一种基于无土栽培的灯光自动调节系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无土栽培的灯光自动调节系统，属于无土栽培灯光调节领域，解决了如何实现无土栽培植物的灯光自动调节，以及如何让差异性生长的植物能够达到最佳生长状态的问题；数据库存储有各种植物生长信息；灯光控制模块在无土栽培的植物生长过程中对植物所需光照时长、光照强度以及光照光谱成分进行调节；植物生长判断模块对当前植物为何品种以及所处何种生长阶段进行判断，从数据库中获取对应的灯光调节标准数据，并发送至灯光控制模块进行调节；灯光调节反馈模块对灯光进行微调；免除了人工操作，提高了无土栽培的工作效率，使得无土栽培植物的实际生长更加接近于理想状态，同时有利于减小无土栽培植物生长的差异。异。异。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无土栽培的灯光自动调节系统


[0001]本专利技术属于无土栽培灯光调节领域，具体是一种基于无土栽培的灯光自动调节系统。

技术介绍

[0002]随着科学的进步，近年来，人们采用无土栽培的方式对植物进行种植，通过在种植柜中对植物的各项生长影响因素进行适当调节，从而获取到较为可观的植物生长成果。
[0003]然而，在无土栽培的过程中，其中影响植物的生长比较重要的光照时长、光照强度以及光谱成分需要适当的控制，才能保证植物能够健康的生长。目前多采用人力进行灯光调节，通过肉眼去判断植物的生长状况；现有技术中有采用灯光自动调节，但如何通过灯光调节控制才能让植物生长数据最佳，以及如何进行灯光微调，才能使得差异性生长的植物能够达到最佳生长状态。
[0004]为此，本专利技术提出了种基于无土栽培的灯光自动调节系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于无土栽培的灯光自动调节系统，该一种基于无土栽培的灯光自动调节系统解决了如何实现无土栽培植物的灯光自动调节，以及如何让差异性生长的植物能够达到最佳生长状态的问题。
[0006]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出一种基于无土栽培的灯光自动调节系统，包括：数据库、灯光控制模块、植物生长判断模块以及灯光调节反馈模块；数据库、灯光控制模块、植物生长判断模块以及灯光调节反馈模块之间信息交互；
[0007]所述数据库中采用知识图谱技术分类存储有各种植物生长信息；
[0008]所述灯光控制模块用于在无土栽培的植物生长过程中对植物所需光照时长、光照强度以及光照光谱成分进行调节；
[0009]所述植物生长判断模块用于对当前植物为何品种以及所处何种生长阶段进行判断，从数据库中获取对应的灯光调节标准数据，并发送至灯光控制模块进行调节；所述植物生长判断模块通过前期获取大量数据样本进行训练，建立神经网络模型，将通过数字图像处理技术获取的具有植物形态特征信息和生长特征信息的数字图像输入该神经网络模型，从而判断出当前植物为何品种以及所处何种生长阶段；所述植物生长判断模块包括图像采集单元、图像存储单元、图像处理单元以及智能决策单元；
[0010]所述灯光调节反馈模块用于对灯光进行微调；在保障无土栽培种植柜中的温湿度、营养液比例成分以及水量都保持在标准范围内，以及种植柜中二氧化碳浓度符合标准值的情况下，比较当日与前一日在同一时间点种植柜中的氧气浓度以及同一时间点的氧气浓度标准值，从而判断是否减小或增大光照时长；灯光调节反馈模块还根据当日实际光照强度与光照强度标准范围的比较，从而判断是否增强或减弱灯光的光照强度；灯光调节反
馈模块还根据当前植物的叶片是否发黄以及植物高度是否低于标准高度范围，从而判断光谱成分的比例；所述灯光调节反馈模块包括参数检测单元、参数信息存储单元以及信息处理单元。
[0011]进一步地，植物生长信息包括各种植物品种介绍和对应植物品种全生命生长周期的信息；对应植物品种全生命生长周期的信息包括对应植物品种在各个生长阶段的器官发育信息、生长影响因素以及对应的生长影响因素标准数据。
[0012]进一步地，通过在前期研究大量样本实验数据获得不同植物品种在不同生长阶段的生长影响因素的标准数据，并存入数据库中。
[0013]进一步地，无土栽培植物的生长影响因素包括水量、营养液成分比例、温湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、光照时长、光照强度以及光照光谱成分。
[0014]进一步地，所述图像采集单元通过在无土栽培种植柜中设置监控摄像头对当前生长阶段的植物进行实时拍摄，并将拍摄获取的视频图像发送至图像存储单元进行存储；
[0015]所述图像处理单元从图像存储单元中提取视频图像，并对视频图像进行实时处理；图像处理单元将获取的视频图像转化为数字图像，并对数字图像进行预处理，采用GMM算法将图像中的目标物体与背景分割，获取当前植物的形态特征信息和生长特征信息的数字图像，并发送至智能决策单元；
[0016]所述智能决策单元设置有能够判断当前植物的品种以及当前品种植物所处何种生长阶段的神经网络模型，该神经网络模型是根据前期不同植物品种不同生长阶段的植物生长特征信息的图像样本数据经过训练所建立的；所述智能决策单元将从图像处理单元获取的具有植物的形态特征信息和生长特征信息的数字图像输入至该神经网络模型，判断当前植物的品种和对应生长阶段；当判断出当前植物为何品种以及所处何种生长阶段时，智能决策单元从数据库中提取对应植物品种的当前生长阶段的适宜光照时长、光照强度以及光照光谱成分，并发送至所述灯光控制模块进行相应的灯光调节。
[0017]进一步地，信息处理单元将当前无土栽培种植柜中的温湿度、营养液比例成分以及水量与从数据库中获取的对应植物品种对应生长阶段的标准温湿度范围、标准营养液比例成分以及标准水量进行对应比较；若任意一项不满足标准值，则信息处理单元发送调节至对应标准值的控制指令至对应调节装置。
[0018]进一步地，信息处理单元从数据库中获取当前植物品种当前生长阶段在一天不同时间点的氧气浓度和二氧化碳浓度的标准值；信息处理单元获取每日同一时间点的氧气浓度和二氧化碳浓度，在二氧化碳浓度处于标准范围内之时，将当日的氧气浓度与前一日的氧气浓度比较；
[0019]若当日氧气浓度大于前一日氧气浓度，且大于氧气浓度标准值，则信息处理单元发送减小单位时间的光照时长至灯光控制模块；
[0020]若当日氧气浓度小于前一日氧气浓度和氧气浓度标准值，则信息处理单元发送增大单位时间的光照时长至灯光控制模块。
[0021]进一步地，信息处理单元将从参数检测单元获取植物柜中植物接收到的实际光照强度标记为Qr，其中实际光照强度包括当天日照光照强度和灯光照射的光照强度Qt；并从数据库中获取当前植物品种当前生长阶段的光照强度标准值范围为(Qsmin，Qsmax)；
[0022]若Qr＜Qsmin，则信息处理单元发送将灯光的光照强度增强至(Qsmin+Qsmax)/2+
Qt
‑
Qr的控制指令至灯光控制模块；
[0023]若Qr＞Qsmax，则信息处理单元发送将灯光的光照减弱至(Qsmin+Qsmax)/2+Qt
‑
Qr的控制指令至灯光控制模块。
[0024]进一步地，信息处理单元通过植物生长判断模块获取当前植物的生长特征信息；从数据库中获取当前植物品种当前植物的标准生长特征信息；
[0025]若出现叶片颜色发黄，则信息处理单元发送增加蓝光的控制指令至灯光控制模块；
[0026]若出现植物高度低于标准高度范围，则信息处理单元发送增加红光的控制指令至灯光控制模块。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0028]本专利技术将不同植物品种不同生产阶段的植物生长信息通过知识图谱技术存储于数据库，供调取；通过植物生长判断模块获取当前植物为何品种以及当前植物所处何种生长阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无土栽培的灯光自动调节系统，其特征在于，包括：数据库、灯光控制模块、植物生长判断模块以及灯光调节反馈模块；数据库、灯光控制模块、植物生长判断模块以及灯光调节反馈模块之间信息交互；所述数据库中采用知识图谱技术分类存储有各种植物生长信息；所述灯光控制模块用于在无土栽培的植物生长过程中对植物所需光照时长、光照强度以及光照光谱成分进行调节；所述植物生长判断模块用于对当前植物为何品种以及所处何种生长阶段进行判断，从数据库中获取对应的灯光调节标准数据，并发送至灯光控制模块进行调节；所述植物生长判断模块通过前期获取大量数据样本进行训练，建立神经网络模型，将通过数字图像处理技术获取的具有植物形态特征信息和生长特征信息的数字图像输入该神经网络模型，从而判断出当前植物为何品种以及所处何种生长阶段；所述植物生长判断模块包括图像采集单元、图像存储单元、图像处理单元以及智能决策单元；所述灯光调节反馈模块用于对灯光进行微调；在保障无土栽培种植柜中的温湿度、营养液比例成分以及水量都保持在标准范围内，以及种植柜中二氧化碳浓度符合标准值的情况下，比较当日与前一日在同一时间点种植柜中的氧气浓度以及同一时间点的氧气浓度标准值，从而判断是否减小或增大光照时长；灯光调节反馈模块还根据当日实际光照强度与光照强度标准范围的比较，从而判断是否增强或减弱灯光的光照强度；灯光调节反馈模块还根据当前植物的叶片是否发黄以及植物高度是否低于标准高度范围，从而判断光谱成分的比例；所述灯光调节反馈模块包括参数检测单元、参数信息存储单元以及信息处理单元。2.根据权利要求1所述的一种基于无土栽培的灯光自动调节系统，其特征在于，植物生长信息包括各种植物品种介绍和对应植物品种全生命生长周期的信息；对应植物品种全生命生长周期的信息包括对应植物品种在各个生长阶段的器官发育信息、生长影响因素以及对应的生长影响因素标准数据。3.根据权利要求2所述的一种基于无土栽培的灯光自动调节系统，其特征在于，通过在前期研究大量样本实验数据获得不同植物品种在不同生长阶段的生长影响因素的标准数据，并存入数据库中。4.根据权利要求2所述的一种基于无土栽培的灯光自动调节系统，其特征在于，无土栽培植物的生长影响因素包括水量、营养液成分比例、温湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、光照时长、光照强度以及光照光谱成分。5.根据权利要求1所述的一种基于无土栽培的灯光自动调节系统，其特征在于，所述图像采集单元通过在无土栽培种植柜中设置监控摄像头对当前生长阶段的植物进行实时拍摄，并将拍摄获取的视频图像发送至图像存储单元进行存储；所述图像处理单元从图像存储单元中提取视频图像，并对视频图像进行实时处理；图像处理单元将获取的视频图像转化为数字图像，并对数字图像进行预处理，采用GMM算法将图像中的目标物体与背景分割，获取当前植物的形态特征信息和生长特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑凌然，徐沛佩，杨鹏，
申请(专利权)人：合肥创农生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：