一种采用图像处理技术的植物生长LED补光系统的制作方法

本实用新型涉及物联网技术领域，尤其涉及一种采用图像处理技术的植物生长LED补光系统。

背景技术：

物联网是指通过各种物理信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的数据信息，通过互联网形成一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便对物的识别、管理和控制。Zigbee是目前物联网技术中一款成熟的通信协议，基于Zigbee技术开发的物联网应用产品具有低功耗、低成本和可自组网等诸多优点。

光照与作物的生长有密切的关系。最大限度的捕捉光能，充分发挥植物光合作用的潜力，将直接关系到农业生产的效益。近年来由于市场需求的推动，普遍采用温室大棚生产反季节花卉、瓜果、蔬菜等，由于冬春两季日照时间短，作物生长缓慢，产量低，因此急需进行补光。

现有的植物生长LED补光系统是靠传感器来感应周围光照强度和分布情况来自动调节补光，在一定程度上有效提高了光的利用率，但不能根据植物生长情况来进一步调节适应植物阶段性生长的灯光条件，具有补光的局限性，同时，这些系统均为有线布局，存在部署困难成本高、扩展性差等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种采用图像处理技术的植物生长LED补光系统，实现对植物生长情况进行监控来调整LED灯光的光强、红蓝光配置比例，实现调整补光光源以匹配植物的不同生长阶段的目的，提高补光效率和光源利用率，增强补光效果，同时实用Zigbee无线组网，达到广覆盖，快速组网的效果，降低了组网难度，增强了产品的简洁易用性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下技术措施：提供具有以下结构的采用图像处理技术的植物生长LED补光系统，包括植物生长图像采集模块、植物生长图像处理中心模块、植物生长LED补光模块以及Zigbee无线网络模块，所述植物生长图像采集模块、所述植物生长图像处理中心模块和所述植物生长LED补光模块分别与所述Zigbee无线网络模块无线连接。

所述Zigbee无线网络模块包括路由器和网络协调器，所述网络协调器包括Zigbee无线单片机，所述路由器无线连接在所述Zigbee无线单片机上，所述植物生长图像采集模块、所述植物生长图像处理中心模块和所述植物生长LED补光模块与所述路由器无线连接。

所述植物生长图像采集模块包括CCD相机、与所述CCD相机连接的视频解码电路、与所述视频解码电路连接的第一CPU、与所述第一CPU连接的第一射频收发器、与所述第一射频收发器连接的第一天线，所述第一天线与所述路由器无线连接。所述植物生长图像采集模块还包括连接在所述第一CPU上的电源电路和时钟电路。

所述植物生长图像处理中心模块包括与所述路由器无线连接的外围电路、连接在所述外围电路上的第二CPU、与所述第二CPU连接的存储器。

所述植物生长LED补光模块包括控制电路、连接在所述控制电路上的红光检测传感器、蓝光检测传感器、LED可调光驱动电路和第二射频收发器，以及与所述第二射频收发器连接的第二天线、与所述LED可调光驱动电路连接的光源电路，所述第二天线与所述路由器无线连接。所述植物生长LED补光模块还包括连接在所述控制电路上的电源电路。

作为进一步改进的，所述植物生长图像处理中心模块还包括连接在所述第二CPU上的LCD液晶显示屏。

作为进一步改进的，所述植物生长LED补光模块还包括连接在所述控制电路上的补光状态指示电路。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

1、通过设置所述植物生长图像采集模块，能够实时采集植物生长状态信息，将其经由无线网络发送给所述植物生长图像处理中心模块进行生长状态分析，并判断调整补光的方法，并将调整方法经由无线网络发送给所述植物生长LED补光模块，所述植物生长LED补光模块根据发送来的调整方法进行判断调整，实现补光光源对植物生长情况的匹配调节，能够按照不同的植物生长情况调整不同的补光方案，匹配到最佳的补光方案，进行精确调光，植物得到最佳的光照条件，更好地增强了植物的生长效果。

2、所述植物生长图像采集模块、植物生长图像处理中心模块、植物生长LED补光模块连接在所述Zigbee无线网络模块实现无线组网，不在需要有线联网的方式，降低了所述采用图像处理技术的植物生长LED补光系统的架设复杂程度，降低了产品铺设成本。

3、使用Zigbee技术进行组网，降低了所述采用图像处理技术的植物生长LED补光系统无线组网的功耗和成本，同时是有Zigbee技术，能够实现简易自组网，降低了组网难度，提高了系统应用效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的采用图像处理技术的植物生长LED补光系统的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的植物生长采集模块的系统结构图；

图3为本实用新型实施例提供的植物生长图像处理中心模块的结构图；

图4为本实用新型实施例提供的植物生长LED补光模块的结构图；

图5为本实用新型实施例提供的Zigbee无线网络模块的结构图；

图6为本实用新型实施例提供的Zigbee无线单片机的连接状况图；

图标：1-植物生长图像采集模块；11-CCD相机；12-视频解码电路；13-第一CPU；14-第一射频收发器；141-第一天线；15-电源电路；16-时钟电路；2-植物生长图像处理中心模块；21-外围电路；22-第二CPU；23存储器；24-LCD液晶显示屏；3-植物生长LED补光模块；31-控制电路；32-红光检测传感器；33-蓝光检测传感器；34-LED可调光驱动电路；341-光源电路；35-第二射频收发器；351-第二天线；36-电源电路；37-补光状态指示电路；4-Zigbee无线网络模块；41-路由器；42-网络协调器；421-Zigbee无线单片机；

具体实施方式

为使本专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

请参照图1、图2、图3、图4、图5、图6，本实用新型提供一种采用图像处理技术的植物生长LED补光系统，包括植物生长图像采集模块1、植物生长图像处理中心模块2、植物生长LED补光模块3以及Zigbee无线网络模块4，物生长图像采集模块1、植物生长图像处理中心模块2和植物生长LED补光模块3分别与Zigbee无线网络模块4无线连接。

植物生长图像采集模块1将采集到的植物生长情况的模拟视频图像信号经过素质编码、直接存储后，对图像信号进行增强、去噪、分割处理，再进行压缩打包，发送到Zigbee无线网络模块4，经过Zigbee无线网络模块4的分配，下发到植物生长图像处理中心模块2。

植物生长图像处理中心模块2通过算法对植物生长图像采集模1发过来的图像进行边缘检测、特征提取、图像分类处理，跟系统预存的植物生长状况库，进行相互匹配，分析植物生长的状况，分析是否缺少补光量，红蓝光比例是否不平衡，完成对植物生长过程的记录，以及，发送控制信号到Zigbee无线网络模块4，经过Zigbee无线网络模块4的分配，下发到植物生长LED补光模块3。

植物生长LED补光模块3实时监测和反馈植物周围的红蓝光强度及比例，并根据接收到的控制信号调节红蓝LED比例，知道监测数据与控制信号匹配为止，实现对植物生长状态精确匹配补光。

Zigbee无线网络模块4包括路由器41和网络协调器42，网络协调器42包括Zigbee无线单片机421，路由器41无线连接在Zigbee无线单片机421上，植物生长图像采集模块1、植物生长图像处理中心模块2和植物生长LED补光模块3与路由器41无线连接，路由器41实现植物生长图像采集模块1、植物生长图像处理中心模块2和植物生长LED补光模块3之间的数据连接，网络协调器42控制路由器，实现对数据发送方向的控制，网络协调器42包括的Zigbee无线单片机421，是实现基于Zigbee技术进行通信的核心，Zigbee无线单片机421是基于Zigbee软件堆栈的单片机，可进行Zigbee的程序编写、下载、在线调试等工作，以此来完成基于Zigbee技术的无线网落的搭建。

植物生长图像1采集模块包括CCD相机11、与CCD相机11连接的视频解码电路12、与视频解码电路12连接的第一CPU13、与第一CPU13连接的第一射频收发器14、与第一射频收发器14连接的第一天线141，第一天线141与路由器41无线连接。植物生长图像采集模块1还包括连接在第一CPU13上为植物生长图像1提供供电的电源电路15和为第一CPU13提供时钟信号的时钟电路16。CCD相机摄制采集到植物的生长视频数据并发送给视频解码电路12，经过视频解码电路12的解码和压缩发送给第一CPU13，经过第一CPU13的边缘检测、特征提取、图像分类处理后，将数据打包压缩发送给第一射频收发器14，经过第一天线141发送给Zigbee无线网络模块4中的路由器41上，经过网络协调器42控制下发到植物生长图像处理中心模块2中。

植物生长图像处理中心模块2包括与路由器41无线连接的外围电路21、连接在外围电路上的第二CPU22、与第二CPU22连接的存储器23。外围电路21接收网络协调器42控制下发的视频监控数据并发送给第二CPU22，第二CPU22通过与存储器23中预存的植物生长状况信息进行比对，判断植物的生长状况、缺少的补光量、红蓝光比例是否平衡，进而通过外围电路21发送控制信号到路由器41上，经过网络协调器42控制下发到植物生长LED补光模块3。第二CPU22还将视频监控数据发送到存储器23中进行存储。

植物生长LED补光模块3包括控制电路31、连接在控制电路31上的红光检测传感器32、蓝光检测传感器33、LED可调光驱动电路34和第二射频收发器35，以及与第二射频收发器35连接的第二天线351、与LED可调光驱动电路34连接的光源电路341，第二天线351与路由器41无线连接。第二天线351接收到网络协调器42控制下发的控制信号，经由第二射频收发器35发送给控制电路31，控制电路31通过与红光检测传感器32和蓝光检测传感器33监测到的植物周围的光强和红蓝光比例信息进行比对，下发控制指令给LED可调光驱动电路34，进而实现对驱动光源电路341红蓝光发光强度和比例的调整，通过对红光检测传感器32和蓝光检测传感器33反馈数据的实时监测和比对，实现实时监测和调整光源电路341的发光情况，实现精确匹配补光。植物生长LED补光模块3还包括连接在控制电路上为植物生长LED补光模块3各元件供电的电源电路36。

在本实用新型的第一实施例中，植物生长图像处理中心模块2还包括连接在第二CPU22上的LCD液晶显示屏24。可以通过LCD液晶显示屏调取存储器23中的视频监控数据，实现对植物生长过程的观看和监控，必要时方便进行人工干预。

在本实用新型的其他实施例中，植物生长LED补光模块3还包括连接在控制电路31上的补光状态指示电路37，通过补光状态指示电路37实现对植物生长LED补光模块3补光状态的显示，方便用户对系统补光情况进行监控。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。