一种植物工厂的光照系统技术方案

本发明专利技术涉及一种植物工厂的光照系统，系统包括：光照驱动组件，用于控制光照元件网络根据植物工厂中各种植区域种植的植物类型分区域提供有助相应类型的植物生长的可控光照；第一限制性信息获取模块，用于获取第一限制性信息；第二限制性信息分析模块，用于获取第二限制性信息；第三限制性信息获取模块，用于获取第三限制性信息；控制模块，用于根据采集的第一、第二限制性信息而调整植物工厂中相应种植区域的光照方案并同步调整植物工厂中相应种植区域的养料供应方案，使得生长在植物工厂中的植物类型的植物的生产速率与第一限制性信息和第三限制性信息的关系被优化；本发明专利技术能够实现生产速率的精细化控制，同时能够减少资源的浪费，节约生产成本。

A plant plant light system

The invention relates to a plant plant light system, which includes a light driven component used to control the illumination element network to provide controlled light for the corresponding plant growth based on the plant type subareas planted in plant areas in plant plants; the first restrictive information acquisition module is used to obtain the first limit. The second restrictive information analysis module for obtaining second restrictive information; third restrictive information acquisition module for obtaining third restrictive information; the control module is used to adjust the illumination scheme of the corresponding planting area in plant factory and adjust synchronously according to the collected first and second restrictive information. The feeding scheme of the corresponding planting area in plant plants makes the production rate of plant type plants grown in plant plants optimize with the first restrictive information and third restrictive information; the invention can achieve fine control of the production rate and reduce the waste of resources and save the production. Cost.

【技术实现步骤摘要】
一种植物工厂的光照系统
本专利技术涉及植物工厂，尤其涉及一种植物工厂的光照系统。
技术介绍
植物工厂作为未来的一种重要的果蔬、粮食生产方式，已受到了广泛的关注，随着相关技术的不断进步，业内从多角度的创新不断推动着植物工厂的发展与完善。当前世界上植物工厂的生产系统根据光照来源的不同分为自然光利用型、人工光利用型和自然光-人工光混合利用型的三大类。自然光利用型植物工厂利用自然光，厂房为大型玻璃温室或连栋塑料温室，室内设置各种环境因子的监测和调控设备。这类植物工厂多少受到自然条件的影响，种植植物类型也有一定程度限制，其最大难题是如何实现夏季降温与冬季加温的低成本和低能耗。人工光利用型植物工厂对植物照明灯进行光照调控以满足相应植物的照明需求。自然光-人工光混合利用型利用自然光，且在阴天光照不足或者夜间时通过植物补光灯为植物补充光照，由于利用了自然光，能够比人工光利用型工厂花费的照明成本更低。而又因为利用了人工光，能够比自然光利用型工厂提供更快的生产效率。但是，由于需要自然光射入厂房，其厂房大多也为大型玻璃温室或连栋塑料温室，也存在与自然利用型工厂相同的种植植物类型受限、空间利用率低、夏季降温和冬季降温的成本高等问题。而为了实现全年连续生产、提供反季绿色蔬菜、多植物类型种植和大空间利用率等目的，目前更倾向于通过人工光利用型工厂使用人工光来实现植物的照明需求。长期以来，由于受到人工光的应用、空气调节系统的依赖及结构设备建造等因素制约，使得植物工厂建设及运行费用一直较高，产品成本一直居高难下，难以和传统栽培模式相竞争，不利于植物工厂的大范围推广应用。当前，一方面植物工厂规模过大、种植品种单一，如果不根据专业的第三方预测机构的预测结果调整生产速率，往往会造成产品积压，导致仓储和物流成本增加；另一方面植物工厂结构系统复杂、维护繁琐，能源消耗过大，营养液供给与植物生长需求不同步，现有技术中养料供应系统的设置是控制营养液中各离子浓度的始终处于某一阈值区间或者始终处于适于植物生长的浓度区间以保证植物的满足预定的生长需求。但根据生产需求的变化，有些时候需要降低甚至抑制植物的生长速度，而并不需要植物处于最佳的生长环境。当需要调整植物的生长速率时，现有养料供应系统并未随之同步设定一个与之适配的养料供应方案。例如，公告号CN203206878U的中国专利文献公开了一种由智能控制系统控制的微型植物工厂，包括通过管道连通的营养液自动配比系统和植物培养箱，营养液自动配比系统和植物培养箱均与控制器连接，所述的植物培养箱包括植物培养基质层、补光灯。营养液通过自动配比系统完成，精度高，提供各种植物生长所需的营养；植物培养箱内的环境因子(温度、湿度、光照强度、CO2浓度)以及营养液PH值、EC值等通过相应的传感器进行采集，采集到的模拟信号由控制器PLC进行实时监测，实时调控培养箱温湿度、光照强度、CO2浓度，以及营养液各参数，使其最适宜植物生长。如果生长速率下调时，仅调节光照方案，而养料供应系统使用原有的养料供应方案保持原有营养液的浓度范围、循环频率(或更换频率)将导致一定程度的浪费，也将使得作物的生产成本过高。同样，如果生长速率上调时，仅调节光照方案，而养料供应系统使用原有的养料供应方案保持原有营养液的浓度范围、循环频率(或更换频率)将导致营养液的供应存在一定程度的滞后，直接影响植物的生长速率。可见，上述两个方面的缺陷严重限制了植物工厂的推广应用。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种植物工厂的光照系统，所述光照系统在调整了光照方案后同步调节养料供应方案，以使养料供应方案适配于调整后的光照方案，以根据生产需求实现生产速率的精细化控制，同时能够减少资源的浪费，节约生产成本。本专利技术的系统包括：光照驱动组件，用于控制光照元件网络根据植物工厂中各种植区域种植的植物类型分区域提供有助相应类型的植物生长的可控光照；第一限制性信息获取模块，其从第三方预测机构获取相应植物类型的与时间相关的第一限制性信息；第二限制性信息分析模块，其通过分析照射植物的输入光和被照射植物发射的输出光之间的预定关系、相位和增益来确定所述相应植物类型的植物的与生长有关的第二限制性信息；第三限制性信息获取模块，其从养料供应系统获取所述相应植物类型的植物的种植区域的与养料供应信息有关的第三限制性信息；控制模块，用于根据采集的所述第一限制性信息和所述第二限制性信息而控制光照驱动组件调整植物工厂中相应种植区域的光照方案并同步控制养料供应系统调整植物工厂中相应种植区域的养料供应方案，使得生长在植物工厂中的所述植物类型的植物的生产速率与所述第一限制性信息和所述第三限制性信息的关系被优化。现有技术采用图像采集装置采集和分析与植物生长有关的第二限制性信息，由于存在拍摄角度、拍摄距离和图像质量等因素的影响，导致获得的第二限制性信息的准确性难以保障。本专利技术通过从第三方预测机构获取第一限制性信息，实时了解市场上对相应植物类型的植物的生产需求有关的信息，以便对光照方案进行调整。本专利技术的第二限制性信息分析模块分析照射植物的输入光和被照射植物发射的输出光之间的预定关系、相位和增益来确定所述相应植物类型的植物的与生长有关的第二限制性信息，能够更准确地获得与植物生长有关的第二限制性信息，以降低因错误的第二限制性信息引起的光照方案调整错误影响生产计划。根据一个优选实施方式，所述控制模块获得所述第一限制性信息后与前次获得的第一限制性信息进行对比并在第一限制性信息有变化时获取所述第二限制性信息，并根据第一限制性信息和第二限制性信息分析是否调整相应植物类型的植物的生产速率；当需要调节生产速率时调整相应种植区域的光照方案；当不需要调节生产速率时按照第一预设频率获取第一限制性信息。本专利技术在第一限制性信息变化导致需要调整生产速率时，快速作出反应，以符合相应的生产需求。根据一个优选实施方式，调整光照方案后，所述控制模块从第三限制性信息获取模块采集第三限制性信息并根据调整的所述光照方案和采集的所述第三限制性信息同步控制养料供应系统调整植物工厂中相应种植区域的养料供应方案。本专利技术通过同步调整养料供应系统的养料供应方案，以便减少资源浪费、降低生产成本和准确控制生产速率。根据一个优选实施方式，所述第三限制性信息获取模块获取的第三限制性信息包括营养液中的离子浓度、营养液的更换频率、营养液的循环周期和二氧化碳的浓度中的至少一种。根据一个优选实施方式，所述植物工厂的内部设有至少一个含至少两个种植区域的种植平台，其中，所述至少两个种植区域在竖直方向上的间隔设置，所述光照元件网络包括设于各所述种植区域上方的光照元件，所述光照元件包括至少一个LED灯或者荧光灯。根据一个优选实施方式，所述光照驱动组件按照能为各光照元件独立供电的方式连接于光照元件网络，光照元件网络中相应的光照元件响应于经光照驱动组件调节的脉冲电流而产生用于相应种植区域的植物生长的频闪照明环境。本专利技术的光照驱动组件能够对光照元件网络中的光照元件单独进行控制，以实现分时分区控制。根据一个优选实施方式，所述光照驱动组件能输出调节后的脉冲电流且能将所述脉冲电流的一个脉冲周期分割为至少两个可控阶段，其中，能够通过所述对脉冲电流的第一阶段进行调节，实现对所述光照元件网络中相应光照本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物工厂的光照系统，其特征在于，所述系统包括：光照驱动组件(11)，用于控制光照元件网络(12)根据植物工厂中各种植区域(611)种植的植物类型分区域提供有助相应类型的植物生长的可控光照；第一限制性信息获取模块(21)，其从第三方预测机构获取相应植物类型的与时间相关的第一限制性信息；第二限制性信息分析模块(22)，其通过分析照射植物的输入光和被照射植物发射的输出光之间的预定关系、相位和增益来确定所述相应植物类型的植物的与生长有关的第二限制性信息；第三限制性信息获取模块(23)，其从养料供应系统(41)获取所述相应植物类型的植物的种植区域(611)的与养料供应信息有关的第三限制性信息；控制模块(31)，用于根据采集的所述第一限制性信息和所述第二限制性信息而控制光照驱动组件(11)调整植物工厂中相应种植区域(611)的光照方案并同步控制养料供应系统(41)调整植物工厂中相应种植区域(611)的养料供应方案，使得生长在植物工厂中的所述植物类型的植物的生产速率与所述第一限制性信息和所述第三限制性信息的关系被优化。

【技术特征摘要】
1.一种植物工厂的光照系统，其特征在于，所述系统包括：光照驱动组件(11)，用于控制光照元件网络(12)根据植物工厂中各种植区域(611)种植的植物类型分区域提供有助相应类型的植物生长的可控光照；第一限制性信息获取模块(21)，其从第三方预测机构获取相应植物类型的与时间相关的第一限制性信息；第二限制性信息分析模块(22)，其通过分析照射植物的输入光和被照射植物发射的输出光之间的预定关系、相位和增益来确定所述相应植物类型的植物的与生长有关的第二限制性信息；第三限制性信息获取模块(23)，其从养料供应系统(41)获取所述相应植物类型的植物的种植区域(611)的与养料供应信息有关的第三限制性信息；控制模块(31)，用于根据采集的所述第一限制性信息和所述第二限制性信息而控制光照驱动组件(11)调整植物工厂中相应种植区域(611)的光照方案并同步控制养料供应系统(41)调整植物工厂中相应种植区域(611)的养料供应方案，使得生长在植物工厂中的所述植物类型的植物的生产速率与所述第一限制性信息和所述第三限制性信息的关系被优化。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制模块(31)获得所述第一限制性信息后与前次获得的第一限制性信息进行对比并在第一限制性信息有变化时获取所述第二限制性信息，并根据第一限制性信息和第二限制性信息分析是否调整相应植物类型的植物的生产速率；当需要调节生产速率时调整相应种植区域(611)的光照方案；当不需要调节生产速率时按照第一预设频率获取第一限制性信息。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，调整光照方案后，所述控制模块(31)从第三限制性信息获取模块(23)采集第三限制性信息并根据调整的所述光照方案和采集的所述第三限制性信息同步控制养料供应系统(41)调整植物工厂中相应种植区域(611)的养料供应方案。4.如权利要求2至3之一所述的系统，其特征在于，所述第三限制性信息获取模块(23)获取的第三限制性信息包括营养液中的离子浓度、营养液的更换频率、营养液的循环周期和二氧化碳的浓度中的至少一种。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述植物工厂的内部设有至少一个含至少两个种植区域(611)的种植平台(61)，其中，所述至少两个种植区域(611)在竖直方向上的间隔设置，所述光照元件网络(12)包括设于各所述种植区域(611)上方的光照元件(121)，所述光照元件(121)包括至少一个LED灯或者荧光灯。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成宇，张洪杰，王森，
申请(专利权)人：中科稀土长春有限责任公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22