一种植物补光装置、方法、系统及可读存储介质与流程

本发明涉及植物养护领域，尤其涉及一种植物补光装置、方法、系统 及可读存储介质。

背景技术：

根据研究，不同植物种类，不同生长阶段，和每天的不同时间，植物 对光照的需求都是不一样的；并且，植物对光照的需求差异不仅体现在整 体光照的强弱上，还体现在不同波长色光的比例权重上。目前，市场上已 知的植物灯补光产品，多数只能简单控制灯的开关，不能调节亮度；少数 补光产品可以手动或系统后台控制补光灯的整体亮度，但不能独立控制补 光灯头中不同颜色灯珠的亮度。

因此，如何提供一种有效的方案便于补光产品满足植物补光需求，是 现有技术中亟待解决的难题。

技术实现要素：

本发明提供了一种植物补光装置、方法、系统及可读存储介质，用以 解决现有技术中补光产品无法满足植物补光需求的技术问题。

第一方面的，本发明实施例公开了一种植物补光装置，植物补光装置 与服务器通信连接，植物补光装置包括：补光灯头、时钟模块、定位模块、 控制器、通信模块和光照传感器；补光灯头包括分别与控制器电连接的紫 光灯组、蓝光灯组、绿光灯组、红光灯组和红外光灯组，时钟模块、定位 模块、光照传感器、通信模块均与控制器电连接；其中，通信模块用于将 从服务器接收到的时间数据发送到控制器；时钟模块用于根据控制器发送 的时间数据进行校准；定位模块用于将获取到的经纬度信息发送到控制器； 光照传感器用于将获取到的光照数据发送到控制器；控制器用于根据获取 到的不同时刻的经纬度信息、光照数据和预存储的预设光照表控制紫光灯 组、蓝光灯组、绿光灯组、红光灯组和红外光灯组的光照强度。

优选地，紫光灯组包括一个或多个波长为425nm～430nm的紫光灯珠； 蓝光灯组包括一个或多个波长为460nm～465nm的蓝光灯珠；绿光灯组包括 一个或多个波长为520nm～525nm的绿光灯珠；红光灯组包括一个或多个波 长为660nm～665nm的红光灯珠；红外光灯组包括一个或多个波长为730nm ～735nm的红外光灯珠；紫光灯珠、蓝光灯珠、绿光灯珠、红光灯珠和红外 光灯珠均与控制器电连接。

优选地，时钟模块用于产生精确到秒的24时制的时钟信号，控制器用 于在预设时刻向时钟模块发送时间数据，以便时钟模块根据时间数据进行 校准。

第二方面的，本发明实施例公开了一种植物补光方法，植物补光方法 基于上述实施例公开的植物补光装置，植物补光方法包括如下步骤：

通信模块将从服务器接收到的时间数据发送到控制器；

时钟模块根据控制器发送的时钟数据进行校准；

控制器按照预设的时间间隔获取时钟模块的时刻数据，并分别通过定 位模块和光照传感器获取当前时刻的经纬度数据和光照数据；

根据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取补光值；

根据补光值和光照数据控制紫光灯组、蓝光灯组、绿光灯组、红光灯 组和红外光灯组的光照强度。

优选地，在步骤根据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取固定 光照值之前还包括；

通过样本点的经纬度数据，获取样本点的最大太阳高度角；

通过样本点的经度数据和标准时间，获取样本点的真太阳时；

根据样本点的纬度和真太阳时，按照预设时间间隔获取样本点的实时 太阳高度角；

获取预设时间间隔每一时刻的补光值，生成预设光照补光表。

优选地，生成预设光照补光表包括如下步骤：

设定植物喜光系数，根据喜光系数和补光值生成预设光照补光表。

优选地，根据补光值控制紫光灯组、蓝光灯组、绿光灯组、红光灯组 和红外光灯组的光照强度包括如下步骤：

根据补光值，按照预设色占比控制紫光灯组、蓝光灯组、绿光灯组、 红光灯组和红外光灯组的光照强度。

优选地，补光值为蓝光补光值，预设色占比为紫光：蓝光：绿光：红 光：红外光＝87％：100％：96％：72％：63％。

第三方面的，本发明实施例公开了一种植物补光系统，系统包括服务 器和与服务器连接的一个或多个如上述实施例公开的植物补光装置。

第四方面的，本发明实施例公开了一种计算机可读存储介质，计算机 可读存储介质存储有植物补光程序，当植物补光程序被至少一个处理器执 行时，实现如上述实施例公开的方法步骤。

综上所述，本发明实施例公开了一种植物补光装置、方法、系统及可 读存储介质；其中，方法包括：通信模块将从服务器接收到的时间数据发 送到控制器；时钟模块根据控制器发送的时钟数据进行校准；控制器按照 预设的时间间隔获取时钟模块的时刻数据，并分别通过定位模块和光照传 感器获取当前时刻的经纬度数据和光照数据；根据时刻数据和经纬度数据 在预设光照表中获取补光值；根据补光值和光照数据控制紫光灯组、蓝光 灯组、绿光灯组、红光灯组和红外光灯组的光照强度。通过植物所处的经 纬度数据和时刻数据实时获取补光值，根据补光值和光照数据控制紫光灯 组、蓝光灯组、绿光灯组、红光灯组和红外光灯组的光照强度，进而满足 植物补光需求。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于 本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目 的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符 号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的植物补光系统的功能模块示意图；

图2为本发明实施例提供的植物补光装置的功能模块示意图；

图3为本发明实施例提供的植物补光方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的植物补光方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显 示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开 而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更 透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术 人员。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限 制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一 旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步 定义和解释。

请参阅图1，为本发明实施例公开了一种植物补光装置200，植物补光 装置200与服务器100通信连接，植物补光装置200包括：补光灯头206、时 钟模块203、定位模块204、控制器201、通信模块205和光照传感器202；补 光灯头206包括分别与控制器201电连接的紫光灯组2061、蓝光灯组2062、 绿光灯组2063、红光灯组2064和红外光灯组2065，时钟模块203、定位模块 204、光照传感器202、通信模块205均与控制器201电连接；其中，通信模 块205用于将从服务器100接收到的时间数据发送到控制器201；时钟模块 203用于根据控制器201发送的时间数据进行校准；定位模块204用于将获取 到的经纬度信息发送到控制器201；光照传感器202用于将获取到的光照数 据发送到控制器201；控制器201用于根据获取到的不同时刻的经纬度信息 和光照数据控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、绿光灯组2063、红光灯组 2064和红外光灯组2065的光照强度。

本实施例中，植物补光装置200通过通信模块205与服务器100连接，通 信模块205将从服务器100接收到的时间数据发送到控制器201。

控制器201将接收到的时间数据按照预设规则发送到时钟模块203；其 中，该预设规则可以为按照预先设置的固定发送时间将时间数据发送到时 钟模块203，或实时同步地方式将时间数据发送到时钟模块203。按照预先 设置的固定时间发送时，可以减少时钟模块203的校准次数；例如，每一天 在某一固定时刻将时间数据发送到时钟模块203，时钟模块203一天完成一 次校准，以确保时钟模块203的走时准确；当然，也可以按照实时同步地方 式将时间数据发送到时钟模块203，控制器201在接收到服务器100发送的时 间数据后即将时间数据发送到时钟模块203进行校准，能进一步提升时钟模 块203的走时准确性。

在时钟模块203校准后，控制器201按照预设的时间间隔获取时钟模块203的时刻数据，并分别通过定位模块204和光照传感器202获取当前时刻的 经纬度数据和光照数据。在时钟模块203校准后，可以获得植物所在经纬度 的真太阳时，以及获取当前的光照数据，该光照数据包含紫光、蓝光、绿 光、红光和红外光中至少一种波长的光照强度。

由于每一经纬度数据匹配的真太阳时对应的光照强度不同，该时刻数 据即为真太阳时，在获取到真太阳时和经纬度数据后在预设光照表中获取 补光值。其中，获取预设光照表包括：

获取样本点的经纬度数据，该经纬度数据包括经度数据和纬度数据； 通过样本点的纬度数据，获取样本点的最大太阳高度角；

根据样本点的经度数据和标准时间，获取样本的真太阳时；其中，该 标准时间为样本点所在的时区时间，以通过纬度数据获取样本的真太阳时。

根据样本点所在的维度数据和获取到的真太阳时，按照预设的时间间 隔获取样本点的实时太阳高度角。

获取预设时间间隔每一时刻的补光值，生成预设光照补光表。。

根据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取补光值后，根据补光 值和光照数据控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、绿光灯组2063、红光灯 组2064和红外光灯组2065的光照强度；其中，设置光照传感器202用于获取 植物当前光照数据，在保证植物正常生长的情况下，降低植物补光装置200 的功耗。通过根据补光值和光照数据即可控制紫光灯组2061、蓝光灯组 2062、绿光灯组2063、红光灯组2064和红外光灯组2065的光照强度。可以 清楚的是，白天时太阳高度角为正，计算出的补光值为正值；夜里太阳高 度角为负，计算出的补光值为负值，当补光值为负值时不作计算。因此， 每一预设时间间隔均获取一次补光值，即补光灯头206每天早上在太阳升起 时开始，亮度逐渐增强，中午太阳最高时亮度最大，之后亮度逐渐减弱， 在太阳落下后熄灭。

本发明实施例中，通过通信模块205将从服务器100接收到的时间数据 发送到控制器201；时钟模块203根据控制器201发送的时钟数据进行校准； 控制器201按照预设的时间间隔获取时钟模块203的时刻数据，并分别通过 定位模块204和光照传感器202获取当前时刻的经纬度数据和光照数据；根 据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取补光值；根据补光值和光照 数据控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、绿光灯组2063、红光灯组2064和 红外光灯组2065的光照强度。通过植物所处的经纬度数据和时刻数据实时 获取补光值，根据补光值和光照数据控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、 绿光灯组2063、红光灯组2064和红外光灯组2065的光照强度，进而满足植 物补光需求。以此解决了现有技术中补光产品无法满足植物补光需求的技 术问题。

优选地，紫光灯组2061包括一个或多个波长为425nm～430nm的紫光灯 珠；蓝光灯组2062包括一个或多个波长为460nm～465nm的蓝光灯珠；绿光 灯组2063包括一个或多个波长为520nm～525nm的绿光灯珠；红光灯组2064 包括一个或多个波长为660nm～665nm的红光灯珠；红外光灯组2065包括一 个或多个波长为730nm～735nm的红外光灯珠；紫光灯珠、蓝光灯珠、绿光 灯珠、红光灯珠和红外光灯珠均与控制器201电连接。其中，紫光灯珠、蓝 光灯珠、绿光灯珠、红光灯珠和红外光灯珠的功率均为3瓦，均可以通过控 制器201直接调节亮度。

优选地，时钟模块203用于产生精确到秒的24时制的时钟信号，控制器 201用于在预设时刻向时钟模块203发送时间数据，以便时钟模块203根据时 间数据进行校准。

时钟模块203本地产生精确到秒的24时制时钟信号，并且在每天固定时 候通过控制器201向服务器100进行校准，确保时钟模块203走时的准确性。

第二方面的，请参阅图3和图4，本发明实施例公开了一种植物补光方 法，植物补光方法基于上述实施例公开的植物补光装置200，植物补光方法 包括如下步骤：

步骤S101，通信模块将从服务器接收到的时间数据发送到控制器。

步骤S102，时钟模块根据控制器发送的时钟数据进行校准。

步骤S103，控制器按照预设的时间间隔获取时钟模块的时刻数据，并 分别通过定位模块和光照传感器获取当前时刻的经纬度数据和光照数据。

步骤S104，根据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取补光值；

步骤S105，根据补光值和光照数据控制紫光灯组、蓝光灯组、绿光灯 组、红光灯组和红外光灯组的光照强度。

优选地，在步骤根据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取固定 光照值之前还包括；

步骤S201，通过样本点的经纬度数据，获取样本点的最大太阳高度角；

步骤S202，通过样本点的经度数据和标准时间，获取样本点的真太阳 时；

步骤S203，根据样本点的纬度和真太阳时，按照预设时间间隔获取样 本点的实时太阳高度角；

步骤S204，获取预设时间间隔每一时刻的补光值，生成预设光照补光 表。

本实施例中，植物补光装置200通过通信模块205与服务器100连接，通 信模块205将从服务器100接收到的时间数据发送到控制器201。

控制器201将接收到的时间数据按照预设规则发送到时钟模块203；其 中，该预设规则可以为按照预先设置的固定发送时间将时间数据发送到时 钟模块203，或实时同步地方式将时间数据发送到时钟模块203。按照预先 设置的固定时间发送时，可以减少时钟模块203的校准次数；例如，每一天 在某一固定时刻将时间数据发送到时钟模块203，时钟模块203一天完成一 次校准，以确保时钟模块203的走时准确；当然，也可以按照实时同步地方 式将时间数据发送到时钟模块203，控制器201在接收到服务器100发送的时 间数据后即将时间数据发送到时钟模块203进行校准，能进一步提升时钟模 块203的走时准确性。

在时钟模块203校准后，控制器201按照预设的时间间隔获取时钟模块 203的时刻数据，并分别通过定位模块204和光照传感器202获取当前时刻的 经纬度数据和光照数据。在时钟模块203校准后，可以获得植物所在经纬度 的真太阳时，以及获取当前的光照数据，该光照数据包含紫光、蓝光、绿 光、红光和红外光中至少一种波长的光照强度。

由于每一经纬度数据匹配的真太阳时对应的光照强度不同，该时刻数 据即为真太阳时，在获取到真太阳时和经纬度数据后在预设光照表中获取 补光值。其中，获取预设光照表包括：

获取样本点的经纬度数据，该经纬度数据包括经度数据和纬度数据； 通过样本点的纬度数据，获取样本点的最大太阳高度角；

根据样本点的经度数据和标准时间，获取样本的真太阳时；其中，该 标准时间为样本点所在的时区时间，以通过纬度数据获取样本的真太阳时。

根据样本点所在的维度数据和获取到的真太阳时，按照预设的时间间 隔获取样本点的实时太阳高度角。

获取预设时间间隔每一时刻的补光值，生成预设光照补光表。。

根据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取补光值后，根据补光 值和光照数据控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、绿光灯组2063、红光灯 组2064和红外光灯组2065的光照强度；其中，设置光照传感器202用于获取 植物当前光照数据，在保证植物正常生长的情况下，降低植物补光装置200 的功耗。通过根据补光值和光照数据即可控制紫光灯组2061、蓝光灯组 2062、绿光灯组2063、红光灯组2064和红外光灯组2065的光照强度。可以 清楚的是，白天时太阳高度角为正，计算出的补光值为正值；夜里太阳高 度角为负，计算出的补光值为负值，当补光值为负值时不作计算。因此， 每一预设时间间隔均获取一次补光值，即补光灯头206每天早上在太阳升起 时开始，亮度逐渐增强，中午太阳最高时亮度最大，之后亮度逐渐减弱， 在太阳落下后熄灭。

本发明实施例中，通过通信模块205将从服务器100接收到的时间数据 发送到控制器201；时钟模块203根据控制器201发送的时钟数据进行校准； 控制器201按照预设的时间间隔获取时钟模块203的时刻数据，并分别通过 定位模块204和光照传感器202获取当前时刻的经纬度数据和光照数据；根 据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取补光值；根据补光值和光照 数据控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、绿光灯组2063、红光灯组2064和 红外光灯组2065的光照强度。通过植物所处的经纬度数据和时刻数据实时 获取补光值，根据补光值和光照数据控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、 绿光灯组2063、红光灯组2064和红外光灯组2065的光照强度，进而满足植 物补光需求。以此解决了现有技术中补光产品无法满足植物补光需求的技 术问题。

优选地，生成预设光照补光表包括如下步骤：

设定植物喜光系数，根据喜光系数和补光值生成预设光照补光表。

不同植物对光的强度需求不同，比如喜阴植物需要的光照大大低于部 分喜光植物；

不同植物的不同生长阶段，对不同色光的需求强度也不同，例如蓝光 可以促进植物根部生长，红外光可以促进植物颈部延长等；

为此，需要设定植物喜光系数，根据喜光系数和补光值生成预设光照 补光表，该喜光系数由后台按照植物种类和生长阶段进行动态下发，下发 后存在控制器的存储单元。

优选地，根据补光值和光照数据控制紫光灯组、蓝光灯组、绿光灯组、 红光灯组和红外光灯组的光照强度包括如下步骤：

根据补光值，按照预设色占比控制紫光灯组、蓝光灯组、绿光灯组、 红光灯组和红外光灯组的光照强度。

太阳光谱中，不同波长的色光占比不同，因此根据补光值按照预设的 色占比控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、绿光灯组2063、红光灯组2064 和红外光灯组2065的光照强度。

优选地，补光值为蓝光补光值，预设色占比为紫光：蓝光：绿光：红 光：红外光＝87％：100％：96％：72％：63％。

由于太阳光谱中，不同波长的色光占比不同，根据太阳波普辐射照杜 的平均值获取紫光、蓝光、绿光、红光和红外光的近似比值，并将预设色 占比设为紫光：蓝光：绿光：红光：红外光＝87％：100％：96％：72％：63％。

则，紫光灯组2061光照强度等于补光值对应的亮度*87％，蓝光灯组2062 光照强度等于补光值对应的亮度*100％、绿光灯组2063光照强度等于补光值 对应的亮度*96％、红光灯组2064光照强度等于补光值对应的亮度*72％和红 外光灯组2065光照强度等于补光值对应的亮度*63％。

第三方面的，本发明实施例公开了一种植物补光系统10，系统包括服 务器100和与服务器100连接的一个或多个如上述实施例公开的植物补光装 置200。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储 介质存储有植物补光程序，当植物补光程序被至少一个处理器执行时，导 致至少一个处理器执行如下步骤：

步骤S101，通信模块将从服务器接收到的时间数据发送到控制器。

步骤S102，时钟模块根据控制器发送的时钟数据进行校准。

步骤S103，控制器按照预设的时间间隔获取时钟模块的时刻数据，并 分别通过定位模块和光照传感器获取当前时刻的经纬度数据和光照数据。

步骤S104，根据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取补光值；

步骤S105，根据补光值和光照数据控制紫光灯组、蓝光灯组、绿光灯 组、红光灯组和红外光灯组的光照强度。

可选的，执行的步骤可替换为步骤S201至步骤S204。

由于在方法实施例已经对植物补光方法实施过程进行了详细说明，本 实施例中不再赘述。

综上所述，本发明公开了一种植物补光装置200、方法、系统及可读存 储介质，涉及植物养护领域；其中，方法包括：通信模块205将从服务器100 接收到的时间数据发送到控制器201；时钟模块203根据控制器201发送的时 钟数据进行校准；控制器201按照预设的时间间隔获取时钟模块203的时刻 数据，并分别通过定位模块204和光照传感器202获取当前时刻的经纬度数 据和光照数据；根据时刻数据和经纬度数据在预设光照表中获取补光值； 根据补光值和光照数据控制紫光灯组2061、蓝光灯组2062、绿光灯组2063、 红光灯组2064和红外光灯组2065的光照强度。通过植物所处的经纬度数据 和时刻数据实时获取补光值，根据补光值和光照数据控制紫光灯组2061、 蓝光灯组2062、绿光灯组2063、红光灯组2064和红外光灯组2065的光照强 度，进而满足植物补光需求。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也 可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例 如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法 和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程 图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述 模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的 可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注 的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框 实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所 涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框 图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基 于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个 独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集 成形成一个独立的部分。