一种植物工厂的补光系统技术方案

本发明专利技术涉及一种植物工厂的补光系统，属于植物补光技术领域，系统包括：补光控制系统，用于调控光源光照参数系统的光质、光强、光周期等参数变化；监控单元，用于识别植物不同的生长阶段；信息分析模块，用于识别当下植物的光照环境；控制模块，用于收集监控单元、信息分析模块传递的信息；数据库，用于比对控制模块收集的信息，判断植物的生长阶段；种植平台及人工光源，用于放置植物及对植物进行补光；升降机构，用于调节人工光源的位置。本发明专利技术能够自动识别植物的生长阶段，根据不同阶段对光照参数的需求自动调节，达到植物生长的最佳光照环境，增加产量、缩短生长周期，并且能够减少资源的消耗，节约生产成本。节约生产成本。节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种植物工厂的补光系统


[0001]本专利技术涉及植物补光
，具体是一种植物工厂的补光系统。

技术介绍

[0002]植物工厂是设施园艺发展的高级形式，具有种植密度大、生产要素控制精度高、资源利用率高、周年连续生产、农产品安全洁净无污染等优势，是未来设施园艺发展的必然趋势，已经得到广泛的关注。
[0003]植物工厂按照光照来源可分为人工光植物工厂和太阳光植物工厂两种。太阳光植物工厂是采用太阳光为光源对植物进行光照，太阳光是极为宽阔的连续光谱,光是太阳的辐射能以电磁波的形式投射到地球的辐射线，其波长范围从lOOnm的X射线到100m的无线电波。人工光植物工厂是采用人工光源，例如卤素灯、白炽灯、LED、激光等光源对植物进行补光。人工光源的光波段大多数以可见光为主，波长为400
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700nm,散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种色彩，集中起来则为白光。少部分包含不可见光，分为2种。位于红光之外区的叫远红光，波长大于700nm；位于紫光之外区的叫紫外线，波长290
‑
400nm。
[0004]在人工光条件下，设施光照条件不必遵循自然光日变化、季节变化、海拔和纬度变化的时空规律，人工光照的质量和数量属性可按需调制，并按植物生理或生产目标需要自动化调控时间和空间上的连续光照动态模式，继而集成形成设施植物生产的调控策略，以实现设施植物生产力的最大化，获得最大生物量和碳水化合物数量。人工光条件下光照可以设置为恒定光照，也可设定为动态光照，可以实施多种自然条件下不存在的光照模式。比如，可采纳植物生理有效辐射甚至光合有效辐射范围内特定纳米波段进行规律性单色或复合光照射、强光或弱光照射、连续光照、间歇光照、脉冲光照、交替光照、非24h节律照射等特殊光照模式及其组合调控策略。
[0005]目前市面上的植物工厂的补光系统只能够按照预定的补光计划来调节植物的光照情况，忽略了不同植物在不同的生长阶段或者同一种植物在不同的生长阶段需要的光质、光强、光周期等参数均不相同。在植物需要不同的光照条件的生长阶段内，按照恒定光质、恒定光强、恒定补光市场对植物进行补光，不仅没有办法最大程度上促进植物的生长状态，而且会造成能源浪费的现象，难以大规模地应用和推广。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种植物工厂的补光系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种植物工厂的补光系统，包括：
[0009]补光控制系统，用于调控光源光照参数系统的光质、光强和光周期变化；
[0010]监控单元，用于识别植物不同的生长阶段；
[0011]信息分析模块，用于识别当下植物的光照环境；
[0012]控制模块，用于收集监控单元、信息分析模块传递的信息；
[0013]数据库，用于比对控制模块收集的信息，判断植物的生长阶段；
[0014]种植平台，用于放置植物；
[0015]人工光源，用于对植物进行补光；
[0016]升降机构，用于调节人工光源的位置。
[0017]作为本专利技术的进一步技术方案，所述监控单元包括：
[0018]至少一个摄像头，用于拍摄植物的生长状态，并将所拍摄的图片传递到所述控制模块。
[0019]作为本专利技术的更进一步技术方案，所述信息分析模块包括：
[0020]至少一个光传感器，用于检测来自被照射植物的输出光，并将采集的光照参数信号传递到所述控制模块。
[0021]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述数据库包含各种植物在不同生长阶段的形态、需要的光照条件。
[0022]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述控制模块收集监控单元和信息分析模块传递的信息，通过图像识别的方式对植物的生长阶段进行分析，并与数据库进行比对，判断植物的生长阶段以及光照条件是否最佳，并进行调节。
[0023]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述升降机构用于在空间直角坐标系内调节光源的位置，并由所述控制模块进行调控。
[0024]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述补光控制系统包括光质调控模块、光强调控模块和光周期调控模块，所述补光控制系统由控制模块进行调控。
[0025]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述光质调控模块用于调节光源的光质配比，所述光强调控模块用于调节光源的光照强度，所述光周期调控模块用于调节光源的照射时长。
[0026]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述种植平台及人工光源均为植物工厂的补光硬件设施，种植平台提供植物放置空间，人工光源对植物进行补光。
[0027]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述控制模块用于根据植物的生长高度控制所述升降机构调节光源与植物间的距离，并同时控制所述补光控制系统对光照参数进行调节。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：植物工厂的补光系统以通过摄像头等装置实时对植物进行拍照，并将图片传递到控制模块中；同时信息分析模块通过光传感器等设备检测植物表面光照条件，并将信息传递到控制模块；控制模块通过图像识别功能识别出植物的生长阶段，并且与数据库内的信息进行对比，分析植物在该阶段需要的最佳光照参数，并调控补光控制系统，对照射到植物表面的光质、光强、光周期等参数进行调节，达到数据库内的最佳光照参数，实现植物的增产增收，并且缩短植物的生长周期；同时控制模块还可以通过识别植物的高度控制升降机构，调节人工光源的位置，避免植物生长过高，导致植物顶部距离人工光源过近，遮挡住光源，或者由于光源表面辐射温度过高对植物造成影响甚至点燃植物的情况发生；实现了资源的有效利用，增加补光系统的安全性能。
附图说明
[0029]图1为植物工厂的补光系统的结构示意图；
[0030]图2为植物工厂的补光系统的模块示意图；
[0031]图3为植物工厂的补光系统的光照调控流程图；
[0032]图4为植物工厂的补光系统的人工光源位置调控流程图；
[0033]图5为植物工厂的补光系统中番茄某生长阶段的光谱曲线图；
[0034]图6为植物工厂的补光系统中青菜某生长阶段的光谱曲线图；
[0035]图7为植物工厂的补光系统中菠菜某生长阶段的光谱曲线图；
[0036]图8为植物工厂的补光系统中辣椒某生长阶段的光谱曲线图。
[0037]图中：1
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补光控制系统、101
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光质调控模块、102
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光强调控模块、103
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光周期调控模块、2
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控制模块、3
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升降机构、4
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数据库、501
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信息分析模块、502
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监控单元、601
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种植平台、602
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人工光源。
具体实施方式
[0038]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物工厂的补光系统，其特征在于，包括：补光控制系统，用于调控光源光照参数系统的光质、光强和光周期变化；监控单元，用于识别植物不同的生长阶段；信息分析模块，用于识别当下植物的光照环境；控制模块，用于收集监控单元、信息分析模块传递的信息；数据库，用于比对控制模块收集的信息，判断植物的生长阶段；种植平台，用于放置植物；人工光源，用于对植物进行补光；升降机构，用于调节人工光源的位置。2.根据权利要求1所述的植物工厂的补光系统，其特征在于，所述监控单元包括：至少一个摄像头，用于拍摄植物的生长状态，并将所拍摄的图片传递到所述控制模块。3.根据权利要求1所述的植物工厂的补光系统，其特征在于，所述信息分析模块包括：至少一个光传感器，用于检测来自被照射植物的输出光，并将采集的光照参数信号传递到所述控制模块。4.根据权利要求1所述的植物工厂的补光系统，其特征在于，所述数据库包含各种植物在不同生长阶段的形态、需要的光照条件。5.根据权利要求1
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4任一所述的植物工厂的补光系统，其特征在于，所述控制模块收集监控单元和信息分...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁小涛，邹军，金德智，石明明，
申请(专利权)人：上海市农业科学院，
类型：发明
国别省市：