一種作物生長過程中的智能調(diào)光系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種作物生長過程中的智能調(diào)光系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化，在很多農(nóng)業(yè)領(lǐng)域均會采用人工光源代替自然光源來培養(yǎng)作物。現(xiàn)有的自動補(bǔ)光系統(tǒng)中，通常以外界光照強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)光，該方法設(shè)計(jì)簡單、參數(shù)調(diào)整方便，但不能從作物的內(nèi)在因素分析其生長狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種作物生長過程中的智能調(diào)光系統(tǒng)及方法。所述技術(shù)方案如下:
[0004]一方面，提供了一種作物生長過程中的智能調(diào)光系統(tǒng)，所述智能調(diào)光系統(tǒng)包括:參數(shù)測量設(shè)備、參數(shù)處理設(shè)備、光源控制設(shè)備以及光源組件；
[0005]所述參數(shù)測量設(shè)備用于測量作物在生長過程中的指定參數(shù)；
[0006]所述參數(shù)處理設(shè)備用于根據(jù)所述指定參數(shù)，獲取所述光源控制設(shè)備的光源參數(shù)；
[0007]所述光源控制設(shè)備，用于根據(jù)所述光源參數(shù)，對所述光源組件的發(fā)光進(jìn)行控制。
[0008]可選地，所述指定參數(shù)為葉綠素?zé)晒鈪?shù)。
[0009]可選地，所述參數(shù)測量設(shè)備包括:光敏元件、傳感元件、信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路和輔助電路；所述光敏元件用于對光照進(jìn)行感應(yīng)，將感應(yīng)到的光照轉(zhuǎn)換為有效光信號，將該有效光信號發(fā)送至所述傳感元件；所述傳感元件用于將所述有效光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將所述電信號發(fā)送至所述信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路；所述信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路用于對所述電信號中的有效信號進(jìn)行放大并濾除非有效的雜波信號，以得到有效電信號，將所述有效電信號發(fā)送至所述參數(shù)處理設(shè)備；所述輔助電路用于根據(jù)所述傳感元件的輸出和所述信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路的輸出進(jìn)行對比以及反饋。
[0010]可選地，所述光敏元件包括:測試光源、反射杯、光電檢測器和信號擴(kuò)大器；所述測試光源用于為作物提供照明；所述反射杯用于對光進(jìn)行匯聚以提高光利用率；所述光電檢測器用于對所述反射杯所匯聚的光進(jìn)行檢測，將檢測得到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，將所述電信號發(fā)送至所述信號擴(kuò)大器；所述信號擴(kuò)大器用于對所述電信號進(jìn)行擴(kuò)大，得到有效電信號。
[0011]可選地，所述光源控制設(shè)備包括:
[0012]微控制單元，用于接收參數(shù)處理設(shè)備輸出的光源參數(shù)，基于該光源參數(shù)對脈沖寬度調(diào)制單元進(jìn)行控制；
[0013]脈沖寬度調(diào)制單元，用于基于所述微控制單元的控制，輸出電流以調(diào)節(jié)光源組件的亮度。
[0014]可選地，所述參數(shù)測量設(shè)備用于當(dāng)測量得到的指定參數(shù)大于第一預(yù)設(shè)閾值時，將所述指定參數(shù)發(fā)送至所述參數(shù)處理設(shè)備；
[0015]所述參數(shù)測量設(shè)備還用于當(dāng)測量得到的指定參數(shù)小于第二預(yù)設(shè)閾值時，將所述指定參數(shù)發(fā)送至所述參數(shù)處理設(shè)備，其中，第一預(yù)設(shè)閾值大于第二預(yù)設(shè)閾值。
[0016]可選地，所述參數(shù)處理設(shè)備用于如果當(dāng)前測量得到的指定參數(shù)大于第三預(yù)設(shè)閾值時，輸出第一光源參數(shù)，以降低所述光源組件的亮度；
[0017]所述參數(shù)處理設(shè)備還用于如果當(dāng)前測量得到的指定參數(shù)小于第四預(yù)設(shè)閾值時，輸出第二光源參數(shù)，以提高所述光源組件的亮度，所述第三預(yù)設(shè)閾值大于第四預(yù)設(shè)閾值。
[0018]可選地，所述光源組件包括多個發(fā)光二極管LED。
[0019]另一方面，提供了一種作物生長過程中的智能調(diào)光方法，包括:
[0020]測量作物在生長過程中的指定參數(shù)；
[0021]根據(jù)所述指定參數(shù)，調(diào)整對所述作物進(jìn)行補(bǔ)光的光源組件的光源參數(shù)。
[0022]可選地，如果當(dāng)前測量得到的指定參數(shù)大于第三預(yù)設(shè)閾值，降低所述光源組件的亮度；
[0023]如果當(dāng)前測量得到的指定參數(shù)小于第四預(yù)設(shè)閾值，提高所述光源組件的亮度，所述第三預(yù)設(shè)閾值大于第四預(yù)設(shè)閾值。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0025]通過作物在補(bǔ)光過程中的某一項(xiàng)指定參數(shù)作為調(diào)整基礎(chǔ)，能夠反映出作物的光合作用效率，可以從作物生長的角度來調(diào)整光照條件，提高補(bǔ)光的準(zhǔn)確性和效率，能夠更有助于作物的生長。
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種作物生長過程中的智能調(diào)光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的參數(shù)測量設(shè)備101的一種優(yōu)選實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的光敏元件1011的一種優(yōu)選實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光源控制設(shè)備103的一種優(yōu)選實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0031]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種脈沖寬度調(diào)制單元1302和驅(qū)動電路1303的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種作物生長過程中的智能調(diào)光方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0034]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種作物生長過程中的智能調(diào)光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，所述智能調(diào)光系統(tǒng)包括:參數(shù)測量設(shè)備101、參數(shù)處理設(shè)備102、光源控制設(shè)備103以及光源組件104。下面分別就該智能調(diào)光系統(tǒng)中的各個組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明:
[0035]參數(shù)測量設(shè)備101，該參數(shù)測量設(shè)備101用于測量作物在生長過程中的指定參數(shù)。該指定參數(shù)為葉綠素?zé)晒鈪?shù)。
[0036]該參數(shù)測量設(shè)備101可以設(shè)置于作物的生長環(huán)境中，如，該參數(shù)測量設(shè)備可以設(shè)置于種植大棚中。可選地，所述參數(shù)測量設(shè)備101用于當(dāng)測量得到的指定參數(shù)大于第一預(yù)設(shè)閾值時，將所述指定參數(shù)發(fā)送至所述參數(shù)處理設(shè)備。需要說明的是，該智能調(diào)光系統(tǒng)的調(diào)光過程可以是由一定條件觸發(fā)，如，該指定參數(shù)大于第一預(yù)設(shè)閾值時，說明作物已經(jīng)得到過分的光照，需要進(jìn)行減光，則參數(shù)測量設(shè)備101需要將指定參數(shù)發(fā)送到參數(shù)處理設(shè)備102，使得參數(shù)處理設(shè)備102基于該指定參數(shù)對光照進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0037]進(jìn)一步地，該參數(shù)測量設(shè)備101還用于當(dāng)測量得到的指定參數(shù)小于第二預(yù)設(shè)閾值時，將所述指定參數(shù)發(fā)送至所述參數(shù)處理設(shè)備102，其中，第一預(yù)設(shè)閾值大于第二預(yù)設(shè)閾值。需要說明的是，該智能調(diào)光系統(tǒng)的調(diào)光過程可以是由一定條件觸發(fā)，如，該指定參數(shù)大于第二預(yù)設(shè)閾值，且小于第一預(yù)設(shè)閾值時，說明作物已經(jīng)得到充分的光照，可以不對當(dāng)前光源進(jìn)行調(diào)節(jié)，則參數(shù)測量設(shè)備101無需將指定參數(shù)發(fā)送到參數(shù)處理設(shè)備，而如果指定參數(shù)小于或等于第二預(yù)設(shè)閾值，則說明作物所得到的光照不足，需要進(jìn)行補(bǔ)光，則參數(shù)測量設(shè)備101需要將指定參數(shù)發(fā)送到參數(shù)處理設(shè)備102，使得參數(shù)處理設(shè)備102基于該指定參數(shù)對光照進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0038]參見圖2，該參數(shù)測量設(shè)備101的一種優(yōu)選實(shí)施結(jié)構(gòu)包括:光敏元件1011、傳感元件1012、信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路1013和輔助電路1014。
[0039]其中，上述參數(shù)測量設(shè)備101中各個元件的工作原理如下:所述光敏元件1011用于對光照進(jìn)行感應(yīng)，將感應(yīng)到的光照轉(zhuǎn)換為有效光信號，將該有效光信號發(fā)送至所述傳感元件1012 ;在本發(fā)明實(shí)施例中，光敏元件1011可以檢測到待測空間中由于光合作用過程中光化反應(yīng)所產(chǎn)生的熒光物質(zhì)含量，即光信號。光敏元件1011將熒光物質(zhì)含量(即非電量信號)轉(zhuǎn)化為有效光信號，該有效光信號是對應(yīng)熒光物質(zhì)的含量。
[0040]所述傳感元件1012用于將所述有效光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并將所述電信號發(fā)送至所述信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路1013。
[0041]所述信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路1013用于對所述電信號中的有效信號進(jìn)行放大并濾除非有效的雜波信號，以得到有效電信號，將所述有效電信號發(fā)送至所述參數(shù)處理設(shè)備，以進(jìn)行后續(xù)的調(diào)光控制。
[0042]該輔助電路1014可以用于根據(jù)傳感元件1012的輸出和信號調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路1013的輸出進(jìn)行對比以及反饋，以提高整個檢測的精確度以及保證系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。
[0043]參見圖3，所述光敏元件1011的一種優(yōu)選實(shí)施結(jié)構(gòu)包括:測試光源1011A、反射杯1011B、光電檢測器1011C和信號擴(kuò)大器1011D。所述測試光源1011A用于為作物提供照明；所述反射杯1011B用于對光進(jìn)行匯聚以提高光利用率；所述光電檢測器1011C用于對所述反射杯所匯聚的光進(jìn)行檢測，將檢測得到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，將所述電信號發(fā)送至所述信號擴(kuò)大器1011D ;所述信號擴(kuò)大器1011D用于對所述電信號進(jìn)行擴(kuò)大，得到有效電信號。
[0044]反射杯1011B放置于被選作測試樣品的作物葉片上方，該作物葉片可以通過光導(dǎo)纖維與各個測試光源連接。
[0045]其中，測試光源1lA包括:測量光、光化光、飽和光、遠(yuǎn)紅光。反射杯可以通過光導(dǎo)纖維與飽和光和光化光分別連接。
[0046]測量光(Measuring Radiat1n, MR):是由發(fā)光二極管產(chǎn)生的很弱的紅光，其PFD (單位時間單位面積上的光照射量)< 0.2 μπιο?.m-2.s_l，波長為650nm。在發(fā)光二極管與樣品之間通常加有長波截止濾光片(λ < 670nm，該長波截止濾光片用于保證照射到植物葉片上的光線為小于670的測量光)，樣品吸收測量光的光能后，部分激發(fā)光以熒光的形式發(fā)出，通過光電檢測器1011C檢測到。在光電檢測器1011C和樣品之間加有短波截止濾光片(、> 700nm,該短波截止濾光片用于截止大于700nm的測量光)和吸熱濾光片(該吸熱濾光片用于將測試光濾除，僅讓熒光產(chǎn)生的信號通過)。
[0047]光化光(Actinic Radiat1n，AR):由一系列的二極管產(chǎn)生的波長在665nm的紅光，