一种基于多供电制式的动植物照明设备、系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于多供电制式的动植物照明系统，包含供光单元、调节单元和控制单元，供光单元和调节单元受控制单元的控制，形成能够满足植物生长发育过程中所需光能量的给光方案。其中，供光单元，与调节单元连接，并通过调节单元改变照射角度、照射亮度、照射光类型及分布为其照射的植物提供当前植物生长态势所需求的光能。调节单元，通过控制单元的调节完成旋转和/或移动的动作，使连接于调节单元上的供光单元对照射植物形成不同位置的光线。光线。光线。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多供电制式的动植物照明设备、系统及方法


[0001]本专利技术涉及植物机械
，尤其涉及一种基于多供电制式的动植物照明设备、系统及方法。

技术介绍

[0002]植物工厂(Plant Factory)的概念最早是由日本提出来的。根据日本植物工厂学会的解释，植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的系统，即是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。早期的植物工厂建设规模小，主要局限在实验室内，且种植作物品种单一，采用人工气候室进行控制，运行成本较高。20世纪70年代初至80年代中期，植物工厂开始发展起来，许多国家如美国、日本、英国、挪威、希腊、利比亚等企业都纷纷投入巨资，与科研机构联手研发关键技术。这时候的植物工厂应用范围比较广，自动化控制系统逐渐完善，示范效果开始。
[0003]早期的植物工厂采用的固定的单色光源配置室内植物光照环境，但很快，光照成本成为了一种影响植物成本的重要影响因素，直至今日，光照成本依然是植物工厂运行过程中的重要监控指标，人们需要在光照供给和光照成本之间做出平衡，以维持植物工厂的盈利。1961年，LED等被专利技术出来，其具有能耗低、发光效率高、发热低、波长专一、光色纯正等光电优势。随着LED技术的不断进步，节能型植物专用LED光源日益普及。
[0004]公开号为CN105830759A的中国专利文献公开了属于设施园艺环境工程
的一种温室微生态的调控方法。白天的8:00～12:00，在植物的冠层区域内进行二氧化碳补充至植物的二氧化碳的饱和点，且白天的8:00～17:00时，控制气流速度在0.1～0.5m/s；白天利用补光灯在植物冠层区域内进行补光至植物的光饱和点；夏季白天的10:00～18:00和冬季白天的8:00～10:00、15:00～17:00，控制冠层区域的温度在20～27℃；夜晚控制气温在10～18℃；夏季白天的13:00～19:00和冬季白天的8:00～14:00，控制根际温度在17～22℃。该调控方式通过对植物生长的笼统认知而进行各个条件的调控，但针对不同品种植物，其所需的光照、温度变化节点均不同。
[0005]基于植物光合作用的需求节点，专利号为CN104462747B的中国专利文献公开了一种评估人工照明对园林植物光合作用影响的光度学方法。本专利技术通过光量子学、植物光度学以及光度学三大系统的转换，计算出植物的光补偿点和光饱和点的光合光子通量PPF对应的照度值，确定植物照明的照度参考范围，利用照度的光度学方法来评价人工照明对植物的影响；根据灯具的配光曲线计算出植物光补偿点和光饱和点等照度三维曲面，得到植物的安全照明距离和最小照明距离。植物光补偿点和光饱和点PPF所对应的照度值被用于进行植物光照的最优测距，但并未进行光照时间和强度等的控制。植物的光补偿点和光饱和点能够用于帮助判断光照节点。
[0006]而在应用光补偿点和光饱和点作为节点的公开号为CN208300401U的中国专利公开了一种环境自检LED植物补光灯，包括光照检测单元、中央处理器、步进电机单元和LED补
光单元。多个所述光照检测单元周设于需要培育的植物周围，用于检测植物周围各个方向的光照强度信息，并发送给所述中央处理器，所述中央处理器通过与预先设置的植物生长光饱和点进行比较，根据光照强度的差异发送控制指令给所述植物LED补光单元，所述中央处理器通过处理多个所述光照检测单元发送来的植物周边光照信息，分析光照分布情况，根据光照分布情况发送控制指令给所述步进电机单元。该装置的变化节点为预定的光补偿点和光饱和点。
[0007]本专利技术基于对于光补偿点和光饱和点的判断进行光照改变的设定，从而在植物的正面和背面达到光补偿点和光饱和点时能够切换光源，使光照在植物表面达到最高的应用效率。
[0008]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。

技术实现思路

[0009]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种基于多供电制式的动植物照明系统，包含供光单元、调节单元和控制单元，供光单元和调节单元受控制单元的控制，形成能够满足植物生长发育过程中所需光能量的给光方案。其中，供光单元，与调节单元连接，并通过调节单元改变照射角度、照射亮度、照射光类型及分布为其照射的植物提供当前植物生长态势所需求的光能。调节单元，通过控制单元的调节完成旋转和/或移动的动作，使连接于调节单元上的供光单元对照射植物形成不同位置的光线。
[0010]本技术方案的优点：植物的生长过程为动态过程，然而人工光源如供光单元的给光在现有技术中大多为固定或小幅度摆动给光。在太阳的公转配合地球的自转情况下，植物在自然界受到的光源能够实时变化，这种变化不仅体现在光照强度，更表现在光照角度、光照角度下的某一个方向的强度，也因此才会出现向日葵这类向阳植物。本专利技术中的供光单元能够模拟自然界的给光情况，在替换七彩光而选择单一光源的情况下通过改变光的时间空间分布、光强度和光角度的方式模拟阳光进行功能，以提高植物生长效率。
[0011]同时本供光单元采用近距离单一谱系光源照射，避免多谱系光源照射时植物单一吸收单谱系光造成的光浪费，以此节省了供光单元的电力并减少了供光单元的灯寿命损耗。
[0012]根据一种优选实施方式，控制单元能够通过调节单元控制供光单元的光能供给，从而使供光单元在能量层面满足植物在低能反应或/和高能反应时需求的光能量。
[0013]本技术方案的优点：植物在不同时期和不同生长状态所需求的光的条件不同。例如，铁皮石斛处理期前15天单色蓝光有利于体内生物碱含量的增加，30天后红蓝光2：3则更有利于体内生物碱含量的增加。植物的合理生长范围大多依赖植物体内的两大反应，即能量合成的高能反应和代谢调控的低能反应。高能反应和低能反应的给光交替能够使植物更好的完成吸收
‑
消化的过程。通过符合个性化针对植物生理周期的供光模式，从而使不同种类的植物能够得到适合于自身品种的供光方案，从而为植物工厂内培育的各类植物的生长提供正向促进的光环境，并减低植物工厂内的光源损耗和电力损耗。
[0014]根据一种优选实施方式，供光单元以形成高饱和光照的方式对植物进行光能供给，其中，在植物基于低能反应进入光补偿状态时，供光单元能够进入高饱和光照的状态为植物提供光能。
[0015]根据一种优选实施方式，供光单元以形成低补偿光照的方式对植物进行光能供给，其中，在植物基于高能反应达到光饱和状态时，供光单元能够进入低补偿光照的状态为植物提供光能。
[0016]根据一种优选实施方式，处于低补偿光照状态的供光单元发出的光高于处于高饱和光照状态的供光单元发出的光，其中，光照状态的区分以光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多供电制式的动植物照明系统，其特征在于，包含供光单元(100)、调节单元(200)和控制单元(300)，所述供光单元(100)和调节单元(200)受控制单元(300)的控制，形成能够满足植物生长发育过程中所需光能量的给光方案，其中，所述供光单元(100)，与所述调节单元(200)连接，并通过调节单元(200)改变照射角度、照射亮度、照射光类型及分布为其照射的植物提供当前植物生长态势所需求的光能；所述调节单元(200)，通过控制单元(300)的调节完成旋转和/或移动的动作，使连接于所述调节单元(200)上的所述供光单元(100)对照射植物形成不同位置的光线。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制单元(300)能够通过所述调节单元(200)控制所述供光单元(100)的光能供给，从而使所述供光单元(100)在能量层面满足植物在低能反应或/和高能反应时需求的光能量。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述供光单元(100)以形成高饱和光照的方式对所述植物进行光能供给，其中，在所述植物基于低能反应进入光补偿状态时，所述供光单元(100)能够进入高饱和光照的状态为所述植物提供光能。4.根据权利要求1～3任一项所述的系统，其特征在于，所述供光单元(100)以形成低补偿光照的方式对所述植物进行光能供给，其中，在所述植物基于高能反应达到光饱和状态时，所述供光单元(100)能够进入低补偿光照的状态为所述植物提供光能。5.根据权利要求1～4任一项所述的系统，其特征在于，处于所述低补偿光照状态的所述供光单元(100)发出的光高于处于高饱和光照状态的所述供...

【专利技术属性】
技术研发人员：王森，杨其长，李清明，卞中华，李宗耕，郑胤建，许亚良，王宇，
申请(专利权)人：中国农业科学院都市农业研究所，
类型：发明
国别省市：