本發(fā)明屬于種植，尤其涉及一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、光照是植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素，植物產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)成分含量依賴于植物的光合作用。在植物生產(chǎn)可控環(huán)境(大棚、溫室和植物工廠等)中，通常采用太陽(yáng)光和植物燈補(bǔ)光相結(jié)合的照明方式，在植物生長(zhǎng)過(guò)程中對(duì)光的需求有兩個(gè)重要參數(shù)指標(biāo)：光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)，光補(bǔ)償點(diǎn)：植物的光合強(qiáng)度和呼吸強(qiáng)度達(dá)到相等時(shí)的光照度值；光飽和點(diǎn)：植物的光合強(qiáng)度隨光照度的上升而增加，當(dāng)光照度上升到某一數(shù)值之后，光合強(qiáng)度不再繼續(xù)提高時(shí)的光照度值。

2、目前大棚種植光照度值主要以完全無(wú)太陽(yáng)光或單純依靠補(bǔ)光燈照明的光照度值為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行持續(xù)照明，當(dāng)有太陽(yáng)光時(shí)燈具的功率和發(fā)光強(qiáng)度依然不變，此時(shí)植物接收到的光照度值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)光飽和點(diǎn)，極大的浪費(fèi)電能，甚至造成光污染，過(guò)強(qiáng)的光照有時(shí)也會(huì)給植物生長(zhǎng)造成負(fù)面影響，傳統(tǒng)的方法是認(rèn)為的手動(dòng)調(diào)節(jié)，操作人員手持光譜儀進(jìn)行人工測(cè)試，根據(jù)具體的測(cè)量數(shù)據(jù)再去調(diào)整燈具亮度，無(wú)法進(jìn)行精準(zhǔn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，容易造成電能浪費(fèi)，甚至?xí)驗(yàn)闊艟吡炼日{(diào)節(jié)不理想影響植物生長(zhǎng)。因此，為解決上述問(wèn)題，現(xiàn)提出一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，將植物生長(zhǎng)過(guò)程中的光照度值控制在光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)之間既能保證植物正常生長(zhǎng)，同時(shí)又能節(jié)省植物補(bǔ)光燈的電能消耗，達(dá)到電能利用的最佳效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，旨在解決大棚種植中光照度無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)，浪費(fèi)電能，甚至影響植物生長(zhǎng)的問(wèn)題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)，包括光譜檢測(cè)單元、植物補(bǔ)光單元；

3、所述光譜檢測(cè)單元設(shè)置在植物生長(zhǎng)被照面，所述光譜檢測(cè)單元包括光譜檢測(cè)探頭、光譜檢測(cè)控制單元和信號(hào)發(fā)射模塊，所述光譜檢測(cè)控制單元電性連接光譜檢測(cè)探頭和信號(hào)發(fā)射模塊，所述光譜檢測(cè)探頭采集被照面的光照數(shù)據(jù)并傳輸至光譜檢測(cè)控制單元，所述光譜檢測(cè)控制單元對(duì)光照數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并通過(guò)信號(hào)發(fā)射模塊發(fā)送；

4、所述植物補(bǔ)光單元包括調(diào)光控制模塊以及與調(diào)光控制模塊電性連接的發(fā)光模塊和信號(hào)接收模塊，所述調(diào)光控制模塊通過(guò)信號(hào)接收模塊接收光譜檢測(cè)控制單元發(fā)送的光照數(shù)據(jù)，所述調(diào)光控制模塊根據(jù)植物的生長(zhǎng)周期、生長(zhǎng)階段、光照周期、光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)對(duì)光照數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，自適應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)光模塊輸出的補(bǔ)光數(shù)據(jù)，控制發(fā)光模塊根據(jù)植物的生長(zhǎng)需求進(jìn)行補(bǔ)償光照。

5、優(yōu)選的，所述光照數(shù)據(jù)包括被照面的光強(qiáng)、光譜和光量子通量數(shù)據(jù)，所述光強(qiáng)數(shù)據(jù)包括空間內(nèi)的光線強(qiáng)度，所述光譜數(shù)據(jù)包括光線的波長(zhǎng)、強(qiáng)度、峰值及譜線形狀，所述光量子通量數(shù)據(jù)包括光量子通量密度和比例。

6、優(yōu)選的，所述補(bǔ)光數(shù)據(jù)包括發(fā)光模塊輸出的不同波長(zhǎng)的光量子通量和比例。

7、優(yōu)選的，所述光譜檢測(cè)單元還包括光伏板和儲(chǔ)電模塊，所述儲(chǔ)電模塊電性連接光譜檢測(cè)控制單元和光伏板，所述光伏板用于光伏發(fā)電并將電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)電模塊內(nèi)中。

8、優(yōu)選的，還包括外接控制設(shè)備，所述外接控制設(shè)備與植物補(bǔ)光單元進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述外接控制設(shè)備用于設(shè)置植物補(bǔ)光單元的工作模式和工作參數(shù)，并對(duì)植物補(bǔ)光單元與光譜檢測(cè)單元進(jìn)行編組匹配；

9、一種植物照明補(bǔ)償方法，包括以下步驟：

10、設(shè)置植物的種類和種植數(shù)據(jù)，根據(jù)種植數(shù)據(jù)對(duì)光譜檢測(cè)單元和植物補(bǔ)光單元進(jìn)行編組匹配，并適應(yīng)性的調(diào)節(jié)光譜檢測(cè)單元和植物補(bǔ)光單元的位置；

11、根據(jù)植物種類獲取植物的生長(zhǎng)周期、生長(zhǎng)階段、光照周期、光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)，對(duì)植物補(bǔ)光單元預(yù)先設(shè)置需要的工作模式和工作參數(shù)，并啟動(dòng)植物補(bǔ)光單元；

12、通過(guò)光譜檢測(cè)單元采集植物被照面的光照數(shù)據(jù)，并傳輸至植物補(bǔ)光單元，植物補(bǔ)光單元獲取光照數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并比對(duì)預(yù)先設(shè)置的工作模式和工作參數(shù)，確定植物補(bǔ)光單元的工作模式和工作參數(shù)；

13、根據(jù)植物的生長(zhǎng)周期、生長(zhǎng)階段、光照周期、光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)、以及植物補(bǔ)光單元的工作模式生成調(diào)光數(shù)據(jù)，并根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)控制植物補(bǔ)光單元輸出的補(bǔ)光數(shù)據(jù)，由植物補(bǔ)光單元為植物補(bǔ)償光照。

14、優(yōu)選的，還包括：根據(jù)生成的調(diào)光數(shù)據(jù)和植物補(bǔ)光單元當(dāng)前的工作參數(shù)，通過(guò)線性插值法生成補(bǔ)光數(shù)據(jù)的擬合變化曲線，植物補(bǔ)光單元根據(jù)擬合變化曲線平滑改變其輸出的補(bǔ)光數(shù)據(jù)。

15、優(yōu)選的，還包括：在植物補(bǔ)光單元根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)輸出改變環(huán)境光照數(shù)據(jù)過(guò)程中和并對(duì)植物補(bǔ)償光照后，實(shí)時(shí)采集光照數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)的光照數(shù)據(jù)判斷補(bǔ)光數(shù)據(jù)是否符合植物當(dāng)前生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)需求并進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、本發(fā)明通過(guò)光譜檢測(cè)單元與植物補(bǔ)光單元進(jìn)行無(wú)線信號(hào)傳輸，由光譜檢測(cè)單元實(shí)時(shí)采集植物被照面的光照數(shù)據(jù)，植物補(bǔ)光單元根據(jù)植物的生長(zhǎng)周期、生長(zhǎng)階段、光照周期、光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)對(duì)光譜檢測(cè)單元實(shí)時(shí)采集的光照數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，自適應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)光模塊的輸出，從而通過(guò)光譜檢測(cè)單元和植物調(diào)節(jié)單元配合，組成植物照明補(bǔ)償?shù)淖赃m應(yīng)補(bǔ)償系統(tǒng)，通過(guò)植物補(bǔ)光單元對(duì)植物的光照起到調(diào)節(jié)和補(bǔ)充的作用，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，不用人為手動(dòng)調(diào)節(jié)，將植物生長(zhǎng)過(guò)程中的光照控制在光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)之間，既能保證符合植物的生長(zhǎng)需求，同時(shí)又能節(jié)省電能消耗，達(dá)到電能利用的最佳效果；

技術(shù)特征：

1.一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：包括光譜檢測(cè)單元(1)、植物補(bǔ)光單元(2)；

2.如權(quán)利要求1所述的一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述光照數(shù)據(jù)包括被照面的光強(qiáng)、光譜和光量子通量數(shù)據(jù)，所述光強(qiáng)數(shù)據(jù)包括空間內(nèi)的光線強(qiáng)度，所述光譜數(shù)據(jù)包括光線的波長(zhǎng)、強(qiáng)度、峰值及譜線形狀，所述光量子通量數(shù)據(jù)包括光量子通量密度和比例。

3.如權(quán)利要求2所述的一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述補(bǔ)光數(shù)據(jù)包括發(fā)光模塊(23)輸出的不同波長(zhǎng)的光量子通量和比例。

4.如權(quán)利要求1所述的一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述光譜檢測(cè)單元(1)還包括光伏板(13)和儲(chǔ)電模塊(14)，所述儲(chǔ)電模塊(14)電性連接光譜檢測(cè)控制單元(12)和光伏板(13)，所述光伏板(13)用于光伏發(fā)電并將電能儲(chǔ)存在儲(chǔ)電模塊(14)內(nèi)中。

5.如權(quán)利要求1所述的一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：還包括外接控制設(shè)備(3)，所述外接控制設(shè)備(3)與植物補(bǔ)光單元(2)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，所述外接控制設(shè)備(3)用于設(shè)置植物補(bǔ)光單元(2)的工作模式和工作參數(shù)，并對(duì)植物補(bǔ)光單元(2)與光譜檢測(cè)單元(1)進(jìn)行編組匹配。

6.一種植物照明補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟：

7.如權(quán)利要求6所述的一種植物照明補(bǔ)償方法，其特征在于，還包括：根據(jù)生成的調(diào)光數(shù)據(jù)和植物補(bǔ)光單元(2)當(dāng)前的工作參數(shù)，通過(guò)線性插值法生成補(bǔ)光數(shù)據(jù)的擬合變化曲線，植物補(bǔ)光單元(2)根據(jù)擬合變化曲線平滑改變其輸出的補(bǔ)光數(shù)據(jù)。

8.如權(quán)利要求7所述的一種植物照明補(bǔ)償方法，其特征在于，還包括：在植物補(bǔ)光單元(2)根據(jù)調(diào)光數(shù)據(jù)輸出改變環(huán)境光照數(shù)據(jù)過(guò)程中和并對(duì)植物補(bǔ)償光照后，實(shí)時(shí)采集光照數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)的光照數(shù)據(jù)判斷補(bǔ)光數(shù)據(jù)是否符合植物當(dāng)前生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)需求并進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明適用于種植技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，植物照明補(bǔ)償系統(tǒng)，包括光譜檢測(cè)單元、植物補(bǔ)光單元；所述光譜檢測(cè)單元包括光譜檢測(cè)探頭、光譜檢測(cè)控制單元和信號(hào)發(fā)射模塊；所述植物補(bǔ)光單元包括調(diào)光控制模塊以及與調(diào)光控制模塊電性連接的發(fā)光模塊和信號(hào)接收模塊；本發(fā)明通過(guò)光譜檢測(cè)單元實(shí)時(shí)采集植物被照面的光照數(shù)據(jù)，植物補(bǔ)光單元根據(jù)植物的生長(zhǎng)周期、生長(zhǎng)階段、光照周期、光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)對(duì)光譜檢測(cè)單元實(shí)時(shí)采集的光照數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，自適應(yīng)調(diào)節(jié)發(fā)光模塊的輸出，能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)，將植物生長(zhǎng)過(guò)程中的光照控制在光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)之間，既能保證符合植物的生長(zhǎng)需求，同時(shí)又能節(jié)省電能消耗。

技術(shù)研發(fā)人員：周潤(rùn)東,劉四清,柒星凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山市明彩智能照明科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19