專利名稱：植物栽培智能補光方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種植物栽培智能補光方法及系統。
背景技術：
近些年來，光質對植物生長與形態的影響已經越來越多地被人重視和研究，植物的生長發育需要光照，通常依賴太陽光，但蔬菜、花卉等其他經濟作物的工廠化生產、組織培養及試管苗的繁殖等還需人造光源進行補充光照，晚秋、冬、春季節，光照時間較短時，植物生長嚴重缺光，作物不能正常生長，如連遇陰天、霧天、雨雪天，對作物的生長更會帶來嚴重的影響，因此，采用人工光源在棚室內直接給作物補光是促進植物生長的有效途徑，利用科學有效的植物補光方法提高農產品的產量是解決農業現狀的一個有效途徑，但目前人工補光只能在有限范圍內實施，不能很好地擴展，在補光過程中一次性補足植物所缺少的光量，這樣補光強度的跳變對植物帶來的刺激較大，也不能對需光強度不同的作物進行區別補光，因此，一種依照植物生長的自然規律，擬合太陽光照的變化，為植物生長發育提供充足、合理光照強度的智能補光系統，是現代種植技術亟待解決的問題。
發明內容
本發明的目的即在于克服現有技術的不足，提供一種可擴展性好、靈活性強的，基于梯度漸變方式補光的植物栽培智能補光方法及系統。本發明的目的是通過以下技術方案來實現植物栽培智能補光方法，它包括以下步驟
(1)光照強度采集光照探測器按預定時間間隔采集光照強度；
(2)判斷是否需要補光智能補光控制器將光照探測器采集的光照強度與智能補光控制器內預置的植物當前所需最佳光照強度進行比較判斷，如需補光，則按以下一種或幾種相結合的補光模式，對該智能補光控制器控制范圍內的植物進行補光
A、自動模式補光當植物需要補光時，智能補光控制器驅動第一組植物補光燈Li，當光照探測器檢測到光照仍不足時，則驅動第二組植物補光燈L2，以此類推，直到補光后的光照強度達到預置的最佳光照強度；
B、時段模式補光將一天內太陽光照強度分為兩個時段組，每個時段組包括至少四個時段，在每個時段組內以梯度漸變的方式擬合太陽光照的變化，以梯度遞增方式開啟一組或幾組植物補光燈，或者以梯度遞減方式關閉一組或幾組植物補光燈，避免補光強度的跳變使植物產生應激反應；
C、手動模式補光根據智能補光控制器液晶屏上顯示的當前光照強度，人為判斷手動開啟或關閉植物補光燈組；
D、被控模式補光當采用小功率燈管植物補光燈進行精細控制且需要的補光燈的數目大于單個智能補光控制器能驅動的補光燈的數量時，中央控制器協調一個或多個智能補光控制器進行組合補光；(3)重復步驟(1)和步驟(2)。植物栽培智能補光系統，它包括至少一個智能補光控制器、至少一個植物補光燈組、至少一個光照探測器，智能補光控制器通過總線與光照探測器連接，并通過燈光驅動接口與植物補光燈組連接；它還包括一個中央控制器，中央控制器通過總線與智能補光控制器連接；所述的總線包括RS485總線。本發明的有益效果是采用可擴展的補光系統，可同時對大面積作物進行補光，也可根據不同植物對光照強度的不同需求，選擇不同數量的植物補光燈，進行區別性補光，智能補光控制器還可獨立運行，減少了設備成本，可模擬太陽光照變化并實時監測環境光照強度，可提前預防和提前補光，采用梯度補光，避免補光過度造成能源浪費和補光不足影響植物生長等問題。
圖1為植物栽培智能補光系統的一種結構示意圖。圖2為植物栽培智能補光系統的另一種結構示意圖。圖3為植物栽培智能補光方法的流程圖。圖4為擬合的太陽光照強度曲線圖。圖5為梯度補光曲線圖。圖6為自動模式補光流程圖。圖7為被控模式補光流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明做進一步的描述，但本發明的保護范圍不局限于以下所述。實施例1 如圖1、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示，植物栽培智能補光方法，它包括以下步驟
(1)光照強度采集光照探測器按預定時間間隔采集光照強度；
(2)判斷是否需要補光智能補光控制器將光照探測器采集的光照強度與智能補光控制器內預置的植物當前所需最佳光照強度進行比較判斷，如需補光，則按以下一種或幾種相結合的補光模式，對該智能補光控制器控制范圍內的植物進行補光
A、自動模式補光當植物需要補光時，智能補光控制器驅動第一組植物補光燈Li，當光照探測器檢測到光照仍不足時，則驅動第二組植物補光燈L2，以此類推，直到補光后的光照強度達到預置的最佳光照強度，適合于晴朗的天氣環境；
B、時段模式補光在光照較弱的陰天，可采用本模式，模擬太陽光照的變化對植物補光，其具體方法是將一天內太陽光照強度分為兩個時段組，即遞增時段組和遞減時段組，遞增時段組主要應用于一天的上午，遞減時段組應用于下午，每個時段組包括至少四個時段 如T1、T2、T3和Τ4，各個時間段光照強度T1<T2<T3<T4，在每個時段組內以梯度漸變的方式擬合太陽光照的變化，在遞增時段組，以梯度遞增方式開啟一組或幾組植物補光燈，即當所需光照強度大于Tl，植物補光燈組Ll啟動，進行補光，當所需光照強度大于Τ2，植物補光燈組Ll與L2同時啟動，當所需光照強度大于Τ3，植物補光燈組L1、L2和L3同時啟動，當所需光照強度大于T4，植物補光燈組L1、L2、L3和L4同時啟動；在遞減時段組，以梯度遞減方式關閉一組或幾組植物補光燈，即當所需光照強度小于(T3+T4)/2，植物補光燈組L4關閉，當所需光照強度小于(Τ2+Τ3) /2，植物補光燈組L4與L3關閉，當所需光照強度小于(Τ1+Τ2) /2，植物補光燈組L4、L3和L2關閉，當所需光照強度小于T1/2，植物補光燈組L4、L3、L2和 Ll關閉，植物進入睡眠周期，避免補光強度的跳變使植物產生應激反應。結合擬合的太陽光照變化曲線和梯度補光，設計出分時段梯度補光包括上午8 :00—9 :00開啟第一組植物補光燈組，9 00—10 00開啟第一組和第二組植物補光燈組，11 =00—12 00開啟第一、二、三組植物補光燈組，12 00-15 00開啟第一、二、三、四組植物補光燈組，15 00-17 00開啟第一、二、三組植物補光燈組，17 00-18 00開啟第一組和第二組植物補光燈組，18 00-19 00 開啟第一組植物補光燈組，19 00到第二天早上的8 00關閉所有植物補光燈組；
C、手動模式補光可單獨使用，也可與其它補光模式結合使用，具體方法是根據智能補光控制器液晶屏上顯示的當前光照強度，人為判斷手動開啟或關閉植物補光燈組；
D、被控模式補光當采用小功率燈管植物補光燈進行精細控制且需要的補光燈的數目大于單個智能補光控制器能驅動的補光燈的數量時，中央控制器協調一個或多個智能補光控制器進行組合補光，具體方法是智能補光控制器Ql按預定時間間隔采集當前光照強度， 當檢測到光照強度比最佳的光照強度弱時，智能補光控制器根據需求開啟指定的一組植物補光燈組，再進行光照采集和檢測，以此循環直到滿足植物的補光需求或當前智能補光控制器的8組植物補光燈組均開啟，當智能補光控制器Ql的8組植物補光燈組均開啟后，如若還不能滿足植物生長的光照強度需求，中央控制器將發送指令給智能補光控制器Q2，使其根據環境光照，依次開啟其管轄的植物補光燈組，以此類推，直到滿足植物的補光需求；
(3)重復步驟(1)和步驟(2)。植物栽培智能補光系統，它包括至少一個智能補光控制器、至少一個植物補光燈組、至少一個光照探測器，智能補光控制器通過RS485總線與光照探測器連接，并通過燈光驅動接口與植物補光燈組連接，每個智能補光控制器與不超過32臺光照探測器相連，每臺智能補光控制器有8組燈光驅動接口，可與不超過8組植物補光燈組相連。實施例2 如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示，植物栽培智能補光方法，它包括以下步驟
(1)光照強度采集光照探測器按預定時間間隔采集光照強度；
(2)判斷是否需要補光智能補光控制器將光照探測器采集的光照強度與智能補光控制器內預置的植物當前所需最佳光照強度進行比較判斷，如需補光，則按以下一種或幾種相結合的補光模式，對該智能補光控制器控制范圍內的植物進行補光
A、自動模式補光當植物需要補光時，智能補光控制器驅動第一組植物補光燈Li，當光照探測器檢測到光照仍不足時，則驅動第二組植物補光燈L2，以此類推，直到補光后的光照強度達到預置的最佳光照強度，適合于晴朗的天氣環境；
B、時段模式補光在光照較弱的陰天，可采用本模式，模擬太陽光照的變化對植物補光，其具體方法是將一天內太陽光照強度分為兩個時段組，即遞增時段組和遞減時段組，遞增時段組主要應用于一天的上午，遞減時段組應用于下午，每個時段組包括至少四個時段 如T1、T2、T3和Τ4，各個時間段光照強度T1<T2<T3<T4，在每個時段組內以梯度漸變的方式擬合太陽光照的變化，在遞增時段組，以梯度遞增方式開啟一組或幾組植物補光燈，即當所需光照強度大于Tl，植物補光燈組Ll啟動，進行補光，當所需光照強度大于T2，植物補光燈組Ll與L2同時啟動，當所需光照強度大于T3，植物補光燈組L1、L2和L3同時啟動，當所需光照強度大于T4，植物補光燈組L1、L2、L3和L4同時啟動；在遞減時段組，以梯度遞減方式關閉一組或幾組植物補光燈，即當所需光照強度小于(T3+T4)/2，植物補光燈組L4關閉，當所需光照強度小于(Τ2+Τ3) /2，植物補光燈組L4與L3關閉，當所需光照強度小于(Τ1+Τ2) /2，植物補光燈組L4、L3和L2關閉，當所需光照強度小于T1/2，植物補光燈組L4、L3、L2和 Ll關閉，植物進入睡眠周期，避免補光強度的跳變使植物產生應激反應。結合擬合的太陽光照變化曲線和梯度補光，設計出分時段梯度補光包括上午8 :00-9 :00開啟第一組植物補光燈組，9 00—10 00開啟第一組和第二組植物補光燈組，11 =00—12 00開啟第一、二、三組植物補光燈組，12 00-15 00開啟第一、二、三、四組植物補光燈組，15 00-17 00開啟第一、二、三組植物補光燈組，17 00-18 00開啟第一組和第二組植物補光燈組，18 00-19 00 開啟第一組植物補光燈組，19 00到第二天早上的8 00關閉所有植物補光燈組；
C、手動模式補光可單獨使用，也可與其它補光模式結合使用，具體方法是根據智能補光控制器液晶屏上顯示的當前光照強度，人為判斷手動開啟或關閉植物補光燈組；
D、被控模式補光當采用小功率燈管植物補光燈進行精細控制且需要的補光燈的數目大于單個智能補光控制器能驅動的補光燈的數量時，中央控制器協調一個或多個智能補光控制器進行組合補光，具體方法是智能補光控制器Ql按預定時間間隔采集當前光照強度， 當檢測到光照強度比最佳的光照強度弱時，智能補光控制器根據需求開啟指定的一組植物補光燈組，再進行光照采集和檢測，以此循環直到滿足植物的補光需求或當前智能補光控制器的8組植物補光燈組均開啟，當智能補光控制器Ql的8組植物補光燈組均開啟后，如若還不能滿足植物生長的光照強度需求，中央控制器將發送指令給智能補光控制器Q2，使其根據環境光照，依次開啟其管轄的植物補光燈組，以此類推，直到滿足植物的補光需求；
(3)重復步驟(1)和步驟(2)。
植物栽培智能補光系統，它包括至少一個智能補光控制器、至少一個植物補光燈組、至少一個光照探測器，智能補光控制器通過RS485總線與光照探測器連接，并通過燈光驅動接口與植物補光燈組連接，它還包括一個中央控制器，中央控制器通過RS485總線與智能補光控制器連接，每個智能補光控制器與不超過32臺光照探測器相連，每臺智能補光控制器有8組燈光驅動接口，可與不超過8組植物補光燈組相連。
權利要求
1.植物栽培智能補光方法，其特征在于它包括以下步驟(1)光照強度采集光照探測器按預定時間間隔采集光照強度；(2)判斷是否需要補光智能補光控制器將光照探測器采集的光照強度與智能補光控制器內預置的植物當前所需最佳光照強度進行比較判斷，如需補光，則按以下一種或幾種相結合的補光模式，對該智能補光控制器控制范圍內的植物進行補光A、自動模式補光當植物需要補光時，智能補光控制器驅動第一組植物補光燈Li，當光照探測器檢測到光照仍不足時，則驅動第二組植物補光燈L2，以此類推，直到補光后的光照強度達到預置的最佳光照強度；B、時段模式補光將一天內太陽光照強度分為兩個時段組，每個時段組包括至少四個時段，在每個時段組內以梯度漸變的方式擬合太陽光照的變化，以梯度遞增方式開啟一組或幾組植物補光燈，或者以梯度遞減方式關閉一組或幾組植物補光燈，避免補光強度的跳變使植物產生應激反應；C、手動模式補光根據智能補光控制器液晶屏上顯示的當前光照強度，人為判斷手動開啟或關閉植物補光燈組；D、被控模式補光當采用小功率燈管植物補光燈進行精細控制且需要的補光燈的數目大于單個智能補光控制器能驅動的補光燈的數量時，中央控制器協調一個或多個智能補光控制器進行組合補光；(3)重復步驟(1)和步驟(2)。
2.植物栽培智能補光系統，其特征在于它包括至少一個智能補光控制器、至少一個植物補光燈組、至少一個光照探測器，智能補光控制器通過總線與光照探測器連接，并通過燈光驅動接口與植物補光燈組連接。
3.根據權利要求2所述的植物栽培智能補光系統，其特征在于它還包括一個中央控制器，中央控制器通過總線與智能補光控制器連接。
4.根據權利要求2所述的植物栽培智能補光系統，其特征在于所述的總線包括RS485 總線。
全文摘要
本發明公開了一種植物栽培智能補光方法及系統，所述的補光方法包括以下步驟(1)光照強度采集；(2)判斷是否需要補光，如需補光，則按自動模式補光、時段模式補光、手動模式補光、被控模式補光中的一種或幾種相結合的補光模式進行補光；所述的補光系統包括至少一個智能補光控制器、至少一個植物補光燈組、至少一個光照探測器，智能補光控制器通過總線和燈光驅動接口分別與光照探測器和植物補光燈組連接。本發明可以針對不同植物的不同光照強度需求進行補光，也可以模擬太陽光照變化對植物采用梯度漸變方式補光，具有系統結構靈活、易于擴展等優勢。
文檔編號A01G9/20GK102283052SQ201110162508
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者余健洲, 唐享華, 李云鵬, 楊柳, 范時君 申請人:成都誠欣特自動化系統有限公司