Stp9、重复上述操作Stp7和Stp8多次即可获得最终的光照条件。
8.如上权利要求1-6任意一项所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，其特征在于，所述种植机构数量为十组，且控制方法依次包括如下步骤：
Stp01、控制每组所述种植槽(1)内的土壤养分和土壤湿度相同，且控制每组所述种植机构上的植物生长灯(14)的照度均为2K；
Stp02、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp03、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp04、控制十组所述种植机构上的植物生长灯(14)距种植槽(1)之间距离依次为1L、1.1L,1.25L,1.5L,1.7L,2L,2.3L,2.7L,3.2L和3.5L；
Stp05、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp06、判断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的光照距离参数条件、并进行存储。
9.如上权利要求1-6任意一项所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，其特征在于，
Stp11、控制每组所述种植机构上的植物生长灯(14)的照度均为2K，且控制种植机构上的植物生长灯(14)距种植槽(1)之间距离为1.5L；
Stp12、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度处于一个恒定状态；
Stp13、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp14、控制十组所述种植机构内土壤湿度依次为P1、P1、P2、P2、P3、P3、P4、P4、P5、P5；同时控制控制十组所述种植机构内土壤养分浓度依次为M1、M2、M1、M2、M1、M2、M1、M2、M1、M2。
Stp15、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp16、判断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的土壤湿度和土壤养分浓度参数、并进行存储。
10.如上权利要求1-6任意一项所述的一种基于大数据的自学习种植灯控制***的控制方法，其特征在于；
Stp21、控制每组所述种植槽(1)内的土壤养分和土壤湿度相同，控制每组所述种植机构上的植物生长灯(14)的照度均为2K，且控制种植机构上的植物生长灯(14)距种植槽(1)之间距离为1.5L；
Stp22、通过图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的初始生长状态；
Stp23、通过二氧化碳发生装置，加湿器和空调控制十组所述种植槽所处环境的二氧化碳浓度、温度和湿度综合条件分别处于T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10；
Stp24、在上述照度的情况下生长N天，然后再图像采集模块进行图像采集、并通过图像分析模块进行分析获取植株的中期生长状态；
Stp25、判断十组所述种植机构中生长最优的一组，获取该组对应的二氧化碳浓度、温度和湿度综合条件参数、并进行存储。
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