CN114844933A - 用于立体栽培的日光人工导引云控制*** - Google Patents

用于立体栽培的日光人工导引云控制*** Download PDF

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Abstract

一种用于立体栽培的日光人工导引云控制***，包括：自动追光***、数据采集模块、视频监控模块、苗床移动控制***和云控***，其中：自动追光***收集并传递阳光至室内，数据采集模块采集室外光照强度数据并上传到云控***，视频监控模块采集室内栽培工况图像并上传到云控***，云控***分析上传数据中的光照强度信息和植物生长的图像信息并与植物生长模型进行对比后控制苗床移动控制***调整苗床位置和植物接受光照时间，使得植物得到最优周期性光照，最大利用光照促进植物生长。本发明能够有效利用自然光促进植物生长，通过云端智能控制提高光能利用效率，减小植物工厂的能耗。

Description

用于立体栽培的日光人工导引云控制***
技术领域
本发明涉及的是一种节能种植领域的技术，具体是一种用于立体栽培植物工厂的日光人工导引云控制***。
背景技术
现有的多层立体栽培式植物工厂由于面积利用率高、产量高逐渐成为受到各国的重视，但是多层栽培式植物工厂也存在因用LED灯进行人工补光导致的能耗大的问题。
发明内容
本发明针对现有立体栽培植物工厂仅依靠LED灯进行人工补光，耗能大，现有立体栽培植物工厂需要人工手动控制，提出一种用于立体栽培的日光人工导引云控制***，能够有效利用自然光促进植物生长，通过云端智能控制提高光能利用效率，减小植物工厂的能耗。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种用于立体栽培的日光人工导引云控制***，包括：自动追光***、数据采集模块、视频监控模块、苗床移动控制***和云控***，其中：自动追光***收集并传递阳光至室内，数据采集模块采集室外光照强度数据并上传到云控***，视频监控模块采集室内栽培工况图像并上传到云控***，云控***分析上传数据中的光照强度信息和植物生长的图像信息并与植物生长模型进行对比后控制苗床移动控制***调整苗床位置和植物接受光照时间，使得植物得到最优周期性光照，最大利用光照促进植物生长。
所述的数据采集模块包括：三个分别采集水平地面光照强度数据、追光设备直射光照强度数据和输出散光器光照强度数据的光照传感器和数据通信模块，其中：数据通信模块将采集数据输出至云控***。
所述的云控***包括：云端管理模块和云控通信模块，其中：用户通过云端管理模块进行实时监测，***分析上传数据中的光照强度信息和植物生长的图像信息，与植物生长模型进行对比后分别控制自动追光***调整姿态、控制苗床移动控制***调整苗床位姿，云控通信模块与自动追光***和苗床移动控制***进行数据和命令传输。
技术效果
和现有技术相比，本发明可以实现让立体栽培植物工厂中的植物在白天都能接受到最优自然光光照和全云端智能控制，在耗能较少的同时最大效率利用光照促进植物生长。
附图说明
图1为本发明***示意图。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及一种用于立体栽培的日光人工导引云控制***，包括：自动追光***、数据采集模块、视频监控模块、苗床移动控制***和云控***，其中：自动追光***收集并传递阳光至室内，数据采集模块采集室外光照强度数据并上传到云控***，视频监控模块采集室内栽培工况图像并上传到云控***，云控***分析上传数据中的光照强度信息和植物生长的图像信息并与植物生长模型进行对比后控制苗床移动控制***调整苗床位置和植物接受光照时间，使得植物得到最优周期性光照，最大利用光照促进植物生长。
所述的自动追光***包括：集光器1、集成模块化光纤导光管2、安全终端散光器3及姿态控制***4，其中：位于室外的集光器设置于姿态控制***上，收集阳光并通过集成模块化光纤导光管传递至位于室内的安全终端散光器，将阳光导入室内，姿态控制***由一个绕轴旋转的水平旋转平台、一个绕y轴的旋转云台和控制器组成，控制器接收云控***的指令控制集光器绕坐标z轴和坐标y轴旋转，从而调整集光器的朝向和倾角，使得在不同的时间段都能获得最大的光照强度。
所述的集光器1上进一步设有透镜阵列11。
所述的苗床移动控制***包括：苗床5、接受无线控制指令沿着轨道运行的双向小车6及配套的多个轨道7，其中：苗床放置在植物工厂的立体多层库中，双向小车接受云控***的指令通过轨道将苗床移动至对应位置以接受太阳光光照，最大限度利用太阳光光照促进植物生长。
所述的数据采集模块包括：三个吸顶式光照度变送器8a、8b、8c和LTE669型4G模块9，其中：三个光照度变送器分别布置在追光设备所在的地面、集光器所在平面和散光器下的轨道平面，分别采集水平地面光照强度数据、追光设备直射光照强度数据和输出散光器光照强度数据，采集数据经由485总线传输给LTE669型4G模块，LTE669型4G模块可以通过TP/TCP协议与云控***间实现数据通信，将光照强度数据上传到云控***。
所述的视频监控模块为互联网摄像装置10，该互联网摄像装置将植物生长和接受光照实时信息上传到云控***，实现云监控功能。
所述的云控***包括：云端管理模块和全控科技QK-G400T型4G DTU模块，其中：用户可通过云端管理模块进行实时监测和实时控制，追光***以及苗床移动控制***与服务器之间的数据和命令传输通过全控科技QK-G400T型4G DTU模块完成。
本实施例涉及一种基于上述***的控制方法，包括：
1)数据采集模块采集室外光照强度数据并上传到云控***，云控***分析数据后发出指令控制姿态控制***调整集光器姿态从而获得最大光照强度。
2)云控***控制苗床移动控制***周期性地运输苗床到散光器下接受一段时间的光照，视频监控模块采集室内栽培工况图像并上传到云控***。
3)云控***分析上传数据中的光照强度信息和植物生长图像信息，然后与植物生长模型进行对比后控制苗床移动控制***调整苗床位置和植物接受光照的时间，使得植物得到最优周期性光照。
与现有技术相比，本发明在立体多层植物工厂中充分利用自然光照，减少LED补光灯的使用，同时优化了植物光照时间，通过全云端智能控制使得植物获得最优周期性光照和光能有着较高的利用效率，降低了能耗。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (9)

1.一种用于立体栽培的日光人工导引云控制***，其特征在于，包括：自动追光***、数据采集模块、视频监控模块、苗床移动控制***和云控***，其中：自动追光***收集并传递阳光至室内，数据采集模块采集室外光照强度数据并上传到云控***，视频监控模块采集室内栽培工况图像并上传到云控***，云控***分析上传数据中的光照强度信息和植物生长的图像信息并与植物生长模型进行对比后控制苗床移动控制***调整苗床位置和植物接受光照时间，使得植物得到最优周期性光照，最大利用光照促进植物生长。
2.根据权利要求1所述的用于立体栽培的日光人工导引云控制***，其特征是，所述的数据采集模块包括：三个分别采集水平地面光照强度数据、追光设备直射光照强度数据和输出散光器光照强度数据的光照传感器和数据通信模块，其中：数据通信模块将采集数据输出至云控***。
3.根据权利要求1所述的用于立体栽培的日光人工导引云控制***，其特征是，所述的云控***包括：云端管理模块和云控通信模块，其中：用户通过云端管理模块进行实时监测，***分析上传数据中的光照强度信息和植物生长的图像信息，与植物生长模型进行对比后分别控制自动追光***调整姿态、控制苗床移动控制***调整苗床位姿，云控通信模块与自动追光***和苗床移动控制***进行数据和命令传输。
4.根据权利要求1所述的用于立体栽培的日光人工导引云控制***，其特征是，所述的自动追光***包括：集光器、集成模块化光纤导光管、安全终端散光器及姿态控制***，其中：位于室外的集光器设置于姿态控制***上，收集阳光并通过集成模块化光纤导光管传递至位于室内的安全终端散光器，将阳光导入室内，姿态控制***由一个绕轴旋转的水平旋转平台、一个绕y轴的旋转云台和控制器组成，控制器接收云控***的指令控制集光器绕坐标z轴和坐标y轴旋转，从而调整集光器的朝向和倾角，使得在不同的时间段都能获得最大的光照强度。
5.根据权利要求4所述的用于立体栽培的日光人工导引云控制***，其特征是，所述的集光器上进一步设有透镜阵列。
6.根据权利要求1所述的用于立体栽培的日光人工导引云控制***，其特征是，所述的苗床移动控制***包括：苗床、接受无线控制指令沿着轨道运行的双向小车及配套的多个轨道，其中：苗床放置在植物工厂的立体多层库中，双向小车接受云控***的指令通过轨道将苗床移动至对应位置以接受太阳光光照，最大限度利用太阳光光照促进植物生长。
7.根据权利要求1所述的用于立体栽培的日光人工导引云控制***，其特征是，所述的数据采集模块包括：三个吸顶式光照度变送器和LTE669型4G模块，其中：三个光照度变送器分别布置在追光设备所在的地面、集光器所在平面和散光器下的轨道平面，分别采集水平地面光照强度数据、追光设备直射光照强度数据和输出散光器光照强度数据，采集数据经由485总线传输给LTE669型4G模块，LTE669型4G模块可以通过TP/TCP协议与云控***间实现数据通信，将光照强度数据上传到云控***。
8.根据权利要求1所述的用于立体栽培的日光人工导引云控制***，其特征是，所述的视频监控模块为互联网摄像装置，该互联网摄像装置将植物生长和接受光照实时信息上传到云控***，实现云监控功能。
9.一种基于权利要求1～8中任一权利要求所述的用于立体栽培的日光人工导引云控制***的控制方法，包括：
1)数据采集模块采集室外光照强度数据并上传到云控***，云控***分析数据后发出指令控制姿态控制***调整集光器姿态从而获得最大光照强度；
2)云控***控制苗床移动控制***周期性地运输苗床到散光器下接受一段时间的光照，视频监控模块采集室内栽培工况图像并上传到云控***；
3)云控***分析上传数据中的光照强度信息和植物生长图像信息，然后与植物生长模型进行对比后控制苗床移动控制***调整苗床位置和植物接受光照的时间，使得植物得到最优周期性光照。
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