【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物补光，具体涉及一种温室植物生长补光的调控方法及其调控系统。
技术介绍
1、近年来，随着温室种植技术的大力发展，温室植物生长监测与补偿系统营运而生。温室植物生长监测与补偿系统通过对温室内的温度、湿度和光照强度等环境数据进行实时监测，并在环境数据超出正常值、影响植物正常生长时对环境数据进行实时调节，以保证植物的正常生长。
2、植物的光合作用是植物生长过程中的重要一环，植物生长所需的光照中含有的七色光谱并不是都对植物起着关键的作用，最为重要的光谱颜色是绿光、蓝光和红光，其中，绿色和蓝色光谱可以促进根系和叶片的生长，而红色光谱则有利于植物的开花。在自然光照不足的情况下，可以开启补光灯对植物进行补光来促进植物的生长。然而，补光产生的电费成本也不容小觑。因此，有必要找到最佳的照明策略来减少电力照明成本。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：如何优化平衡植物生长补光与电力成本。
2、为此，本专利技术提供一种温室植物生长补光的调控方法及其调控系统，可以最大化补光对植物生长的促进作用，同时最小化补光的电力成本。
3、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种温室植物生长补光的调控方法，包括以下步骤：s1、获取植物的实时图像；s2、将所述实时图像输入植物生长状态预测模型中，输出植物当前的生长状态；s3、根据植物当前的生长状态，利用非线性规划模型确定最佳补光方案；s4、根据所述最佳补光方案对植物进行补光。
4、进一步的，
5、进一步的，所述利用非线性规划模型确定最佳补光方案，包括：
6、建立植物生长预测模型；
7、建立植物生长的成本函数；
8、建立植物光合作用中电子传输速率和光子通量密度之间的关系式；
9、建立阳光强度的预测模型；
10、基于植物生长预测模型、成本函数、电子传输速率和光子通量密度之间的关系式、阳光强度的预测模型并结合约束条件，确定最佳补光方案。
11、进一步的，所述植物生长预测模型为：式中，w表示植物的质量，k表示植物的生长速率，t表示时间，μ1表示营养液的控制参数，μ2表示植物每天接收的平均光量，α、β分别表示μ1和μ2的权重系数。进一步的，植物生长的成本函数为：式中，j(μ1,μ2)表示利润，t0表示初始时间，tf表示最佳利润对应的时间。
12、进一步的，所述电子传输速率和光子通量密度之间的关系式为：etr＝a(1-e-k×ppfd)，式中，etr表示电子传输速率，ppfd表示光子通量密度，a表示etr的渐近线，k表示etr的初始斜率与a的比值。
13、进一步的，阳光强度的预测模型为：式中，表示来自补光灯的补光的etr，t表示时间步长的总数量，ct表示每千瓦时的电费，在时间步长t下的补光etr，表示阳光产生的etr，st表示太阳的光合光子通量密度。
14、进一步的，所述约束条件包括：其中，t＝i，i+1，...，t；d表示植物在整个光周期期间所需的dpi，m表示每个时间步长的长度，uled表示是补光灯能够达到的最大etr，i表示正整数。
15、进一步的，利用非线性规划模型计算出最优的补光量和总电费，根据所述最优的补光量调整补光灯光照强度。
16、本专利技术还提供一种温室植物生长补光的调控系统，包括：
17、成像设备，用于拍摄植物图像；
18、led补光灯，用于对植物进行补光；
19、控制器，所述成像设备拍摄的植物的实时图像传输给所述控制器，控制器运行所述的温室植物生长补光的调控方法。
20、本专利技术的有益效果是，本专利技术的温室植物生长补光的调控方法及其调控系统，通过判断植物当前的生长状态来调整补光的颜色，再利用非线性规划模型实现补光量与电力成本的平衡，寻找最佳补光照明策略，在为植物提供促进生长的充足的光照的同时能够减少电力成本，为企业节约成本，实现利润提升。
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1.一种温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，植物的生长状态包括：幼苗期、成长期、开花期和成熟期。
3.如权利要求2所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，所述利用非线性规划模型确定最佳补光方案，包括：
4.如权利要求3所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，所述植物生长预测模型为：式中，w表示植物的质量，K表示植物的生长速率，t表示时间，μ1表示营养液的控制参数，μ2表示植物每天接收的平均光量，α、β分别表示μ1和μ2的权重系数。
5.如权利要求4所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，植物生长的成本函数为：式中，J(μ1,μ2)表示利润，t0表示初始时间，tf表示最佳利润对应的时间。
6.如权利要求5所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，所述电子传输速率和光子通量密度之间的关系式为：ETR＝a(1-e-k×PPFD)，式中，ETR表示电子传输速率，PPFD表示光子通量密度，a表示ETR的渐近线，k表示ETR的初始
7.如权利要求6所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，阳光强度的预测模型为：式中，表示来自补光灯的补光的ETR，T表示时间步长的总数量，Ct表示每千瓦时的电费，在时间步长t下的补光ETR，表示阳光产生的ETR，st表示太阳的光合光子通量密度。
8.如权利要求7所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，所述约束条件包括：其中，t＝i，i+1，...，T；D表示植物在整个光周期期间所需的日均接收的光量，m表示每个时间步长的长度，ULED表示是补光灯能够达到的最大ETR，i表示正整数。
9.如权利要求8所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，利用非线性规划模型计算出最优的补光量和总电费，根据所述最优的补光量调整补光灯的光照强度。
10.一种温室植物生长补光的调控系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，植物的生长状态包括：幼苗期、成长期、开花期和成熟期。
3.如权利要求2所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，所述利用非线性规划模型确定最佳补光方案，包括：
4.如权利要求3所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，所述植物生长预测模型为：式中，w表示植物的质量，k表示植物的生长速率，t表示时间，μ1表示营养液的控制参数，μ2表示植物每天接收的平均光量，α、β分别表示μ1和μ2的权重系数。
5.如权利要求4所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，植物生长的成本函数为：式中，j(μ1,μ2)表示利润，t0表示初始时间，tf表示最佳利润对应的时间。
6.如权利要求5所述的温室植物生长补光的调控方法，其特征在于，所述电子传输速率和光子通量密度之间的关系式为：etr＝a(1-e-k...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪瓦斯卡瑞曼茨亚，穆宏，
申请(专利权)人：常州旭泰克系统科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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