植物栽培的动态照明系统及供光方法技术方案

本发明专利技术提供一种植物栽培的动态照明系统及供光方法，该系统包括：照明模组，以及电连接的摄像头、数据处理模块和电机；照明模组包括多个由LED阵列和调焦筒构成的照明单元，电机通过传送带与调焦筒相连，以控制照明单元调整焦面；摄像头，用于在当前的第一周期内，采集目标图像；数据处理模块，用于基于目标图像进行图像分析，在分析结果满足目标条件的情况下，生成第一控制指令；电机，用于基于第一控制指令，在当前的第二周期内以持续运转，以调整照明单元经调焦后所投射出的光斑面积。本发明专利技术提供的植物栽培的动态照明系统及供光方法，能够通过电信号实现机构调整，提高系统整体的自动化和智能化，节约电能。节约电能。节约电能。

Dynamic lighting system and light supply method for plant cultivation

【技术实现步骤摘要】
植物栽培的动态照明系统及供光方法


[0001]本专利技术涉及植物栽培
，尤其涉及一种植物栽培的动态照明系统及供光方法。

技术介绍

[0002]植物工厂作为设施农业的高阶生产方式，具有环境高度可控、周年连续生产、生长少受自然条件制约等优势，是未来高效农业的发展趋势之一。植物工厂中所需的全部光照均由LED植物照明灯提供，所以光源能耗问题是制约人工光型植物工厂发展和应用的主要因素。
[0003]LED因具有体积小，寿命长、发热少、光谱波段窄、光要素精量可调控等优点，但LED光效仍然不能满足生产型植物工厂的能效要求，而植物的产能又与人工光源的光能投入息息相关，也就是说无法轻易降低电能投入，因此要解决这一问题只能依靠提高LED的光效。
[0004]LED光源光效的提升有两种途径，一种是通过LED芯片性能的提升，这一途径依赖于材料技术的更新发展，研发周期较长，无法满足当前人工光型植物工厂对光源光效提升的迫切需求。另一种途径则是通过研发高效的供光方法和调光装备，在植物栽培环节，尽量减少无效光能的产生，提高植物的光电利用效率。因此，如何提高光源能效和植物的光电利用效率的需求是目前业界亟待解决的重要课题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种植物栽培的动态照明系统及供光方法，用以解决现有技术中过于以来人工操作和评判，且光源能效和植物的光电利用效率较低的缺陷，实现全自动化的智能调焦，以提高光源能效和植物的光电利用效率，节约电能。
[0006]本专利技术提供一种植物栽培的动态照明系统，包括照明模组，以及电连接的摄像头、数据处理模块和电机；所述照明模组包括多个由LED阵列和调焦筒构成的照明单元，所述电机通过传送带与所述调焦筒相连，以控制所述照明单元调整焦面；所述摄像头，用于在当前的第一周期内，采集目标图像；所述数据处理模块，用于基于所述目标图像进行图像分析，在分析结果满足目标条件的情况下，生成第一控制指令；所述电机，用于基于所述第一控制指令，在当前的第二周期内以持续运转，以调整所述照明单元经调焦后所投射出的光斑面积；其中，所述目标图像包括各栽培点所种植的植物在光斑覆盖下的生长情况，所述第一周期是所述摄像头的工作周期，所述第二周期是所述电机的工作周期，所述第二周期与所述植物的生长特征对应，每个所述照明单元对应一个栽培点。
[0007]根据本专利技术提供的一种植物栽培的动态照明系统，所述目标条件包括当前的第二周期对应的光斑面积小于目标植株面积；
其中，所述目标植株面积为所有栽培点的植株面积中的最小值。
[0008]根据本专利技术提供的一种植物栽培的动态照明系统，所述LED阵列与所述数据处理模块电连接；所述数据处理模块，还用于在所述分析结果不满足所述目标条件的情况下，生成第二控制指令，以控制所述LED阵列的辐射强度调整至与当前的光斑面积相匹配。
[0009]根据本专利技术提供的一种植物栽培的动态照明系统，所述调焦筒包括外螺纹筒和内螺纹筒；所述电机的齿轮和所述外螺纹筒通过所述传送带相连，所述LED阵列封装于与所述内螺纹筒底部相连的基板表面。
[0010]本专利技术还提供一种植物栽培的动态照明系统的供光方法，包括：控制摄像头在当前的第一周期内，采集目标图像；控制数据处理模块基于所述目标图像进行图像分析，在分析结果满足目标条件的情况下，生成第一控制指令；控制电机基于所述第一控制指令，在当前的第二周期内持续运转，以调整所述照明单元经调焦后所投射出的光斑面积；其中，所述目标图像包括各栽培点所种植的植物在光斑覆盖下的生长情况，所述第一周期是所述摄像头的工作周期，所述第二周期是所述电机的工作周期，所述第二周期与所述栽培点所种植的植物对应。
[0011]根据本专利技术提供的一种植物栽培的动态照明系统的供光方法，在所述数据处理模块基于所述目标图像进行图像分析之后，还包括：在所述分析结果不满足目标条件的情况下，控制所述数据处理模块生成第二控制指令，以控制LED阵列的辐射强度调整至与当前的光斑面积相匹配。
[0012]根据本专利技术提供的一种植物栽培的动态照明系统的供光方法，所述在所述分析结果不满足目标条件的情况下，生成第二控制指令，包括：在所述分析结果不满足目标条件的情况下，控制所述数据处理模块统计所述电机的工作时长；所述数据处理模块基于所述电机工作时间，换算出光补偿量，并基于所述光补偿量，生成所述第二控制指令。
[0013]根据本专利技术提供的一种植物栽培的动态照明系统的供光方法，所述基于所述电机工作时间，换算出光补偿量，包括：基于所述电机工作时间和第一转换关系，确定光斑扩大的直径；基于所述光斑扩大的直径和第二转换关系，确定占空比，并基于所述占空比，生成所述第二控制指令，以控制所述LED阵列的辐射强度进行调整。
[0014]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述植物栽培的动态照明系统的供光方法。
[0015]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述植物栽培的动态照明系统的供光方法。
[0016]本专利技术提供的植物栽培的动态照明系统及供光方法，基于摄像头以第一周期定期采集目标画面，通过数据处理模块对目标画面分析后，在分析结果满足目标条件的情况下，
向电机发出第一控制指令，使电机在第二周期内持续工作，通过传送带带动所有调焦筒转动，实现照明模组内的各照明单元的焦面控制，调整所生成的光斑大小。能够通过电信号实现机构调整，提高系统整体的自动化和智能化，进而，能够为植物在各第一周期的生长态势，适配对应的光斑大小，节约电能。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术提供的植物栽培的动态照明系统的结构示意图之一；图2是本专利技术提供的照明单元的结构示意图之一；图3是本专利技术提供的植物栽培的动态照明系统的结构示意图之二；图4本专利技术提供的植物栽培的动态照明系统的供光方法的流程示意图；图5本专利技术提供的植物栽培的动态照明系统的供光效果示意图之一；图6本专利技术提供的植物栽培的动态照明系统的供光效果示意图之二；图7是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物栽培的动态照明系统，其特征在于，包括照明模组，以及电连接的摄像头、数据处理模块和电机；所述照明模组包括多个由LED阵列和调焦筒构成的照明单元，所述电机通过传送带与所述调焦筒相连，以控制所述照明单元调整焦面；所述摄像头，用于在当前的第一周期内，采集目标图像；所述数据处理模块，用于基于所述目标图像进行图像分析，在分析结果满足目标条件的情况下，生成第一控制指令；所述电机，用于基于所述第一控制指令，在当前的第二周期内以持续运转，以调整所述照明单元经调焦后所投射出的光斑面积；其中，所述目标图像包括各栽培点所种植的植物在光斑覆盖下的生长情况，所述第一周期是所述摄像头的工作周期，所述第二周期是所述电机的工作周期，所述第二周期与所述植物的生长特征对应，每个所述照明单元对应一个栽培点。2.根据权利要求1所述的植物栽培的动态照明系统，其特征在于，所述目标条件包括当前的第二周期对应的光斑面积小于目标植株面积；其中，所述目标植株面积为所有栽培点的植株面积中的最小值。3.根据权利要求2所述的植物栽培的动态照明系统，其特征在于，所述LED阵列与所述数据处理模块电连接；所述数据处理模块，还用于在所述分析结果不满足所述目标条件的情况下，生成第二控制指令，以控制所述LED阵列的辐射强度调整至与当前的光斑面积相匹配。4.根据权利要求1所述的植物栽培的动态照明系统，其特征在于，所述调焦筒包括外螺纹筒和内螺纹筒；所述电机的齿轮和所述外螺纹筒通过所述传送带相连，所述LED阵列封装于与所述内螺纹筒底部相连的基板表面。5.基于如权利要求1至4任一所述的植物栽培的动态照明系统的供光方法，其特征在于，包括：控制摄像头在当前的第一周期内，采集目标图像；控制数据处理模块基于所述目标图像进行图像分析，在分析结果满足目标条件的情况下，生成第一控制指令；控制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓丽，李友丽，郭文忠，王利春，徐凡，
申请(专利权)人：北京市农林科学院智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：