CN114667858B - 一种植物光照***及控制方法 - Google Patents
一种植物光照***及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114667858B CN114667858B CN202210439321.6A CN202210439321A CN114667858B CN 114667858 B CN114667858 B CN 114667858B CN 202210439321 A CN202210439321 A CN 202210439321A CN 114667858 B CN114667858 B CN 114667858B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- information
- illumination
- growth
- plant
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title claims abstract description 466
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 252
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 claims description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 15
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 abstract description 14
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 abstract 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 165
- 241000208818 Helianthus Species 0.000 description 44
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 44
- 206010021033 Hypomenorrhoea Diseases 0.000 description 10
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 6
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005082 stem growth Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G7/00—Botany in general
- A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
- A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
- G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Botany (AREA)
- Ecology (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
Abstract
本发明提供一种植物光照***及控制方法；植物光照***包括控制单元、光照单元、监测单元和存储单元；监测单元包括摄像单元；存储单元用于存储第一特征信息、第一光照信息、最优第一光照信息；摄像单元用于获取植物影像信息，控制单元通过数据分析得出植物生长状态信息和第二特征信息；通过对比第二特征信息和第一特征信息检测当前种植植物在当前生长阶段的生长特征是否达到自然生长标准；根据检测结果设置最优第一光照信息；最优第一光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到自然生长标准的信息。
Description
技术领域
本发明涉及植物生长照明技术领域，具体涉及一种植物光照***及控制方法。
背景技术
光照是影响植物生长的重要因子，太阳光的光谱包含了极大的谱宽，而植物只需吸收其中一部分，不同的光照强度和不同波长的光辐射对植物生长影响不同；使用与植物匹配的人工光源对植物进行照射可以促进植物生长。
在中国申请号为201610106039.0；公布日为2016.7.13的专利文献公开了一种基于PC/移动端远程控制的LED植物照明***及方法；通过云服务器与控制处理器相连；控制处理器与云服务器、供电模块双向连接；传感器检测模块与控制处理器相连，将温室大棚内环境的检测情况反馈给控制处理器；驱动模块为LED照明模块提供稳恒直流或者脉宽调制电源，根据控制处理器的指令开启且调节LED灯组特定灯的亮度。
该***根据不同植物的不同生长阶段调节对应波长的灯组对植物进行照射；同时通过PWM调光器调节灯组亮对植物进行照射；但是植物在长期进化中适应了自然环境的光照模式；植物在自然环境的光照模式中能更好的生长；该***不能模拟自然环境的光照模式对植物进行照射。
在中国申请号为202010338255 .4；公布日为2020.7.17的专利文献公开了一种可动态调节的LED植物补光***及动态调光方法；包括：RGBW补光灯、补光灯驱动单元、光照强度采集单元、植物生长监视单元、集中控制单元、种植智库；其本根据植物种类和生长阶段动态自动调整植物灯的光照强度、光质比、光周期和光照时间分布，能够根据光配方设定光照参数，包括光质组合、每种单一光质的光强、每种单一光质的运行周期和不同光质的交替周期，自动判断植物的生长阶段，动态切换光配方。
但是该***只是调用存储在种植智库中的数据调整光配方；而受到环境因素的影响，处于不同种植环境下的同一种植物需要的光配方不同；直接使用预先存储的光配方对处于不同种植环境的同一种植物进行照射时，不能使处于不同环境的同种植物都达到自然生长标准；同时种植智库中存储的光配方数据只是有利于植物生长，其无法使植物的每一个生长阶段的生长特征都能达到自然生长标准。
发明内容
本发明提供一种植物光照***及控制方法，通过调整光照，使得植物能更好地达到生长要求。
为达到上述目的，本发明一方面的技术方案是：一种植物光照***的控制方法，包括以下步骤：
步骤（1）.在控制单元中预录入第一特征信息和光照信息、采集周期；光照信息包括第一光照信息、第三光照信息和最优第一光照信息，第一光照信息和第三光照信息都为有利于不同植物在不同生长阶段进行正常生长的信息；第一光照信息包括第一波长信息、第一光照强度信息、第一光周期信息和第一光照模式信息；第三光照信息包括第三波长信息、第三光照强度信息、第三光周期信息和第三光照模式信息；最优第一光照信息初始设置为第一光照信息。
第一特征信息为不同植物的不同生长阶段的生长特征的自然生长标准信息。
步骤（2）.通过摄像单元获取当前植物的种类信息。
步骤（3）.在采集周期开始时通过摄像单元获取当前植物的当前生长阶段信息，将获取到的信息反馈到控制单元；若需要使当前植物按自然生长标准进行生长，则进行步骤（4）。
步骤（4）.控制单元根据最优第一光照信息对光照单元进行调节，光照单元对当前植物进行照射。
步骤（5）.通过摄像单元获取当前植物的第二特征信息；第二特征信息为当前植物在当前生长阶段的生长特征信息；将第二特征信息发送到控制单元，控制单元对比第二特征信息和第一特征信息；若第二特征信息达到自然生长标准，则进行步骤（6）；若第二特征信息低于自然生长标准，则进行步骤（7）。
步骤（6）.将当前植物的当前生长阶段的第一光照信息设为当前生长阶段的最优第一光照信息，并将最优第一光照信息存储在控制单元中；最优第一光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到自然生长标准的信息；然后进行步骤（9）。
步骤（7）.确定第一光照信息和第三光照信息在一个采集周期内的占比，在一个采集周期内，使用确定的第一光照信息和第三光照信息对当前植物进行照射，直至一个采集周期结束然后进行步骤（8）。
步骤（8）.判断使用第一光照信息和第三光照信息是否能使植物的第二特征信息达到自然生长标准；若是，则将当前植物的当前生长阶段的第一光照信息和第三光照信息的照射信息设为当前生长阶段的最优第一光照信息，并将最优第一光照信息存储在控制单元中，最优第一光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到自然生长标准的信息；然后进行步骤（9）；若否，在下一个采集周期内调整第一光照信息和第三光照信息占比，然后进入步骤（7）。
步骤（9）.重复进行步骤（3）-（8），直至植物完成生长。
以上方法，通过摄像单元识别当前植物种类和生长阶段；在一个采集周期内采用第一光照信息进行照射，然后在采集周期结束后通过采集植株生长情况判断是否为合适的光照信息，若合适将其设置为最优光照信息以备后续当前植物当前生长阶段对应使用，从而方便使用，而当不合适时，将综合使用第一光照信息和第三光照信息进行照射，从而防止当前光照信息不合适时，直接采用第三光照信息照射造成植物不能马上被吸收从而导致植物无法达到自然生长情况发生，而通过在多个采集周期内逐渐调整光照单元使用第一光照信息和第三光照占比最终完成植物生长，使得植物更好地达到生长要求。
进一步的，步骤（7）中“确定第一光照信息和第三光照信息在一个采集周期内的占比”为：在一个采集周期内，光照单元在采集周期内使用第一光照信息和第三光照信息的占比都为50%，步骤（8）中“在下一个采集周期内调整第一光照信息和第三光照信息”为：下一个采集周期内，降低光照单元使用第一光照信息的占比。
以上方法，在一开始时光照单元采用第一光照信息和第二光照信息的时间各自占一半，然后在不合适的下一个采集周期内，降低使用第一光照信息的占比，这样能使得使用第一光照信息的时间逐步有效地降低，从而更加可靠地达到植物生长要求。
进一步的，光照单元交替使用第一光照信息和第三光照信息。
以上，光照单元交替使用光照信息，从而使得植物能可靠地适应光照信息的变化。
进一步的，步骤（1）还包括预录入预设特征信息和第二光照信息、最优第二光照信息；第二光照信息为改变不同植物在不同生长阶段的生长特征的信息；第二光照信息包括第二波长信息、第二光照强度、第二光周期信息和第二光照模式信息；最优第二光照信息初始设置为第二光照信息。
预设特征信息为不同植物的不同生长阶段的生长特征的预设生长标准信息。
步骤（3）中还包括：若需要使当前植物按照预设生长标准进行生长，则进行以下步骤：
S1、控制单元根据最优第二光照信息对光照单元进行调节，光照单元对当前植物进行照射。
S2、在采集周期开始时，通过摄像单元获取当前植物的第二特征信息；第二特征信息为当前植物在当前生长阶段的生长特征信息；将第二特征信息发送到控制单元，控制单元对比第二特征信息与和预设特征信息，若第二特征信息达到预设生长标准，则进行S3；若第二特征信息低于预设生长标准，则进行S4。
S3、将当前植物的当前生长阶段的第二光照信息设为当前生长阶段的最优第二光照信息，并将最优第二光照信息存储在控制单元中；然后进行S7。
S4、增大当前植物的当前生长阶段的第二光照信息中的第二光照强度。
S5、在采集周期结束时，判断修改后的第二光照信息是否能使植物的第二特征信息达到预设生长标准；若是，则将修改后的第二光照信息设为当前生长阶段的最优第二光照信息，并将最优第二光照信息存储在控制单元中，然后进行S6；若否，则进行步骤S1。
S6、重复进行步骤S1-S5直至植物完成预设生长标准生长。
以上方法，通过第二光照信息对植物作用，根据预设特征信息改变当前植物的当前生长阶段的生长特征。通过用户自主设定预设特征信息；这样可以控制不同植物在不同生长阶段的生长特征变化；使植物的生长特征向预设生长标准变化；这样可以根据不同的需求调整植物的生长特征。
通过第二光照信息与预设特征信息进行对比，通过对比可以检测到当前种植植物在当前生长阶段的生长特征是否达到预设生长标准；若第二光照信息达到预设生长标准，则表示在当前的种植环境下，第二光照信息为最优第二光照信息；若第二光照信息不能达到预设生长标准，则表示在当前的种植环境下，第二光照信息为非最优第二光照信息；需要改变第二光照信息。
进一步的，所述第一光照模式信息和第三光照模式信息都包括恒定光照模式、连续光照模式、交替光照模式、交叠光照模式和间歇光照模式，这种光照模式能更好地实现自然界光照模式，从而达到自然生长的状态。
进一步的，所述第一波长信息为280-800nm，第三波长信息为红光和蓝光对应的波长信息。以上，由于红光对植物增高以及植物节间伸长具有很大的作用，而蓝光对植物茎杆生长发育具有重要影响，而在红光和蓝光的配合下，植物节间伸长，植株增加有一定的好处，从而一开始采集第一波长信息进行照射然后在调整比例之后使得第一波长信息比例减少，从而有利于植株生长。
进一步的，所述第一特征信息和第二特征信息为当前植物的植株高度信息，以上，将植株高度信息作为特征信息，更加直观且有效。
进一步的，预设特征信息为植物需要生长成预设高度，以上，将植株高度信息作为特征信息，更加直观且有效。
本发明还提供一种植物光照***，包括控制单元、光照单元、摄像单元和存储单元；控制单元、光照单元和摄像单元之间信号连接；摄像单元用于获取植物的种类和生长阶段信息；光照单元用于对植物进行照射；控制单元用于根据植物的种类和生长阶段信息控制光照单元选用的光照信息；所述光照单元包括一个以上的照明装置；控制单元独立控制每个照明装置；存储单元用于存储第一特征信息、预设特征信息和光照信息，光照信息包括第一光照信息、第二光照信息、第三光照信息、最优第一光照信息和最优第二光照信息。
以上***，通过控制单元对光照单元的光照信息进行调整；光照单元能更加循序渐进地调整并加入光照信息；进而能根据植物的种类和生长阶段切换不同的光照波长、光照强度和光照模式对植物进行照射；有效促进植物生长。
进一步的，每个光照单元都包括控制器和LED；每个LED通过独立的控制器连接。
以上设置，使用LED对植物进行照射；LED工作时热量低；不会对种植环境的稳定造成干涉；进而植物能在种植环境中稳定生长。
附图说明
图1为本发明控制方法的流程图。
图2为本发明光照***的示意图。
图3为本发明中控制芯片的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1-3所示，一种植物光照***包括控制单元1、光照单元2、监控单元3、温度调节器4、湿度调节器5和存储单元（图中未示出）；控制单元1、光照单元2和监控单元3之间信号连接。温度调节器4和湿度调节器5为现有技术，在此不作累述。在本实施例中，控制单元1为STM32主控板。
监控单元3包括摄像单元31、湿度检测单元32、和温度检测单元33；所述摄像单元为摄像机；湿度检测单元为湿度传感器；温度检测单元为温度传感器；
存储单元用于存储第一特征信息、预设特征信息和光照信息，光照信息包括第一光照信息、第二光照信息、第三光照信息、最优第一光照信息和最优第二光照信息、采集周期，最优第一光照信息初始设置为第一光照信息，最优第二光照信息初始设置为第二光照信息。
摄像单元用于获取植物的种类、生长阶段信息和第一特征信息、第二特征信息。摄像单元31获取当前植物的图片后，通过当前植物图片与预设植物图片进行匹配确定植物的种类以及生长阶段信息和第一特征信息和第二特征信息。
湿度检测单元用于监测当前种植环境的湿度；温度检测单元用于监测当前种植环境的温度。
光照单元2用于对植物进行照射；控制单元1用于根据植物的种类和生长阶段信息调整光照单元的光照信息。
所述第一特征信息为不同植物的不同生长阶段的生长特征的自然生长标准信息。
所述第一光照信息和第三光照信息都为有利于不同植物在不同生长阶段进行正常生长的信息。
在存储单元中还存储有利于不同植物的不同生长阶段的生长特征按自然生长标准进行生长的第一温度信息和第一湿度信息；当湿度检测单元监测到当前种植环境的湿度与第一湿度信息不符合时，湿度调节器对当前种植环境的湿度进行调节。当温度检测单元监测到当前种植环境的温度与第一温度信息不符合时，温度调节器对当前种植环境的温度进行调节。
所述最优第一光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到自然生长标准的信息。
所述第二特征信息为当前种植植物在当前生长阶段的生长特征信息。本实施例中，所述第一特征信息和第二特征信息为当前植物的植株高度信息。生长阶段信息包括幼苗期和生长期。
所述预设特征信息为不同植物的不同生长阶段的生长特征的预设生长标准信息。在本实施例中，预设特征信息为植物需要生长成预设高度。
所述第二光照信息为改变不同植物在不同生长阶段的生长特征的信息。
在存储单元中还存储有利于不同植物的不同生长阶段的生长特征按预设生长标准进行生长的第二温度信息和第二湿度信息；当湿度检测单元监测到当前种植环境的湿度与第二湿度信息不符合时，湿度调节器对当前种植环境的湿度进行调节。当温度检测单元监测到当前种植环境的温度与第二温度信息不符合时，温度调节器对当前种植环境的温度进行调节。
所述最优第二光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到预设生长标准的信息。
第一光照信息包括第一波长信息、第一光照强度信息、第一光周期信息和第一光照模式信息；第二光照信息包括第二波长信息、所述第二光照强度、第二光周期信息和第二光照模式信息。第三光照信息包括第三波长信息、所述第三光照强度、第三光周期信息和第三光照模式信息。第一光照模式信息、第二光照模式信息和第三光照都包括恒定光照模式、连续光照模式、交替光照模式、交叠光照模式和间歇光照模式。光照单元模拟恒定光照模式、连续光照模式、交替光照模式、交叠光照模式和间歇光照模式的方法都为现有技术，在此不做累述。采集周期为从一个调整光照信息的周期，本实施例中，采集周期为24小时，光周期是指生物对昼夜周期中光照期和暗期长短交替变化的感知与响应。本实施例中，光周期信息中将光照期和暗期的比例设置为1:1。
具体的，第一波长信息和第三波长信息为有利于不同植物在不同生长阶段按照自然生长标准进行生长的波长信息；第一光照强度信息和第三光照强度信息为有利于不同植物在不同生长阶段按照自然生长标准进行生长的光照强度信息；第一光周期信息和第三光周期信息为有利于不同植物在不同生长阶段按照自然生长标准进行生长的光周期信息；第一光照模式信息和第三光照模式信息为利于不同植物在不同生长阶段按照自然生长标准进行生长的光照模式信息。
第二波长信息为有利于不同植物在不同生长阶段按照预设生长标准进行生长的波长信息；第二光照强度信息为有利于不同植物在不同生长阶段按照预设生长标准进行生长的光照强度信息；第二光周期信息为有利于不同植物在不同生长阶段按照预设生长标准进行生长的光周期信息；第二光照模式信息为利于不同植物在不同生长阶段按照预设生长标准进行生长的光照模式信息。
所述光照单元2包括一个以上的照明装置21；控制单元1独立控制每个照明装置21。每个照明装置21都包括控制器22和LED23；每个LED23通过独立的控制器22连接。至少一照明装置的LED的波长为红光对应波长（625~740nm）；至少一照明装置的LED的波长为蓝光对应波长（450~480nm）。
控制器包括控制芯片，控制芯片为XDPL8221芯片；控制芯片对LED进行控制；通过控制芯片输入PWM信号对LED进行控制；XDPL8221芯片为现有技术，在此不作累述。
植物光照***的控制方法，包括以下步骤：
步骤（1）.在控制单元中预录入第一特征信息和光照信息第一温度信息、第一湿度信息、采集周期；光照信息包括第一光照信息、第三光照信息和最优第一光照信息，第一光照信息和第三光照信息都为有利于不同植物在不同生长阶段进行正常生长的信息；第一光照信息包括第一波长信息、第一光照强度信息、第一光周期信息和第一光照模式信息；第三光照信息包括第三波长信息、第三光照强度信息、第三光周期信息和第三光照模式信息；最优第一光照信息初始设置为第一光照信息。
第一特征信息为不同植物的不同生长阶段的生长特征的自然生长标准信息；第一温度信息为有利于不同植物的不同生长阶段的生长特征按自然生长标准进行生长的温度信息；第一湿度信息为有利于不同植物的不同生长阶段的生长特征按自然生长标准进行生长的湿度信息。
步骤（2）.通过摄像单元获取当前植物的种类信息。
步骤（3）.在采集周期开始时通过摄像单元获取当前植物的当前生长阶段信息，将获取到的信息反馈到控制单元；若需要使当前植物按自然生长标准进行生长，则进行步骤（4）。
步骤（4）.控制单元实时监测当前种植环境的湿度和温度，若当前种植环境的湿度与第一湿度信息不符合，则湿度调节器对当前种植环境的湿度进行调节；若前种植环境的温度与第一温度信息不符合，则温度调节器对当前种植环境的温度进行调节。具体的，若当前种植环境的湿度高于第一湿度，则湿度调节器进行除湿，若当前种植环境的湿度低于第一湿度，则湿度调节器进行加湿；若当前种植环境的温度高于第一温度，则温度调节器进行降温；若当前种植环境的温度低于第一温度，则温度调节器进行升温。
控制单元根据最优第一光照信息对光照单元进行调节，光照单元对当前植物进行照射。
步骤（5）.通过摄像单元获取当前植物的第二特征信息；第二特征信息为当前植物在当前生长阶段的生长特征信息；将第二特征信息发送到控制单元，控制单元对比第二特征信息和第一特征信息；若第二特征信息达到自然生长标准，则进行步骤（6）；若第二特征信息低于自然生长标准，则进行步骤（7）。
步骤（6）.将当前植物的当前生长阶段的第一光照信息设为当前生长阶段的最优第一光照信息，并将最优第一光照信息存储在控制单元中；最优第一光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到自然生长标准的信息；然后进行步骤（9）。
步骤（7）.确定第一光照信息和第三光照信息在一个采集周期内的占比，在一个采集周期内，使用确定的第一光照信息和第三光照信息对当前植物进行照射，直至一个采集周期结束然后进行步骤（8）；本步骤中，“确定第一光照信息和第三光照信息在一个采集周期内的占比”为：在一个采集周期内，光照单元在采集周期内使用第一光照信息和第三光照信息的占比都为50%。
步骤（8）.判断使用第一光照信息和第三光照信息是否能使植物的第二特征信息达到自然生长标准；若是，则将当前植物的当前生长阶段的第一光照信息和第三光照信息的照射信息设为当前生长阶段的最优第一光照信息，并将最优第一光照信息存储在控制单元中，最优第一光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到自然生长标准的信息；然后进行步骤（9）；若否，在下一个采集周期内调整第一光照信息和第三光照信息的占比，然后进入步骤（7）；本步骤中， “在下一个采集周期内调整第一光照信息和第三光照信息”为：下一个采集周期内，降低光照单元使用第一光照信息的占比，在一实施例中，每次光照单元使用第一光照信息的占比降低10%。
步骤（9）.重复进行步骤（3）-（8），直至植物完成生长。
以上方法，通过摄像单元识别当前植物种类和生长阶段；在一个采集周期内采用第一光照信息进行照射，然后在采集周期结束后通过采集植株生长情况判断是否为合适的光照信息，若合适将其设置为最优光照信息以备后续当前植物当前生长阶段对应使用，从而方便使用，而当不合适时，将综合使用第一光照信息和第三光照信息进行照射，从而防止当前光照信息不合适时，直接采用第三光照信息照射造成植物不能马上被接收从而导致植物无法达到自然生长情况发生，而通过在多个采集周期内逐渐调整光照单元使用第一光照信息和第三光照占比最终完成植物生长，使得植物更好地达到生长要求。
以下具体说明：
使当前植物按自然生长标准进行生长，具体为：
植物的种类以向日葵为例；向日葵的生长阶段包括幼苗期、生长期、成熟期和枯萎期；在本实施中，生长阶段以幼苗期、生长期为例；向日葵的幼苗期的自然生长标准的生长特征为株高100CM以上；向日葵的生长期的自然生长标准的生长特征为株高150CM以上。
在步骤（1）中预存向日葵的幼苗期和生长期的第一光照信息、第三光照信息、第一湿度信息和第一温度信息。
在本实施中，向日葵的幼苗期和生长期的第一光照信息相同；第一光照信息中，第一波长的范围包括280-800nm，即光合有效辐射的波长范围；第一光照强度为40000lx~60000lx；第一光周期的光照期和暗期的比例设置为1:1；第一光照模式为恒定光照模式、连续光照模式、交替光照模式、交叠光照模式和间歇光照模式依次进行。
在本实施中，向日葵的幼苗期和生长期的第三光照信息相同；第三光照信息中，第三波长为包括红光和蓝光；第三光辐射照度为40000lx~60000lx；第三光周期的光照期和暗期的比例设置为1:1；第三光照模式为恒定光照模式、连续光照模式、交替光照模式、交叠光照模式和间歇光照模式依次进行。
在本实施例中，向日葵的幼苗期和生长期的第一温度信息相同；第一温度信息有利于使向日葵的幼苗期的株高为100CM以上，向日葵的生长期的株高为150CM以上。第一温度信息中温度范围为31℃~37℃。
在本实施例中，向日葵的幼苗期和生长期的第一湿度信息相同；第一湿度信息有利于使向日葵的幼苗期的株高为100CM以上，向日葵的生长期的株高为150CM以上。第一湿度信息中湿度大于70%。
在步骤（5）中若根据最优第一光照信息即第一光照信息对向日葵的幼苗期进行照射，当向日葵的当第二特征信息达到自然生长标准，则进行步骤（6）将幼苗期的第一光照信息设为幼苗期的最优第一光照信息。
在步骤（5）中若根据第一光照信息对向日葵的幼苗期进行照射，当向日葵的当第二特征信息不能达到自然生长标准，则进行步骤（7）重新设定第一光照信息的第一光周期信息和第三光照信息的第三光周期信息，若采集周期为24小时，则将光照单元使用第一光照信息的时间设定为12小时，将光照单元使用第三光照信息的时间设定为12小时；使用重新设定第一光照信息和第三光照信息交替对向日葵进行照射；一种方式是在前12个小时内全部使用第一光照信息，后12小时内全部使用第三光照信息，第二种方式是第1个小时内使用第一光照信息，第2个小时内使用第三光照信息，第3个小时内使用第一光照信息，第4个小时内使用第三光照信息，依次类推使得第一光照信息和第三光照信息使用总时间分别为12小时。
然后在一个采集周期完之后进行步骤（8）再次检测第二特征信息是否达到自然生长标准，若是，则将幼苗期中在第一光照信息和第三光照信息在一个光照期内进行照射的信息设为幼苗期的最优第一光照信息。若否，则重新设定第一光照信息的第一光周期信息和第三光照信息的第三光周期信息，在下一个采集周期内重新设定的方式是：降低光照单元使用第一光照信息的占比，比如下一个采集周期内将第一光照信息的使用占比降低10%，逐步减低其占比直到其占比降低到0，然后再次进行照射并检测。
步骤（9）中，设置向日葵的生长期和幼苗期的最优第一光照信息与上述方法相同。
在另一实施例中，在上述方法的步骤（1）还包括预录入预设特征信息和第二光照信息、最优第二光照信息、第二温度信息、第二湿度信息；第二光照信息为改变不同植物在不同生长阶段的生长特征的信息；第二光照信息包括第二波长信息、第二光照强度、第二光周期信息和第二光照模式信息；最优第二光照信息初始设置为第二光照信息。
预设特征信息为不同植物的不同生长阶段的生长特征的预设生长标准信息；第二温度信息为有利于不同植物的不同生长阶段的生长特征按预设生长标准进行生长的温度信息；第二湿度信息为有利于不同植物的不同生长阶段的生长特征按预设生长标准进行生长的湿度信息。
步骤（3）中还包括：若需要使当前植物按照预设生长标准进行生长，则进行以下步骤：
S1、控制单元实时监测当前种植环境的湿度和温度，若当前种植环境的湿度与第二湿度信息不符合，则湿度调节器对当前种植环境的湿度进行调节；若前种植环境的温度与第二温度信息不符合，则温度调节器对当前种植环境的温度进行调节。具体的，若当前种植环境的湿度高于第一湿度，则湿度调节器进行除湿，若当前种植环境的湿度低于第一湿度，则湿度调节器进行加湿；若当前种植环境的温度高于第一温度，则温度调节器进行降温；若当前种植环境的温度低于第一温度，则温度调节器进行升温。
控制单元根据最优第二光照信息对光照单元进行调节，光照单元对当前植物进行照射。
S2、在采集周期开始时，通过摄像单元获取当前植物的第二特征信息；第二特征信息为当前植物在当前生长阶段的生长特征信息；将第二特征信息发送到控制单元，控制单元对比第二特征信息与和预设特征信息，若第二特征信息达到预设生长标准，则进行S3；若第二特征信息低于预设生长标准，则进行S4。
S3、将当前植物的当前生长阶段的第二光照信息设为当前生长阶段的最优第二光照信息，并将最优第二光照信息存储在控制单元中；然后进行S7。
S4、增大当前植物的当前生长阶段的第二光照信息中的第二光照强度。
S5、在采集周期结束时，判断修改后的第二光照信息是否能使植物的第二特征信息达到预设生长标准；若是，则将修改后的第二光照信息设为当前生长阶段的最优第二光照信息，并将最优第二光照信息存储在控制单元中，然后进行S6；若否，则进行步骤S1。
S6、重复进行步骤S1-S5直至植物完成预设生长标准生长。
以上方法，通过第二光照信息对植物作用，根据预设特征信息改变当前植物的当前生长阶段的生长特征。通过用户自主设定预设特征信息；这样可以控制不同植物在不同生长阶段的生长特征变化；使植物的生长特征向预设生长标准变化；这样可以根据不同的需求调整植物的生长特征。
使当前植物按预设生长标准进行生长，具体为：
植物的种类以向日葵为例；向日葵的生长阶段包括幼苗期、生长期、成熟期和枯萎期；在本实施中，生长阶段以幼苗期、生长期为例；向日葵的幼苗期的自然生长标准的生长特征为株高150CM以上；向日葵的生长期的自然生长标准的生长特征为株高200CM以上，向日葵预设特征信息为向日葵在幼苗期的生长特征为株高180CM以上，向日葵在生长期的生长特征为株高230CM以上。
在步骤（1）中预存向日葵的幼苗期和生长期、第二光照信息、第一湿度信息和第一温度信息；
在本实施中，向日葵的幼苗期、生长期的第二光照信息相同；第二光照信息中，第二波长的范围包括红光和蓝光对应波长范围，第二光照强度为40000lx~60000lx；第二光周期光照期和暗期的比例设置为1:1；第一光照模式为恒定光照模式、连续光照模式、交替光照模式、交叠光照模式和间歇光照模式依次进行。
在本实施例中，向日葵的幼苗期和生长期的第二温度信息相同，第二温度信息有利于使向日葵在幼苗期的株高为180CM以上，向日葵在生长期的株高为230CM以上第二温度信息为有利于向日葵预设特征信息为向日葵在幼苗期的生长特征为株高180CM以上，向日葵在生长期的生长特征为株高230CM以上的温度信息；温度信息中温度范围为35℃~37℃。
在本实施例中，向日葵的幼苗期和生长期的第二湿度信息相同；第二湿度有利于使向日葵在幼苗期的株高为180CM以上，向日葵在生长期的株高为230CM以上。第二湿度中湿度大于70%。
S2中，若根据第二光照信息对向日葵的幼苗期进行照射，当向日葵的当第二特征信息达到预设生长标准，则进行S3将幼苗期的第二光照信息设为幼苗期的最优第二光照信息。
S2中，若根据第二光照信息对向日葵的幼苗期进行照射，当向日葵的当第二特征信息不能达到自然生长标准，则进行S4增大当前植物的当前生长阶段的第二光照信息中的第二光照强度；每次增大光照强度的峰值增加3000 lx；然后对对向日葵进行照射；然后进行S5，再次检测第二特征信息是否达到预设生长标准，若是，则将幼苗期中在第二光照信息设为使向日葵的幼苗期向预设生长标准生长的的最优第二光照信息。若否，则继续增加光照强度的峰值然后再次进行照射并检测。
S6中，设置向日葵的生长期的最优第二光照信息与上述方法相同。
Claims (9)
1.一种植物光照***的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（1）.在控制单元中预录入第一特征信息和光照信息、采集周期；光照信息包括第一光照信息、第三光照信息和最优第一光照信息，第一光照信息和第三光照信息都为有利于不同植物在不同生长阶段进行正常生长的信息；第一光照信息包括第一波长信息、第一光照强度信息、第一光周期信息和第一光照模式信息；第三光照信息包括第三波长信息、第三光照强度信息、第三光周期信息和第三光照模式信息；最优第一光照信息初始设置为第一光照信息；
在控制单元中预录入预设特征信息和第二光照信息、最优第二光照信息；第二光照信息为改变不同植物在不同生长阶段的生长特征的信息；第二光照信息包括第二波长信息、第二光照强度、第二光周期信息和第二光照模式信息；最优第二光照信息初始设置为第二光照信息；
第一特征信息为不同植物的不同生长阶段的生长特征的自然生长标准信息；预设特征信息为不同植物的不同生长阶段的生长特征的预设生长标准信息；
步骤（2）.通过摄像单元获取当前植物的种类信息；
步骤（3）.在采集周期开始时通过摄像单元获取当前植物的当前生长阶段信息，将获取到的信息反馈到控制单元；若需要使当前植物按自然生长标准进行生长，则进行步骤（4）-（9）；若需要使当前植物按照预设生长标准进行生长，则进行S1-S6：
S1、控制单元根据最优第二光照信息对光照单元进行调节，光照单元对当前植物进行照射；
S2、在采集周期开始时，通过摄像单元获取当前植物的第二特征信息；第二特征信息为当前植物在当前生长阶段的生长特征信息；将第二特征信息发送到控制单元，控制单元对比第二特征信息与和预设特征信息，若第二特征信息达到预设生长标准，则进行S3；若第二特征信息低于预设生长标准，则进行S4；
S3、将当前植物的当前生长阶段的第二光照信息设为当前生长阶段的最优第二光照信息，并将最优第二光照信息存储在控制单元中；然后进行S7；
S4、增大当前植物的当前生长阶段的第二光照信息中的第二光照强度；
S5、在采集周期结束时，判断修改后的第二光照信息是否能使植物的第二特征信息达到预设生长标准；若是，则将修改后的第二光照信息设为当前生长阶段的最优第二光照信息，并将最优第二光照信息存储在控制单元中，然后进行S6；若否，则进行步骤S1；
S6、重复进行步骤S1-S5直至植物完成预设生长标准生长；
步骤（4）.控制单元根据最优第一光照信息对光照单元进行调节，光照单元对当前植物进行照射；
步骤（5）.通过摄像单元获取当前植物的第二特征信息；第二特征信息为当前植物在当前生长阶段的生长特征信息；将第二特征信息发送到控制单元，控制单元对比第二特征信息和第一特征信息；若第二特征信息达到自然生长标准，则进行步骤（6）；若第二特征信息低于自然生长标准，则进行步骤（7）；
步骤（6）.将当前植物的当前生长阶段的第一光照信息设为当前生长阶段的最优第一光照信息，并将最优第一光照信息存储在控制单元中；最优第一光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到自然生长标准的信息；然后进行步骤（9）；
步骤（7）.确定第一光照信息和第三光照信息在一个采集周期内的占比，在一个采集周期内，使用确定的第一光照信息和第三光照信息对当前植物进行照射，直至一个采集周期结束然后进行步骤（8）；
步骤（8）.判断使用第一光照信息和第三光照信息是否能使植物的第二特征信息达到自然生长标准；若是，则将当前植物的当前生长阶段的第一光照信息和第三光照信息的照射信息设为当前生长阶段的最优第一光照信息，并将最优第一光照信息存储在控制单元中，最优第一光照信息为使不同植物在不同生长阶段的生长特征都达到自然生长标准的信息；然后进行步骤（9）；若否，在下一个采集周期内调整第一光照信息和第三光照信息的占比，然后进入步骤（7）；
步骤（9）.重复进行步骤（3）-（8），直至植物完成生长。
2.根据权利要求1所述的一种植物光照***的控制方法，其特征在于：步骤（7）中“确定第一光照信息和第三光照信息在一个采集周期内的占比”为：在一个采集周期内，光照单元在采集周期内使用第一光照信息和第三光照信息的占比都为50%，步骤（8）中“在下一个采集周期内调整第一光照信息和第三光照信息”为：下一个采集周期内，降低光照单元使用第一光照信息的占比。
3.根据权利要求2所述的一种植物光照***的控制方法，其特征在于：光照单元交替使用第一光照信息和第三光照信息。
4.根据权利要求1所述的一种植物光照***的控制方法，其特征在于：所述第一光照模式信息和第三光照模式信息都包括恒定光照模式、连续光照模式、交替光照模式、交叠光照模式和间歇光照模式。
5.根据权利要求1所述的一种植物光照***的控制方法，其特征在于：所述第一波长信息为280-800nm，第三波长信息为红光和蓝光对应的波长信息。
6.根据权利要求1所述的一种植物光照***的控制方法，其特征在于：所述第一特征信息和第二特征信息为当前植物的植株高度信息。
7.根据权利要求1所述的一种植物光照***的控制方法，其特征在于：预设特征信息为植物需要生长成预设高度。
8.采用权利要求1所述的一种植物光照***的控制方法的植物光照***，其特征在于：包括控制单元、光照单元、监测单元和存储单元；控制单元、光照单元和监测单元之间信号连接；监测单元包括摄像单元，摄像单元用于获取植物的种类和生长阶段信息；光照单元用于对植物进行照射；控制单元用于根据植物的种类和生长阶段信息控制光照单元选用的光照信息；所述光照单元包括一个以上的照明装置；控制单元独立控制每个照明装置；存储单元用于存储第一特征信息、预设特征信息和光照信息，光照信息包括第一光照信息、第二光照信息、第三光照信息、最优第一光照信息和最优第二光照信息。
9.根据权利要求8所述的一种植物光照***，其特征在于：每个光照单元都包括控制器和LED；每个LED通过独立的控制器连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210439321.6A CN114667858B (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种植物光照***及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210439321.6A CN114667858B (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种植物光照***及控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114667858A CN114667858A (zh) | 2022-06-28 |
| CN114667858B true CN114667858B (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=82079674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210439321.6A Active CN114667858B (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种植物光照***及控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114667858B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115530066A (zh) * | 2022-10-14 | 2022-12-30 | 合肥创农生物科技有限公司 | 一种基于无土栽培的灯光自动调节*** |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104322297A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-02-04 | 北京中农腾达科技有限公司 | 一种促进植物生长的光源照射装置 |
| CN104798634A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-29 | 申鸣 | 光照度控制***、方法、装置及植物种植设备 |
| CN107231922A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-10 | 深圳前海弘稼科技有限公司 | 种植参数调控方法和种植参数调控装置 |
| CN108770118A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-11-06 | 安徽中电晶超照明有限公司 | 基于植物生长需求的光照控制*** |
| KR101954237B1 (ko) * | 2018-08-30 | 2019-03-05 | 주식회사 에이아이플러스 | IoT를 이용한 스마트 식물 재배기용 광원 모듈, 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템 |
| CN112514677A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-19 | 广东超然光科技有限公司 | 一种基于物联网的led植物生长灯*** |
| CN113408666A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-17 | 深圳致澜景观设计有限公司 | 一种用于景观的温室绿植栽培方法 |
| CN113711798A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-30 | 上海亚明照明有限公司 | 植物生长的控制方法、控制设备、植物生长灯及控制*** |
| CN114051869A (zh) * | 2020-08-10 | 2022-02-18 | 鸿富锦精密电子(天津)有限公司 | 植物栽培***及植物栽培箱的控制方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5498904B2 (ja) * | 2010-09-27 | 2014-05-21 | パナソニック株式会社 | 作物育成システム |
| CA2914575C (en) * | 2013-06-06 | 2020-07-07 | Flora Fotonica Ltd | A system and method for providing illumination to plants |
| CN111418381A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-17 | 南京格尼兹农业科技有限责任公司 | 一种可动态调节的led植物补光***及动态调光方法 |
-
2022
- 2022-04-25 CN CN202210439321.6A patent/CN114667858B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104322297A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-02-04 | 北京中农腾达科技有限公司 | 一种促进植物生长的光源照射装置 |
| CN104798634A (zh) * | 2015-04-22 | 2015-07-29 | 申鸣 | 光照度控制***、方法、装置及植物种植设备 |
| CN107231922A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-10-10 | 深圳前海弘稼科技有限公司 | 种植参数调控方法和种植参数调控装置 |
| CN108770118A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-11-06 | 安徽中电晶超照明有限公司 | 基于植物生长需求的光照控制*** |
| KR101954237B1 (ko) * | 2018-08-30 | 2019-03-05 | 주식회사 에이아이플러스 | IoT를 이용한 스마트 식물 재배기용 광원 모듈, 스마트 식물 재배기 및 스마트 식물 재배 시스템 |
| CN114051869A (zh) * | 2020-08-10 | 2022-02-18 | 鸿富锦精密电子(天津)有限公司 | 植物栽培***及植物栽培箱的控制方法 |
| CN112514677A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-19 | 广东超然光科技有限公司 | 一种基于物联网的led植物生长灯*** |
| CN113408666A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-17 | 深圳致澜景观设计有限公司 | 一种用于景观的温室绿植栽培方法 |
| CN113711798A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-30 | 上海亚明照明有限公司 | 植物生长的控制方法、控制设备、植物生长灯及控制*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114667858A (zh) | 2022-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210329848A1 (en) | Dynamically adjustable light-emitting diode (led) plant light supplement system and a dynamic light dimming method | |
| RU2654259C2 (ru) | Динамическая рецептура света для растениеводства | |
| RU2696965C2 (ru) | Садоводческое осветительное устройство | |
| US9974141B2 (en) | Lighting system with sensor feedback | |
| EP1479286B1 (en) | Method and apparatus for irradiation of plants using light emitting diodes | |
| KR101321336B1 (ko) | 식물공장 재배작물의 다단형 재배장치 | |
| KR20130077636A (ko) | 식물재배용 스마트 ｌｅｄ 조명장치 | |
| CN104661514B (zh) | 利用led照明的植物栽培***及其方法、植物栽培用led照明装置及其驱动方法 | |
| CN105746202A (zh) | 基于pc/移动端远程控制的led植物照明***及方法 | |
| CN210641526U (zh) | 可自动调节光质配比的led植物补光灯*** | |
| KR100933994B1 (ko) | 광요구량 자동제어 유닛을 통한 비닐하우스용 식물 재배 장치 및 방법 | |
| CN104076846A (zh) | 一种植物栽培led补光智能控制*** | |
| CN109716953B (zh) | 一种植物工厂 | |
| CN114667858B (zh) | 一种植物光照***及控制方法 | |
| CN110663382A (zh) | 一种基于大数据的农业环境监管*** | |
| CN112867196A (zh) | 一种基于人工智能的植物光配方补光***的实现方法和装置 | |
| RU2454066C2 (ru) | Светодиодный фитооблучатель | |
| KR20110073823A (ko) | 지능형 식물 재배용 조명장치 및 방법 | |
| TWI574608B (zh) | Plant factory with light recipe verification platform | |
| KR101191618B1 (ko) | Ｌｅｄ 조명을 이용한 식물 재배 시스템 및 방법, 식물 재배용 ｌｅｄ 조명 장치 및 그 장치의 구동 방법 | |
| KR20120023394A (ko) | 식물생장조절을 위한 ｌｅｄ 펄스조명 시스템 | |
| RU2278408C2 (ru) | Универсальный полихроматический облучатель | |
| CN211267786U (zh) | 一种生物照明生长能量输出管理灯具 | |
| WO2020139305A1 (ru) | Регулируемая светодиодная система и способ досветки растений в теплицах | |
| RU2811128C1 (ru) | Способ освещения теплиц |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |