一种智能植物补光灯制造技术

本发明专利技术一种智能植物补光灯，涉及用于植物生长的电光源的控制装置，包含电源模块、控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元；电源模块通过电缆分别向控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元供电，控制单元通过电缆连接到驱动单元，光照传感器单元通过电线连接到控制单元进行LED灯亮度采集，双目摄像头单元通过USB总线连接到控制单元进行图像采集，WIFI模块通过电线连接到控制单元，LED补光单元通过电线连接到驱动单元，驱动单元通过电缆连接到传动单元，克服了现有智能植物补光灯存在的诸多自动化程度不高的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种智能植物补光灯
本专利技术的技术方案涉及用于植物生长的电光源的控制装置，具体地说是一种智能植物补光灯。
技术介绍
农业现代化技术的普及和植物工厂的飞速发展，使植物补光成为设施农业的发展方向之一。植物工厂是釆用立体栽培技术的能够持续生产系统，利用高精度环境控制系统，为作物生长提供最优的生长参数，能彻底摆脱自然条件的束缚，进行流水线生产，植物产量是传统农业的几十、上百倍，植物工厂的特征之一就是全人工光源并智能调控，在人工光源中LED具有节能性、光谱能够调性、冷光性以及防潮的优点，因此研发智能植物补光系统，按需补光，精确控制植物生长，市场前景广阔。近几年开始采用的LED补光方法多采用定光强、定光质方式，未考虑不同植物、不同生长阶段以及不同外界光照、温度条件下需光量的差异，造成补光不足和补光过度并存的现象。因此，深入研究植物生长发育对光的需求特性、规律和光控基准，研发适宜于植物工厂的高效补光系统及不同植物的特有补光模式，为植物生长提供高效、准确的光环境，是今后重要的发展方向智能植物补光灯就是在不同光谱LED光源基础上研制的。CN206072908U公开了智能化单元化植物生长LED补光灯，是一种传统的LED补光灯，存在需要手动调节灯座高度，需要手动拼接灯管数量以调节亮度的缺陷。CN202503693U公开了一种全数字智能LED植物补光灯控制系统，是采用无线通信方式，存在控制参数还需要通过无线控制盒完成，其高度不能自动调节的缺陷。CN103533725A公开了大棚植物补光灯的开关智能控制器，仅采用一种针对光照度强弱进行判断并进行控制的技术，存在自动化程度不高的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种智能植物补光灯，包含电源模块、控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元，克服了现有智能植物补光灯存在的诸多自动化程度不高的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：一种智能植物补光灯，包含电源模块、控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元；上述各个构成部件的连接方式是：电源模块通过电缆分别向控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元供电，控制单元通过电缆连接到驱动单元，光照传感器单元通过电线连接到控制单元进行LED灯亮度采集，双目摄像头单元通过USB总线连接到控制单元进行图像采集，WIFI模块通过电线连接到控制单元，LED补光单元通过电线连接到驱动单元，驱动单元通过电缆连接到传动单元，电源模块、控制单元、驱动单元和WIFI模块都安装在一个电路保护盒中。上述一种智能植物补光灯，所述电源模块采用220V交流供电，外部设有开关，内部包含24V直流开关电源、5V和3.3V直流调压单元，最大功率为240W；所述控制单元采用STM32F407单片机和4.3寸液晶触摸屏；驱动单元3包括LED电流驱动和电机驱动两部分，其中的LED电流驱动部分采用XL4001E，能够提供0～400mA恒流输出，其中的电机驱动部分采用L298桥式驱动芯片，能够同时驱动二个直流有刷电机；所述传动单元中包括电机、转动轴、左传动铰链和右传动铰链、其中电机采用24V直流有刷电机；所述光照传感器单元包括左集成传感器和右集成传感器，采用包含红蓝绿三色滤光片的微型硅光电池和DS18B20；所述双目摄像头单元由左摄像头和右摄像头组成，采用二个130W像素的USB摄像头；所述WIFI模块采用ES8266串口透传芯片；所述LED补光单元包括LED补光灯外框架和LED补光灯板，LED补光灯板15采用二十八颗红色LED灯珠、十七颗蓝色LED灯珠和四颗绿色LED灯珠组成的7×7点阵LED灯板。上述一种智能植物补光灯，所述上述各个构成部件的连接方式，详细地说是：电源模块将220V交流电转变成24V、5V和3.3V直流电压，电源模块的24V直流电压通过电缆连接到驱动单元中，驱动单元中的LED电流驱动部分采用XL4001E能够调电流芯片进行0～400mA恒流的电流调制，进而改变LED补光单元中LED补光灯板的亮度，电源模块的24V直流电压还通过电缆连接到驱动单元中的电机驱动部分中的L298桥式驱动芯片，为传动单元中的电机提供动力，电源模块中的5V直流电压通过电缆连接到光照传感器单元和双目摄像头单元进行供电，电源模块的3.3V直流电压通过电缆向控制单元的STM32F407单片机和4.3寸液晶触摸屏供电，电源模块的3.3V直流电压还通过电缆向WIFI模块供电；控制单元通过电缆连接到驱动单元，将用户设定的参数值传输给驱动单元，进而驱使LED补光单元中的补光灯板发光和驱动传动单元中的电机转动；传动单元中的电机连接转动轴，转动轴连接左传动铰链和右传动铰链，左传动铰链和右传动铰链固定连接LED补光灯板带动其升降；光照传感器单元通过三根电线连接到控制单元中的STM32F407单片机三路A/D转换端口进行LED灯亮度采集；双目摄像头单元中的左摄像头和右摄像头通过USB总线连接到控制单元中的STM32F407单片机进行图像采集；LED补光单元中的LED补光灯板安置在LED补光灯外框架内，LED补光单元中的由二十八颗红色LED灯珠、十七颗蓝色LED灯珠和四颗绿色LED灯珠组成的7×7点阵的LED补光灯板连接到驱动单元中的LED电流驱动部分采用的XL4001E能够调电流芯片的调制输出端口；WIFI模块通过电线连接到控制单元的STM32F407单片机的串口进行补光参数的手机端通信，并通过手机APP和云服务器，与每个用户的补光数据进行共享；双目摄像头单元中的左摄像头和右摄像头分别安置在LED补光灯外框架的底部长边的左右两角；光照传感器单元中的左集成传感器和右集成传感器分别安置在在LED补光灯外框架的底部下方与双目摄像头单元中的左左摄像头和右摄像头相对应的左右两角的两根支柱上。上述一种智能植物补光灯，所涉及的元器件均通过商购获得，部件的安装和连接方法是本领域技术人员所能掌握的。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术具有以下突出的实质性特点和显著进步：(1)本专利技术一种智能植物补光灯中的控制单元用以实现光照和图像数据处理、光照强度调节和电机控制功能；WIFI模块通过手机上传或下载云平台补光数据；驱动单元用以控制电机的转动和正反转；光照传感器单元用以采集红蓝绿光照强度数据；双目摄像头单元用以采集不同角度植物生长图像；为此，本专利技术一种智能植物补光灯能够根据用户设定的红蓝绿三色光照强度参数，会自动调节三色LED灯的亮度，通过植物顶部的三色光强度传感器，对实际光照强度进行调整，植物生长到一定高度后，双目摄像头采集到植物生长图片传送给控制单元，控制单元利用图像处理算法算出植物生长增加的高度，通过驱动单元让传动单元中的电机转动，带动LED补光单元的LED补光灯板向上移动，保证LED补光灯板和植物之间的合适距离，用户能够按照时间长度来设定植物补光时间，也能够按照每天的时间段来控制补光，也能够设定好参数后按照植物种类进行补光。在检测到植物茎叶表面出现颜色和形状异常时，通过关闭蓝绿并闪烁红色LED灯的方式来进行病虫害报警。本专利技术一种智能植物补光灯克服了现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能植物补光灯，其特征在于：包含电源模块、控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元；上述各个构成部件的连接方式是：电源模块通过电缆分别向控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元供电，控制单元通过电缆连接到驱动单元，光照传感器单元通过电线连接到控制单元进行LED灯亮度采集，双目摄像头单元通过USB总线连接到控制单元进行图像采集，WIFI模块通过电线连接到控制单元，LED补光单元通过电线连接到驱动单元，驱动单元通过电缆连接到传动单元，电源模块、控制单元、驱动单元和WIFI模块都安装在一个电路保护盒中。

【技术特征摘要】
1.一种智能植物补光灯，其特征在于：包含电源模块、控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元；上述各个构成部件的连接方式是：电源模块通过电缆分别向控制单元、驱动单元、传动单元、光照传感器单元、双目摄像头单元、WIFI模块和LED补光单元供电，控制单元通过电缆连接到驱动单元，光照传感器单元通过电线连接到控制单元进行LED灯亮度采集，双目摄像头单元通过USB总线连接到控制单元进行图像采集，WIFI模块通过电线连接到控制单元，LED补光单元通过电线连接到驱动单元，驱动单元通过电缆连接到传动单元，电源模块、控制单元、驱动单元和WIFI模块都安装在一个电路保护盒中。2.根据权利要求1所述一种智能植物补光灯，其特征在于：所述电源模块采用220V交流供电，外部设有开关，内部包含24V直流开关电源、5V和3.3V直流调压单元，最大功率为240W；所述控制单元采用STM32F407单片机和4.3寸液晶触摸屏；驱动单元3包括LED电流驱动和电机驱动两部分，其中的LED电流驱动部分采用XL4001E，能够提供0～400mA恒流输出，其中的电机驱动部分采用L298桥式驱动芯片，能够同时驱动二个直流有刷电机；所述传动单元中包括电机、转动轴、左传动铰链和右传动铰链、其中电机采用24V直流有刷电机；所述光照传感器单元包括左集成传感器和右集成传感器，采用包含红蓝绿三色滤光片的微型硅光电池和DS18B20；所述双目摄像头单元由左摄像头和右摄像头组成，采用二个130W像素的USB摄像头；所述WIFI模块采用ES8266串口透传芯片；所述LED补光单元包括LED补光灯外框架和LED补光灯板，LED补光灯板15采用二十八颗红色LED灯珠、十七颗蓝色LED灯珠和四颗绿色LED灯珠组成的7×7点阵LED灯板。3.根据权利要求1或2所述一种智能植物补光灯，其特征在于：所述上述各个构成部件的连接方式，详细地说是：电源模块将220V交流电转变成24V、...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋涛，徐晓辉，李永安，徐文超，刘源，程鑫，董松，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12