一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统和方法，通过探测不同光色LED植物灯的发光功率计算多种光色的发光功率比例，根据多种光色LED植物灯的发光功率比例和预设的参考发光功率比例进行计算并发出光照控制信号，光照控制信号控制不同光色LED植物灯的发光功率，使得多种光色的发光功率比例与参考发光功率比例相匹配，以满足植物不同生长阶段的光照需求。通过对多种光色LED植物灯的发光功率进行连续、实时的在线探测，结合植物在不同生长阶段的光照需求来调节多种光色LED植物灯的发光功率，使得植物工厂内的植物处于最佳的生长状态，并且提高了植物工厂的能量利用率，节约了能源。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统和方法，通过探测不同光色LED植物灯的发光功率计算多种光色的发光功率比例，根据多种光色LED植物灯的发光功率比例和预设的参考发光功率比例进行计算并发出光照控制信号，光照控制信号控制不同光色LED植物灯的发光功率，使得多种光色的发光功率比例与参考发光功率比例相匹配，以满足植物不同生长阶段的光照需求。通过对多种光色LED植物灯的发光功率进行连续、实时的在线探测，结合植物在不同生长阶段的光照需求来调节多种光色LED植物灯的发光功率，使得植物工厂内的植物处于最佳的生长状态，并且提高了植物工厂的能量利用率，节约了能源。【专利说明】—种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统和方法
本专利技术涉及植物工厂
，尤其涉及一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统和方法。
技术介绍
植物工厂集生物技术、现代光电子技术、信息技术、机械工程、人工环境控制等高技术于一体，是世界上公认的农业最高级发展阶段，被认为是未来解决人口、资源、环境问题的一个有效技术手段。国外特别是欧美、日本、韩国已经有数以百计的植物工厂投入运行，通过种植人参、花卉等经济作物，已经开始盈利。植物工厂种植的莴苣、西红柿等季节性蔬菜也越来越得到大众的欢迎，已经出现在包括台湾地区在内的许多超市中。植物工厂可以节约90%以上的水消耗、90%以上的化肥；因为不施农药，无土栽培，100%保证了食品安全；因为在室内多层栽培，可以成百倍节约土地资源；因为植物工厂可以建在城市中心，节约了运输成本，还有助于改善城市空气质量。 近年来中国大陆城镇化程度日益提高，同时也面临土地资源的紧张和土地污染等一系列问题，植物工厂是解决这些问题的有效方案。过去，主要由于高能耗制约了植物工厂在中国的发展；近年来，采用半导体发光二极管(LED)照明，已经把过去植物工厂的能耗降低了约50%。一方面是因为LED能效比传统光源能效高，另一方面是因为传统光源的光谱中有很多不必要的波长，对植物生长的促进作用少。LED光源具有节能环保、发热量少、易于分散或组合控制等许多不同于其他传统电光源的重要特点。在植物生长过程中采用LED提供照明和调控光质，不仅能够调控植物的生长发育、缩短培养周期、提高品质，而且能够减少能耗，降低成本。例如，最近已经有研究报告表明，采用630nm红光LED光源和460nm的蓝光LED光源，并且两者的配比为8:1时，最有利于莴苣的生长发育，莴苣营养指标最高，且可以有效降低光源的耗电量。 LED用于植物工厂，仍然处于早期阶段，不仅LED能效提高仍然有很大的改进空间，并且LED光谱配方仍然有许多工作要做。继续发展高效、智能化LED光照技术，有望进一步提升LED用于植物工厂技术水平，大幅降低能耗。 目前，植物工厂红光和蓝光的功率比例是固定的，而实际上不同类型植物在不同生长阶段所需要的光照强度和比例是不一样的，导致植物工厂内的植物不是处于最佳的生长状态，并且不能根据植物的生长状态对红蓝等多色光进行连续、实时的在线光照监测和光照控制。
技术实现思路
针对目前植物工厂存在的技术问题，本专利技术提出了一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统和方法。 本专利技术提出的一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统，包括:多种光色LED植物灯、光功率探测装置、光照控制装置、植物灯控制电路； 光功率探测装置与光照控制装置连接，光照控制装置与植物灯控制电路连接，植物灯控制电路与多种光色LED植物灯连接； 多种光色LED植物灯设置在植物工厂中为植物提供多种光色的光照；光功率探测装置用于探测不同光色LED植物灯的发光功率；光照控制装置用于根据多种光色LED植物灯的发光功率比例和预设的参考发光功率比例进行计算并发出光照控制信号，其中参考发光功率比例是根据植物在不同生长阶段的光照需求而确定的；植物灯控制电路根据光照控制信号控制不同光色LED植物灯的发光功率，使得多种光色LED植物灯的发光功率比例与参考发光功率比例相匹配，以满足植物不同生长阶段的光照需求。 优选地，所述植物灯控制电路根据光照控制信号控制多种光色LED植物灯的发光功率包括:植物灯控制电路通过控制每种光色LED植物灯的开灯数量，和/或，控制每种光色LED植物灯的供电电压或者供电电流来控制多种光色LED植物灯的发光功率。 优选地，多种光色LED植物灯包括红光灯和蓝光灯，光功率探测装置包括红光功率探测装置和蓝光功率探测装置，红光功率探测装置用于探测红光灯的发光功率，蓝光功率探测装置用于探测蓝光灯的发光功率。 优选地，红光灯和蓝光灯的数量比例为4-6:1，优选为5:1 ;优选地，植物不同生长阶段的光照需求比例不同，红光和蓝光的光功率比例在10-2:1。 优选地，多种光色LED植物灯还包括红外灯和/或紫外灯，光功率探测装置还包括红外光功率探测装置和紫外光功率探测装置，红外光功率探测装置用于探测红外灯的发光功率，紫外光功率探测装置用于探测紫外灯的发光功率。 优选地，光功率探测装置包括光功率探测模块，光功率探测模块包括晶硅光伏芯片和覆盖在晶硅光伏芯片表面的镀有带通滤波膜的玻璃底片，带通滤波膜由多层干涉膜组成，带通滤波膜只允许具有预定波长范围的光透过；优选地，在一个光功率探测装置上设有一个光功率探测模块，一个光功率探测装置可以探测一种光色LED植物灯的发光功率；优选地，在一个光功率探测装置上集成多个光功率探测模块，多个光功率探测模块的带通滤波膜允许透过的光的波长范围不同，一个光功率探测装置可以探测多种光色LED植物灯的发光功率；优选地，光功率探测装置还包括信号放大电路和A/D转换电路，光功率探测模块与信号放大电路连接，信号放大电路用于对探测到的信号进行放大处理，信号放大电路与A/D转换电路连接，A/D转换电路用于对经过放大的信号进行A/D转换成数字信号。 优选地，在植物的植株之间和/或叶片之间设置多个光功率探测装置对不同光色LED植物灯的发光功率进行探测；优选地，光照控制装置可以根据多个光功率探测装置的探测结果计算植物工厂的空间环境中不同光色LED植物灯的发光功率的均匀性。 优选地，光照控制装置还可以根据多种光色LED植物灯的发光功率比例和预定时间区间的植物生长情况进行分析并根据分析结果调整参考发光功率比例。 优选地，参考发光功率比例是根据植物在不同生长阶段中太阳光中多种光色的发光功率而确定的；优选地，参考发光功率比例是根据植物处于一个或多个较佳的生产地域和生长季节时太阳光中多种光色的发光功率而确定的；优选地，在LED植物灯初始发光时，光照控制装置通过植物灯控制电路控制多种光色LED植物灯在参考发光功率比例下工作。 本专利技术还提出了一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制方法，应用在上述光照控制系统中，所述光照控制方法包括: S1、分别探测不同光色LED植物灯的发光功率； S2、根据测得的不同光色LED植物灯的发光功率计算得到多种光色LED植物灯的发光功率比例； S3、根据发光功率比例和预设的参考发光功率比例进行计算并发出光照控制信号，其中参考发光功率比例是根据植物不同生长阶段的光照需求而确定的；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统，其特征在于，包括：多种光色LED植物灯、光功率探测装置、光照控制装置、植物灯控制电路；光功率探测装置与光照控制装置连接，光照控制装置与植物灯控制电路连接，植物灯控制电路与多种光色LED植物灯连接；多种光色LED植物灯设置在植物工厂中为植物提供多种光色的光照；光功率探测装置用于探测不同光色LED植物灯的发光功率；光照控制装置用于根据多种光色LED植物灯的发光功率比例和预设的参考发光功率比例进行计算并发出光照控制信号，其中参考发光功率比例是根据植物在不同生长阶段的光照需求而确定的；植物灯控制电路根据光照控制信号控制不同光色LED植物灯的发光功率，使得多种光色LED植物灯的发光功率比例与参考发光功率比例相匹配，以满足植物不同生长阶段的光照需求。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文，刘路青，邵欢欢，许立新，姚培军，张智森，钱大憨，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34