专利名称：植物栽培智能补光方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物栽培智能补光方法及系统。
背景技术：
近些年来，光质对植物生长与形态的影响已经越来越多地被人重视和研究，植物的生长发育需要光照，通常依赖太阳光，但蔬菜、花卉等其他经济作物的工厂化生产、组织培养及试管苗的繁殖等还需人造光源进行补充光照，晚秋、冬、春季节，光照时间较短时，植物生长严重缺光，作物不能正常生长，如连遇阴天、雾天、雨雪天，对作物的生长更会带来严重的影响，因此，采用人工光源在棚室内直接给作物补光是促进植物生长的有效途径，利用科学有效的植物补光方法提高农产品的产量是解决农业现状的一个有效途径，但目前人工补光只能在有限范围内实施，不能很好地扩展，在补光过程中一次性补足植物所缺少的光量，这样补光强度的跳变对植物带来的刺激较大，也不能对需光强度不同的作物进行区别补光，因此，一种依照植物生长的自然规律，拟合太阳光照的变化，为植物生长发育提供充足、合理光照强度的智能补光系统，是现代种植技术亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种可扩展性好、灵活性强的，基于梯度渐变方式补光的植物栽培智能补光方法及系统。本发明的目的是通过以下技术方案来实现植物栽培智能补光方法，它包括以下步骤
(1)光照强度采集光照探测器按预定时间间隔采集光照强度；
(2)判断是否需要补光智能补光控制器将光照探测器采集的光照强度与智能补光控制器内预置的植物当前所需最佳光照强度进行比较判断，如需补光，则按以下一种或几种相结合的补光模式，对该智能补光控制器控制范围内的植物进行补光
A、自动模式补光当植物需要补光时，智能补光控制器驱动第一组植物补光灯Li，当光照探测器检测到光照仍不足时，则驱动第二组植物补光灯L2，以此类推，直到补光后的光照强度达到预置的最佳光照强度；
B、时段模式补光将一天内太阳光照强度分为两个时段组，每个时段组包括至少四个时段，在每个时段组内以梯度渐变的方式拟合太阳光照的变化，以梯度递增方式开启一组或几组植物补光灯，或者以梯度递减方式关闭一组或几组植物补光灯，避免补光强度的跳变使植物产生应激反应；
C、手动模式补光根据智能补光控制器液晶屏上显示的当前光照强度，人为判断手动开启或关闭植物补光灯组；
D、被控模式补光当采用小功率灯管植物补光灯进行精细控制且需要的补光灯的数目大于单个智能补光控制器能驱动的补光灯的数量时，中央控制器协调一个或多个智能补光控制器进行组合补光；(3)重复步骤(1)和步骤(2)。植物栽培智能补光系统，它包括至少一个智能补光控制器、至少一个植物补光灯组、至少一个光照探测器，智能补光控制器通过总线与光照探测器连接，并通过灯光驱动接口与植物补光灯组连接；它还包括一个中央控制器，中央控制器通过总线与智能补光控制器连接；所述的总线包括RS485总线。本发明的有益效果是采用可扩展的补光系统，可同时对大面积作物进行补光，也可根据不同植物对光照强度的不同需求，选择不同数量的植物补光灯，进行区别性补光，智能补光控制器还可独立运行，减少了设备成本，可模拟太阳光照变化并实时监测环境光照强度，可提前预防和提前补光，采用梯度补光，避免补光过度造成能源浪费和补光不足影响植物生长等问题。
图1为植物栽培智能补光系统的一种结构示意图。图2为植物栽培智能补光系统的另一种结构示意图。图3为植物栽培智能补光方法的流程图。图4为拟合的太阳光照强度曲线图。图5为梯度补光曲线图。图6为自动模式补光流程图。图7为被控模式补光流程图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。实施例1 如图1、图3、图4、图5、图6、图7所示，植物栽培智能补光方法，它包括以下步骤
(1)光照强度采集光照探测器按预定时间间隔采集光照强度；
(2)判断是否需要补光智能补光控制器将光照探测器采集的光照强度与智能补光控制器内预置的植物当前所需最佳光照强度进行比较判断，如需补光，则按以下一种或几种相结合的补光模式，对该智能补光控制器控制范围内的植物进行补光
A、自动模式补光当植物需要补光时，智能补光控制器驱动第一组植物补光灯Li，当光照探测器检测到光照仍不足时，则驱动第二组植物补光灯L2，以此类推，直到补光后的光照强度达到预置的最佳光照强度，适合于晴朗的天气环境；
B、时段模式补光在光照较弱的阴天，可采用本模式，模拟太阳光照的变化对植物补光，其具体方法是将一天内太阳光照强度分为两个时段组，即递增时段组和递减时段组，递增时段组主要应用于一天的上午，递减时段组应用于下午，每个时段组包括至少四个时段 如T1、T2、T3和Τ4，各个时间段光照强度T1<T2<T3<T4，在每个时段组内以梯度渐变的方式拟合太阳光照的变化，在递增时段组，以梯度递增方式开启一组或几组植物补光灯，即当所需光照强度大于Tl，植物补光灯组Ll启动，进行补光，当所需光照强度大于Τ2，植物补光灯组Ll与L2同时启动，当所需光照强度大于Τ3，植物补光灯组L1、L2和L3同时启动，当所需光照强度大于T4，植物补光灯组L1、L2、L3和L4同时启动；在递减时段组，以梯度递减方式关闭一组或几组植物补光灯，即当所需光照强度小于(T3+T4)/2，植物补光灯组L4关闭，当所需光照强度小于(Τ2+Τ3) /2，植物补光灯组L4与L3关闭，当所需光照强度小于(Τ1+Τ2) /2，植物补光灯组L4、L3和L2关闭，当所需光照强度小于T1/2，植物补光灯组L4、L3、L2和 Ll关闭，植物进入睡眠周期，避免补光强度的跳变使植物产生应激反应。结合拟合的太阳光照变化曲线和梯度补光，设计出分时段梯度补光包括上午8 :00—9 :00开启第一组植物补光灯组，9 00—10 00开启第一组和第二组植物补光灯组，11 =00—12 00开启第一、二、三组植物补光灯组，12 00-15 00开启第一、二、三、四组植物补光灯组，15 00-17 00开启第一、二、三组植物补光灯组，17 00-18 00开启第一组和第二组植物补光灯组，18 00-19 00 开启第一组植物补光灯组，19 00到第二天早上的8 00关闭所有植物补光灯组；
C、手动模式补光可单独使用，也可与其它补光模式结合使用，具体方法是根据智能补光控制器液晶屏上显示的当前光照强度，人为判断手动开启或关闭植物补光灯组；
D、被控模式补光当采用小功率灯管植物补光灯进行精细控制且需要的补光灯的数目大于单个智能补光控制器能驱动的补光灯的数量时，中央控制器协调一个或多个智能补光控制器进行组合补光，具体方法是智能补光控制器Ql按预定时间间隔采集当前光照强度， 当检测到光照强度比最佳的光照强度弱时，智能补光控制器根据需求开启指定的一组植物补光灯组，再进行光照采集和检测，以此循环直到满足植物的补光需求或当前智能补光控制器的8组植物补光灯组均开启，当智能补光控制器Ql的8组植物补光灯组均开启后，如若还不能满足植物生长的光照强度需求，中央控制器将发送指令给智能补光控制器Q2，使其根据环境光照，依次开启其管辖的植物补光灯组，以此类推，直到满足植物的补光需求；
(3)重复步骤(1)和步骤(2)。植物栽培智能补光系统，它包括至少一个智能补光控制器、至少一个植物补光灯组、至少一个光照探测器，智能补光控制器通过RS485总线与光照探测器连接，并通过灯光驱动接口与植物补光灯组连接，每个智能补光控制器与不超过32台光照探测器相连，每台智能补光控制器有8组灯光驱动接口，可与不超过8组植物补光灯组相连。实施例2 如图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，植物栽培智能补光方法，它包括以下步骤
(1)光照强度采集光照探测器按预定时间间隔采集光照强度；
(2)判断是否需要补光智能补光控制器将光照探测器采集的光照强度与智能补光控制器内预置的植物当前所需最佳光照强度进行比较判断，如需补光，则按以下一种或几种相结合的补光模式，对该智能补光控制器控制范围内的植物进行补光
A、自动模式补光当植物需要补光时，智能补光控制器驱动第一组植物补光灯Li，当光照探测器检测到光照仍不足时，则驱动第二组植物补光灯L2，以此类推，直到补光后的光照强度达到预置的最佳光照强度，适合于晴朗的天气环境；
B、时段模式补光在光照较弱的阴天，可采用本模式，模拟太阳光照的变化对植物补光，其具体方法是将一天内太阳光照强度分为两个时段组，即递增时段组和递减时段组，递增时段组主要应用于一天的上午，递减时段组应用于下午，每个时段组包括至少四个时段 如T1、T2、T3和Τ4，各个时间段光照强度T1<T2<T3<T4，在每个时段组内以梯度渐变的方式拟合太阳光照的变化，在递增时段组，以梯度递增方式开启一组或几组植物补光灯，即当所需光照强度大于Tl，植物补光灯组Ll启动，进行补光，当所需光照强度大于T2，植物补光灯组Ll与L2同时启动，当所需光照强度大于T3，植物补光灯组L1、L2和L3同时启动，当所需光照强度大于T4，植物补光灯组L1、L2、L3和L4同时启动；在递减时段组，以梯度递减方式关闭一组或几组植物补光灯，即当所需光照强度小于(T3+T4)/2，植物补光灯组L4关闭，当所需光照强度小于(Τ2+Τ3) /2，植物补光灯组L4与L3关闭，当所需光照强度小于(Τ1+Τ2) /2，植物补光灯组L4、L3和L2关闭，当所需光照强度小于T1/2，植物补光灯组L4、L3、L2和 Ll关闭，植物进入睡眠周期，避免补光强度的跳变使植物产生应激反应。结合拟合的太阳光照变化曲线和梯度补光，设计出分时段梯度补光包括上午8 :00-9 :00开启第一组植物补光灯组，9 00—10 00开启第一组和第二组植物补光灯组，11 =00—12 00开启第一、二、三组植物补光灯组，12 00-15 00开启第一、二、三、四组植物补光灯组，15 00-17 00开启第一、二、三组植物补光灯组，17 00-18 00开启第一组和第二组植物补光灯组，18 00-19 00 开启第一组植物补光灯组，19 00到第二天早上的8 00关闭所有植物补光灯组；
C、手动模式补光可单独使用，也可与其它补光模式结合使用，具体方法是根据智能补光控制器液晶屏上显示的当前光照强度，人为判断手动开启或关闭植物补光灯组；
D、被控模式补光当采用小功率灯管植物补光灯进行精细控制且需要的补光灯的数目大于单个智能补光控制器能驱动的补光灯的数量时，中央控制器协调一个或多个智能补光控制器进行组合补光，具体方法是智能补光控制器Ql按预定时间间隔采集当前光照强度， 当检测到光照强度比最佳的光照强度弱时，智能补光控制器根据需求开启指定的一组植物补光灯组，再进行光照采集和检测，以此循环直到满足植物的补光需求或当前智能补光控制器的8组植物补光灯组均开启，当智能补光控制器Ql的8组植物补光灯组均开启后，如若还不能满足植物生长的光照强度需求，中央控制器将发送指令给智能补光控制器Q2，使其根据环境光照，依次开启其管辖的植物补光灯组，以此类推，直到满足植物的补光需求；
(3)重复步骤(1)和步骤(2)。
植物栽培智能补光系统，它包括至少一个智能补光控制器、至少一个植物补光灯组、至少一个光照探测器，智能补光控制器通过RS485总线与光照探测器连接，并通过灯光驱动接口与植物补光灯组连接，它还包括一个中央控制器，中央控制器通过RS485总线与智能补光控制器连接，每个智能补光控制器与不超过32台光照探测器相连，每台智能补光控制器有8组灯光驱动接口，可与不超过8组植物补光灯组相连。
权利要求
1.植物栽培智能补光方法，其特征在于它包括以下步骤(1)光照强度采集光照探测器按预定时间间隔采集光照强度；(2)判断是否需要补光智能补光控制器将光照探测器采集的光照强度与智能补光控制器内预置的植物当前所需最佳光照强度进行比较判断，如需补光，则按以下一种或几种相结合的补光模式，对该智能补光控制器控制范围内的植物进行补光A、自动模式补光当植物需要补光时，智能补光控制器驱动第一组植物补光灯Li，当光照探测器检测到光照仍不足时，则驱动第二组植物补光灯L2，以此类推，直到补光后的光照强度达到预置的最佳光照强度；B、时段模式补光将一天内太阳光照强度分为两个时段组，每个时段组包括至少四个时段，在每个时段组内以梯度渐变的方式拟合太阳光照的变化，以梯度递增方式开启一组或几组植物补光灯，或者以梯度递减方式关闭一组或几组植物补光灯，避免补光强度的跳变使植物产生应激反应；C、手动模式补光根据智能补光控制器液晶屏上显示的当前光照强度，人为判断手动开启或关闭植物补光灯组；D、被控模式补光当采用小功率灯管植物补光灯进行精细控制且需要的补光灯的数目大于单个智能补光控制器能驱动的补光灯的数量时，中央控制器协调一个或多个智能补光控制器进行组合补光；(3)重复步骤(1)和步骤(2)。
2.植物栽培智能补光系统，其特征在于它包括至少一个智能补光控制器、至少一个植物补光灯组、至少一个光照探测器，智能补光控制器通过总线与光照探测器连接，并通过灯光驱动接口与植物补光灯组连接。
3.根据权利要求2所述的植物栽培智能补光系统，其特征在于它还包括一个中央控制器，中央控制器通过总线与智能补光控制器连接。
4.根据权利要求2所述的植物栽培智能补光系统，其特征在于所述的总线包括RS485 总线。
全文摘要
本发明公开了一种植物栽培智能补光方法及系统，所述的补光方法包括以下步骤(1)光照强度采集；(2)判断是否需要补光，如需补光，则按自动模式补光、时段模式补光、手动模式补光、被控模式补光中的一种或几种相结合的补光模式进行补光；所述的补光系统包括至少一个智能补光控制器、至少一个植物补光灯组、至少一个光照探测器，智能补光控制器通过总线和灯光驱动接口分别与光照探测器和植物补光灯组连接。本发明可以针对不同植物的不同光照强度需求进行补光，也可以模拟太阳光照变化对植物采用梯度渐变方式补光，具有系统结构灵活、易于扩展等优势。
文档编号A01G9/20GK102283052SQ201110162508
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者余健洲, 唐享华, 李云鹏, 杨柳, 范时君 申请人:成都诚欣特自动化系统有限公司