本發(fā)明涉及農業(yè)科技技術領域，特別是涉及一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)及補光方法。

背景技術：

眾所周知，光照與作物的生長有密切的關系。最大限度的捕捉光能，充分發(fā)揮植物光合作用的潛力，將直接關系到農業(yè)生產的效益。近年來由于市場需求的推動，普遍采用溫室大棚生產反季節(jié)花卉、瓜果、蔬菜等，由于冬春兩季日照時間短，作物生長緩慢，產量低，因此急需進行補光；中國北方大部分地處亞洲東部，屬溫帶季風型氣候。在冬春季節(jié)受西伯利亞冷空氣南下的影響，有時由于冷暖氣流的交匯融合而形成雨雪。出現少則1—3天的低溫寡照，多則7至8天連陰寡照天氣。據近50年來北京地區(qū)資料統(tǒng)計，這種長期連陰寡照的天氣出現幾率為20％左右，近10年來為40％，近3年出現2次，為60％以上。這就是說北京冬春連陰寡照災害呈日趨嚴重之勢，已成為冬春季保護地生產的重大災害性天氣。直接威脅以日光溫室為代表的保護地生產，其表現為：

(1)光照強度低于其補償點時有機物質的消耗多于積累，植株干質量下降，甚至死亡。即使在弱光的條件下植株的生長也表現衰弱、出現徒長現象。

(2)影響開花結果。茄果類、瓜類蔬菜對光照時間與強度都有一定的要求，如西瓜光照時間少于11小時則幼果全部脫落。對光照強度要求中等的蔬菜如豌豆、菜豆、芹菜、蘿卜、蔥等。對光照強度要求較弱的蔬菜如萵苣、菠菜、茼蒿、姜等這類蔬菜要求光強較低。在北京地區(qū)日光溫室內生產茄果類蔬菜，即使在晴天情況下，由于有塑料棚幕的削減作用其光照強度也不能達到光飽和點，但可達到光補償點以上(這也是日光溫室生產的茄果類蔬菜味道偏淡的原因)。若在多云和陰天情況下，光照則更顯不足，光照強度不夠，光照時間又短，達不到補償點。因而出現光合效率急劇下降，干物質積累迅速減少，病害快速增加的情況，損失已成定局。

(3)對連陰寡照災害程度的劃分，根據研究和生產實踐的總結，一般我們將災害劃分為3級。1。輕級：連續(xù)3天無日照；或連陰4天中有3天無日照，此時黃瓜、番茄、大椒等疫病、霜霉病開始出現。2。中級：連續(xù)4—7天無日照；或日照時數<3h連續(xù)7天以上；或1月內出現2次輕級寡照，此時黃瓜、番茄、大椒等病害普遍發(fā)生，但通過藥劑防治等措施尚可控制。3。重級連續(xù)陰天≥8天；或日照時數<3h連續(xù)10天以上；或1月內出現2次中級寡照，此時已10％一20％病害難以控制，大部出現減產，并繼續(xù)發(fā)展。

因此，近年來，植物補光技術得到了快速的發(fā)展，目前，傳統(tǒng)的補光主要采用的是高壓鈉燈；這種高壓鈉燈在一定程度上滿足了植物補光的需求，但是實踐發(fā)現，其存在如下的缺陷：一、由于高壓鈉燈功率大，散熱比較多，因此需要設置在距離植物比較遠的地方，這樣一方面增加了光能的浪費，另外一方面也使得大棚內的溫度不均勻，靠近高壓鈉燈的位置溫度高，反之溫度低；二、由于高壓鈉燈發(fā)出的光為全光譜，但是在實際種植過程中，每種植物對光譜的需求是不盡相同的，因此這樣進一步浪費了大量的光能，降低了光能的利用率；三、高壓鈉燈的發(fā)熱大，因此壽命短，同時故障率高。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)及補光方法，該基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)用于對植物的補光及補光方法，保證植物的正常光照需要，使得植物能夠正常生長。

本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)，至少包括：

位于植物上方的多盞LED燈；所述LED燈包括紅光LED燈、藍光LED燈、綠光LED以及自然光LED燈；

用于控制LED燈與植物之間距離的升降機構；

用于控制LED燈工作狀態(tài)的POE低壓恒壓供電設備；所述POE低壓恒壓供電設備通過網線與每盞LED燈連接。

進一步：還包括用于檢測光照強度的光強傳感器；所述光強傳感器的信號輸出端子通過控制器與POE低壓恒壓供電設備電連接。

更進一步：在所述光強傳感器的感光元件處設置有帶通濾光片。

更進一步：所述帶通濾光片包括：光波長度范圍是640～780nm的紅光帶通濾光片、光波長度范圍是470nm～505nm的藍光帶通濾光片、光波長度范圍是505nm～570nm的綠光帶通濾光片；所述光強傳感器包括第一光強傳感器、第二光強傳感器和第三光強傳感器；所述紅光帶通濾光片位于第一光強傳感器的感光元件處，所述藍光帶通濾光片位于第二光強傳感器的感光元件處；所述綠光帶通濾光片位于第三光強傳感器的感光元件處。

更進一步：還包括用于檢測LED燈與植物之間距離的距離傳感器；所述距離傳感器安裝在LED燈上。

更進一步：所述升降機構包括：用于懸掛LED燈的固定桿(2)；在所述固定桿(2)上固定有轉向滑輪(5)，在所述轉向滑輪(5)上設置有繩索，所述繩索的一端與LED燈固定連接；所述繩索的另一端與繞繩輪連接；所述繞繩輪安裝于電機的輸出軸上。

更進一步：在所述POE低壓恒壓供電設備與LED燈之間還設置有時控開關。

一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)的補光方法，其特征在于：至少包括如下步驟：

步驟101、通過距離傳感器采集LED燈與植物上表面之間的距離，當檢測距離位于正常范圍時，則執(zhí)行步驟102，否則通過升降機構調整LED燈的高度；

步驟102、通過第一光強傳感器、第二光強傳感器、第三光強傳感器對植物生長環(huán)境中的光照強度進行采集，并將采集的光強信息發(fā)送給控制器，控制器將接收到的光強信息與參考信息進行比較，當檢測光強處于正常范圍內時，則保持LED燈的工作狀態(tài)，當檢測光強高于閾值范圍，則關閉或者是降低相應顏色的LED燈光照強度；當檢測光強低于閾值范圍，則打開或者是增加相應顏色的LED燈光照強度。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

通過采用上述技術方案，當植物光照不足時，能夠通過LED燈對植物進行光照補充，滿足植物正常生長的光照需求；通過升降機構控制LED燈與植物之間的距離，進而提高光照利用率，減少光源的損耗，與傳統(tǒng)的高壓鈉燈相比較，散熱量少，保證植物生長環(huán)境的溫度均勻性；通過采用光照傳感器和帶通濾光片，能夠針對不同的植物進行特定光譜的光照補充，進一步提高光照的利用率，通過采用時控開關，滿足光照的時間間隔性需求，保證植物健康茁壯成長；與傳統(tǒng)的高壓鈉燈相比較，本發(fā)明還具有安全系數高，使用壽命長，接線端子處防潮的優(yōu)點。

與傳統(tǒng)的LED燈供電方式相比較，由于傳統(tǒng)的LED燈供電采用的是恒流源，電源封裝與燈體內，為了防止因潮濕導致接口銹蝕損壞的技術問題；傳統(tǒng)的技術是將電源和燈體封裝于一體，但是這樣會因為通風不好導致不便于散熱，從而導致電源及LED燈珠因受熱而損壞，壽命降低；而本發(fā)明采用的是恒壓供電，此時電源和燈體分離設置，這樣即可防止因潮濕導致接口銹蝕損壞的技術問題；同時也不存在封裝的問題；

由于本發(fā)明中采用的是POE低壓恒壓供電設備，因此在系統(tǒng)中可以不用POE交換機。植物補光主要包括三個方面：1、光照強度；可通過LED燈的調節(jié)進而調照度本身；還可以調整照射距離。2、光照時間：本發(fā)明可以隨時控制。3、光照波長：可以用紅、藍、綠自由組合控制。

附圖說明

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例第一優(yōu)選實施例的結構圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例第二優(yōu)選實施例的結構圖；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例第三優(yōu)選實施例的結構圖；

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例第四優(yōu)選實施例的結構圖。

圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例中升降機構的結構圖。

其中：1、支撐架；2、固定桿；3、盆栽植物；4、LED燈；5、轉向滑輪；6、固定滑輪。

具體實施方式

為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1，一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)，包括：

位于植物上方的多盞LED燈；所述LED燈包括紅光LED燈、藍光LED燈、綠光LED以及自然光LED燈；

用于控制LED燈與植物之間距離的升降機構；

用于控制LED燈工作狀態(tài)的POE低壓恒壓供電設備；所述POE低壓恒壓供電設備通過網線與每盞LED燈連接。一般POE低壓恒壓供電設備可以安裝于大棚外或者是監(jiān)控室內；

本優(yōu)選實施例的工作原理為：首先通過升降機構調整LED與植物表面之間的距離，一般情況下，LED燈與植物上表面之間的距離保持在15cm左右；隨后根據植物對光照的需求，開啟特定光譜的LED燈，進而對植物進行補光。

請參閱圖2，一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)，包括：

位于植物上方的多盞LED燈；所述LED燈包括紅光LED燈、藍光LED燈、綠光LED以及自然光LED燈；

用于控制LED燈與植物之間距離的升降機構；

用于控制LED燈工作狀態(tài)的POE低壓恒壓供電設備；所述POE低壓恒壓供電設備通過網線與每盞LED燈連接；一般POE低壓恒壓供電設備可以安裝于大棚外或者是監(jiān)控室內；

用于檢測光照強度的光強傳感器；所述光強傳感器的信號輸出端子通過控制器與POE低壓恒壓供電設備電連接。

為了進一步提高光譜的利用率：在所述光強傳感器的感光元件處設置有帶通濾光片。

所述帶通濾光片包括：光波長度范圍是640～780nm的紅光帶通濾光片、光波長度范圍是470nm～505nm的藍光帶通濾光片、光波長度范圍是505nm～570nm的綠光帶通濾光片；所述光強傳感器包括第一光強傳感器、第二光強傳感器和第三光強傳感器；所述紅光帶通濾光片位于第一光強傳感器的感光元件處，所述藍光帶通濾光片位于第二光強傳感器的感光元件處；所述綠光帶通濾光片位于第三光強傳感器的感光元件處。

本優(yōu)選實施例的工作原理為：首先通過升降機構調整LED與植物表面之間的距離，一般情況下，LED燈與植物上表面之間的距離保持在15cm左右；隨后根據第一光強傳感器和第二光強傳感器的檢測數據，結合不同植物對光譜的需求，開啟特定光譜的LED燈，進而對植物進行補光。

請參閱圖3，一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)，包括：

位于植物上方的多盞LED燈；所述LED燈包括紅光LED燈、藍光LED燈、綠光LED以及自然光LED燈；

用于控制LED燈與植物之間距離的升降機構；

用于控制LED燈工作狀態(tài)的POE低壓恒壓供電設備；所述POE低壓恒壓供電設備通過網線與每盞LED燈連接；一般POE低壓恒壓供電設備可以安裝于大棚外或者是監(jiān)控室內；

用于檢測LED燈與植物之間距離的距離傳感器；所述距離傳感器安裝在LED燈上；

本優(yōu)選實施例的工作原理為：首先通過升降機構調整LED與植物表面之間的距離，一般情況下，LED燈與植物上表面之間的距離保持在15cm左右；隨后根據第一光強傳感器、第二光強傳感器和第三光強傳感器的檢測數據，結合不同植物對光譜的需求，開啟特定光譜的LED燈，進而對植物進行補光。植物在生長的過程中，LED燈與植物上表面之間的距離不斷減少，此時距離傳感器將檢測信息發(fā)送給控制器，當檢測距離縮小至安全距離以內時，則通知工作人員及時啟動升降機構，進而對LED燈的高度進行調節(jié)。

一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)的補光方法，包括如下步驟：

步驟101、通過距離傳感器采集LED燈與植物上表面之間的距離，當檢測距離位于正常范圍時，則執(zhí)行步驟102，否則通過升降機構調整LED燈的高度；

步驟102、通過第一光強傳感器、第二光強傳感器、第三光強傳感器對植物生長環(huán)境中的光照強度進行采集，并將采集的光強信息發(fā)送給控制器，控制器將接收到的光強信息與參考信息進行比較，當檢測光強處于正常范圍內時，則保持LED燈的工作狀態(tài)，當檢測光強高于閾值范圍，則關閉或者是降低相應顏色的LED燈光照強度；當檢測光強低于閾值范圍，則打開或者是增加相應顏色的LED燈光照強度。

請參閱圖4，一種基于低壓恒壓供電的植物補光智能控制系統(tǒng)，包括：

位于植物上方的多盞LED燈；所述LED燈包括紅光LED燈、藍光LED燈、綠光LED以及自然光LED燈；

用于控制LED燈與植物之間距離的升降機構；

用于控制LED燈工作狀態(tài)的POE低壓恒壓供電設備；所述POE低壓恒壓供電設備通過網線與每盞LED燈連接；一般POE低壓恒壓供電設備可以安裝于大棚外或者是監(jiān)控室內；

用于檢測光照強度的光強傳感器；所述光強傳感器的信號輸出端子通過控制器與POE低壓恒壓供電設備電連接；

用于檢測LED燈與植物之間距離的距離傳感器；所述距離傳感器安裝在LED燈上；

為了進一步提高光譜的利用率：在所述光強傳感器的感光元件處設置有帶通濾光片。

所述帶通濾光片包括：光波長度范圍是640～780nm的紅光帶通濾光片、光波長度范圍是470nm～505nm的藍光帶通濾光片、光波長度范圍是505nm～570nm的綠光帶通濾光片；所述光強傳感器包括第一光強傳感器、第二光強傳感器和第三光強傳感器；所述紅光帶通濾光片位于第一光強傳感器的感光元件處，所述藍光帶通濾光片位于第二光強傳感器的感光元件處；所述綠光帶通濾光片位于第三光強傳感器的感光元件處。

本優(yōu)選實施例的工作原理為：首先通過升降機構調整LED與植物表面之間的距離，一般情況下，LED燈與植物上表面之間的距離保持在15cm左右；隨后根據第一光強傳感器、第二光強傳感器、第三光強傳感器的檢測數據，結合不同植物對光譜的需求，開啟特定光譜的LED燈，進而對植物進行補光。當檢測距離縮小至安全距離以內時，則通知工作人員及時啟動升降機構，進而對LED燈的高度進行調節(jié)；或者是控制器直接驅動升降機構進行升降動作。

請參閱圖5，上述每個優(yōu)選實施例中的升降機構的實現方式比較多，本優(yōu)選實施例根據具體的種植環(huán)境而設計下列結構：

本優(yōu)選實施例的植物為盆栽植物，這類盆栽植物3位于層狀結構的支撐架1上，該升降機構包括：用于懸掛LED燈4的固定桿2；所述固定桿2位于每層支持板的下方；在所述固定桿2上固定有轉向滑輪5，在所述轉向滑輪5上設置有繩索，所述繩索的一端與LED燈固定連接；所述繩索的另一端與繞繩輪連接；所述繞繩輪安裝于電機的輸出軸上。在上述基礎上，為了防止繩索纏繞，在每個固定桿2的端部還設置有固定滑輪6，繩索依次經過轉向滑輪5、固定滑輪6后與繞繩輪連接。這種控制LED燈升降的方式與控制支撐板升降的方式相比較，能夠很好地保證盆栽植物的穩(wěn)定性，防止盆栽植物掉落。

為了滿足植物的正常生長需求，植物的光照需求也不能夠過多，因此在上述每個實施例的基礎上，在所述POE低壓恒壓供電設備與LED燈之間還設置有時控開關。這樣根據植物不同生長階段對植物的補光時常進行智能化的控制。保證植物的健康茁壯成長。

在上述多個優(yōu)選實施例中，POE低壓恒壓供電設備與多盞LED燈之間組成一個星型網絡，這樣即可通過POE低壓恒壓供電設備對每盞LED燈的工作狀態(tài)進行準確的控制和監(jiān)控，保證每盞燈均時刻處于正確的工作狀態(tài)。

以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內。