一种用LED进行植物生长照明的智能控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用LED进行植物生长照明的智能控制装置，装置包括信号处理单元、LED光源模块、环境因素监测单元、环境因素调控单元，LED光源模块包括LED红光模块、LED蓝光模块、LED绿光模块、LED红外模块以及LED紫外模块；本实用新型专利技术结合PWM技术，对红蓝绿等光比进行调控，避免部分光谱浪费，达到较高的补光效率；在植物光合作用所需红蓝光线的基础上添加绿光线、紫外光线以及红外光线；绿光有助于促进植物的长势，植物叶片着色方面尤其显著；红外光线调节植物周围环境的温度；紫外光线具有杀菌消毒的作用；在提供所需光线的前提下，辅以二氧化碳、水、温度，三个重要元素，全方位、多维度保障植物所需的生长条件。

An intelligent control device for plant growth lighting using LED

The utility model relates to a LED intelligent lighting control device for plant growth. The device comprises a signal processing unit, a LED light source module, environmental factors, environmental factors monitoring unit, control unit, LED light source module comprises a LED module, LED module, red blue green LED module, LED module and LED module of infrared ultraviolet; this the utility model combined with PWM technology, the red and blue green light than control, avoid the waste to fill part of the spectrum, high efficiency; based on the required red and blue light in photosynthesis add green line, ultraviolet light and infrared light; green helps to promote plant growth, leaf color in particular significant; infrared light regulating plant ambient temperature; ultraviolet light has a sterilization effect; in the premise of providing light, with two oxidation Carbon, water, temperature, three important elements, omnibearing and multi-dimensional guarantee the growth conditions of plants.

【技术实现步骤摘要】
一种用LED进行植物生长照明的智能控制装置
本技术涉及LED灯具在农业上的应用领域，尤其涉及到一种用LED进行植物生长照明的智能控制装置。
技术介绍
人类的生命活动离不开绿色植物，植物的生命活动离不开光照。植物通过光合作用将太阳能以有机能量的形式固定在植物体内，所以光环境对设施栽培的重要性处在首位。而在如今，环境污染，特别是雾霾的日益显现，使得植物生长面临光照时间和光质下降的严峻形势。温室种植为蔬菜提供了优异的生长环境，对其产量提升提供了一种新途径。而将LED灯应用于植物照明补偿，则为蔬菜提供了精细而健康的光环境，摆脱复杂的室外环境因素，针对且系统的满足植物的生长需求，用最少的能量消耗达到最大植物生长要求，对蔬菜质量的提升提供了一种新可能。光合作用的公式：二氧化碳+水——有机物(储存能量)+氧气。可见光合作用的原料是二氧化碳和水，条件是光，场所是叶绿体，产物是有机物淀粉和氧气，影响光合作用的因素是光照强度、温度、湿度、二氧化碳的浓度等，因此不能单一注重某一方面的生长因素。植物中叶绿素a、b吸收光谱峰值分别为660nm、450nm。LED为单色光，能满足植物生长所需的单色光光谱，与叶绿素吸收光谱峰值能达到完全吻合，可大幅度提升光源的植物生理效用，促进植物高效生长，提高植物对光能的利用效率，降低能耗。PWM(脉冲宽度)调光技术被认为最适合LED的调光技术。在进行脉冲宽度PWM调光时，通过控制脉冲宽度占空比，来调制LED驱动芯片的开关控制信号。LED的快速开关特性使PWM调光成为可能。这种调光技术具有应用简单、精度高、效率高、且调光效果好等优点。随着科学技术的发展和网络通信技术的广泛应用，现代温室迈入了信息化、智能化的时代，为植物光照明应用于植物产量和质量的提升提供了一种可能。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种节能高效、用LED单色光实现对植物生长光环境进行精准补光、辅以对环境中二氧化碳、温度、湿度的检测调控，实现多维度的植物生长环境调控的智能控制装置。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：包括信号处理单元、LED光源模块、环境因素监测单元以及环境因素调控单元；环境因素监测单元，监测植物生长环境中各种因素；信号处理单元，根据环境因素监测单元实时反馈的数据信息，调用数据库比对，改变LED光源模块和环境因素调控单元指数特征，达到对植物生长环境的实时调控；LED光源模块，包括有LED红光模块和LED蓝光模块；环境因素调控单元，根据信号处理单元发出的指令信息调控环境中各种因素，从而达到植物生长所需的最佳环境；其中，LED光源模块还包括有LED绿光模块、LED红外模块以及LED紫外模块；LED绿光模块，调控绿光LED灯珠亮度，促进植物的长势，植物叶片着色方面尤其显著，有助于植物生长；LED红外模块，作用于植物开花结果阶段，调节植物周围环境的温度；LED紫外模块，作用于植物开花结果阶段，具有杀菌消毒的作用。进一步地，所述环境因素监测单元包括CO2监测单元，光质监测单元，温度监测单元以及湿度监测单元。进一步地，所述环境因素调控单元包括CO2调控单元、温度调控单元以及湿度调控单元。进一步地，所述LED红光模块、LED蓝光模块、LED绿光模块的峰值波长分别为650nm-670nm、440nm-460nm、510nm-530nm，相对光谱分布比例为32:4:9；LED红外、紫外模块的峰值波长分别为330nm-400nm，750nm-950nm。与现有技术相比，本方案具有以下优点及有益效果：1)相比于传统的荧光灯和高压钠灯等连续复合光谱的补光光源，本方案根据植物生长自身需要的实际情况，结合PWM调控技术，对红蓝绿等光比进行调控，避免部分光谱浪费，达到较高的补光效率，更节能。2)在植物光合作用所需红蓝光线的基础上添加绿光线、紫外光线以及红外光线；绿光有助于促进植物的长势，植物叶片着色方面尤其显著；红外光线调节植物周围环境的温度；紫外光线具有杀菌消毒的作用。3)在提供所需光线的前提下，辅以二氧化碳、水、温度，三个重要元素，全方位、多维度保障植物所需的生长条件。4)监测到调控全程智能化操作，大大减少人力的消耗。附图说明图1为本技术的功能模块示意图；图2为本技术中占空比与光照强度的关系图；图3为四组试验中各自不同光照条件设置示意图；图4为本技术中PWM调节流程示意图；图5为四种试验生菜的长势情况示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步说明：参见附图1所示，本实施例所述的用LED进行植物生长照明的智能控制装置,包括信号处理单元1、LED光源模块2、环境因素监测单元3以及环境因素调控单元4。LED光源模块2包括LED红光模块2-1、LED蓝光模块2-2、LED绿光模块2-3、LED红外模块2-4以及LED紫外模块2-5；其中，LED红光模块2-1、LED蓝光模块2-2、LED绿光模块2-3的峰值波长分别为650nm-670nm、440nm-460nm、510nm-530nm，光质比例应为32:4:9；LED红外、紫外模块2-4、2-5的峰值波长分别为330nm-400nm，750nm-950nm；而LED红外模块2-4、LED紫外模块2-5主要作用在植物生长的必要阶段，如植物开花结果阶段，用于果实着色和提升维生素C含量方面；另外利用LED红外模块2-4红外的热作用，调节植物生长环境的温度；利用LED紫外模块2-5消毒作用达到杀菌目的。环境监测单元3包括CO2监测单元3-1、光质监测单元3-2、温度监测单元3-3、湿度监测单元3-4，分别实现对植物生长环境的CO2浓度、光质情况、温度、湿度进行传感和监测，从而将实时数据传输给信号处理单元1。信号处理单元1接收到环境监测单元3的数据信息，根据植物生长所需的实际情况和需求，向环境因素调控单元4发送指令。最主要的，通过PWM脉宽调变技术，调整LED光源模块2的供电电流的频率、大小和占空比，实时对红蓝等光质比进行调控。对于LED红光模块2-1、LED蓝光模块2-2、LED绿光模块2-3，PWM调控实现无相位差、占空比不大于50％、频率范围2kHz-5kHz的功率供电。在三者相对光谱分布为32:4:9的前提下，植物接收到的平均光量子通量密度应控制在不小于20μmolm-2s-1。当实际光量子通量密度低于设定值，提高PWM调光占空比可以提高LED的亮度，当实际光量子通量密度高于设定值，降低PWM调光占空比可以降低LED的亮度，从而调整植物接受到的光量子通量密度和红、蓝、绿相对光谱分布，促进植株光合作用的稳定需求。对于LED红外模块2-4、LED紫外模块2-5，在开花、结果等特定照射动作需求阶段，实现无相位差、占空比介于20％-50％、频率为2kHz-5kHz的功率供电。通过PWM调控技术改变占空比大小，从而调整LED亮度，进而调整植物接收到的光量子通量密度，促进花朵和果实的质量。环境因素调控单元4接收到信号处理单元1的指令信息，CO2调控单元4-1将CO2浓度维持在实际植物生长所需CO2浓度饱和点，温度调控单元4-2将温度维持在20℃-25℃，湿度调控单元4-3将相对湿度维持在50％-80％。基于上述整体实施策略方式，将一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用LED进行植物生长照明的智能控制装置，其特征在于：包括信号处理单元(1)、LED光源模块(2)、环境因素监测单元(3)以及环境因素调控单元(4)；环境因素监测单元(3)，监测植物生长环境中各种因素；信号处理单元(1)，根据环境因素监测单元(3)实时反馈的数据信息，调用数据库比对，改变LED光源模块(2)和环境因素调控单元(4)指数特征，达到对植物生长环境的实时调控；LED光源模块(2)，包括LED红光模块(2‑1)和LED蓝光模块(2‑2)；环境因素调控单元(4)，根据信号处理单元(1)发出的指令信息调控环境中各种因素，从而达到植物生长所需的最佳环境；其中，LED光源模块(2)还包括有LED绿光模块(2‑3)、LED红外模块(2‑4)以及LED紫外模块(2‑5)；LED绿光模块(2‑3)，调控绿光LED灯珠亮度，促进植物的长势，植物叶片着色方面尤其显著，有助于植物生长；LED红外模块(2‑4)，作用于植物开花结果阶段，调节植物周围环境的温度；LED紫外模块(2‑5)，作用于植物开花结果阶段，具有杀菌消毒的作用。

【技术特征摘要】
1.一种用LED进行植物生长照明的智能控制装置，其特征在于：包括信号处理单元(1)、LED光源模块(2)、环境因素监测单元(3)以及环境因素调控单元(4)；环境因素监测单元(3)，监测植物生长环境中各种因素；信号处理单元(1)，根据环境因素监测单元(3)实时反馈的数据信息，调用数据库比对，改变LED光源模块(2)和环境因素调控单元(4)指数特征，达到对植物生长环境的实时调控；LED光源模块(2)，包括LED红光模块(2-1)和LED蓝光模块(2-2)；环境因素调控单元(4)，根据信号处理单元(1)发出的指令信息调控环境中各种因素，从而达到植物生长所需的最佳环境；其中，LED光源模块(2)还包括有LED绿光模块(2-3)、LED红外模块(2-4)以及LED紫外模块(2-5)；LED绿光模块(2-3)，调控绿光LED灯珠亮度，促进植物的长势，植物叶片着色方面尤其显著，有助于植物生长；LED红外模块(2-4)，作用于植物开花结果阶段，调节植物周围环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：何苗，黄波，熊德平，周海亮，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东,44