用于对接至少一个照明系统的园艺照明接口的制作方法_2

文档序号:8546828阅读:来源:国知局
光谱组成。
[0023] 3.可以在针对生长光的动态光谱控制中找到园艺行为空间的进一步的使用。气 候控制系统可以通过传送正确的坐标来控制光的光谱,而无需知晓所牵涉的灯具的光谱。
[0024] 4.光传感器测量光谱并且可以使用坐标来定义人工光和环境光二者的光谱组 成。
[0025] 存在于温室中的已知的系统是涉及供水和/或养料的供给系统、提供具有合适的 温度和成分(例如合适的二氧化碳含量)的空气的通风系统以及在合适的位置处提供适当 的量(强度)和/或(光谱)组成的光的照明系统。在一些温室中,这些系统是由气候控制系 统控制的。
[0026] 在已知的温室系统中,提供多种生长配方从而允许种植者选择作物。于是生长配 方为气候控制系统提供基于时间的数据或者可以提供时间表以及针对供给系统和通风系 统的设置。在传统的温室中,照明系统可能由无源部件和有源部件组成。在这方面,无源部 件可以包括用于改变自然光(通常是太阳光)量的遮光构件。有源部件传统上包括像HPS和 白炽光源这样的人工照明装置。在这些传统的温室中,气候控制系统可以能够致动遮光构 件并且可以能够接通和关断人工照明装置。
[0027] 在现代照明系统中,越来越多的可以具有LED光源的组合的LED照明装置正出现 在市场上。一般说来,LED光源具有窄的且界限分明的光谱输出。在LED照明装置中,可以 组合多个LED光源,并且甚至可以组合光谱输出的意义上的不同类型的LED光源。
[0028] 光输出可以被定义为光谱输出、波长对强度曲线的形状、以及强度、该曲线的高度 的组合。在一些照明装置中,改变光谱输出和强度中的一个可以影响另一个。
[0029] 每个照明装置可以具有不同的方式来控制光输出。在简单的情况中,像一些基于 LED的照明装置那样,LED仅仅能够被接通或关断。因而,在这样的照明装置中,通过接通 和关断更多或更少的LED,强度被逐步地控制。在另一光源(比如灯泡)中,通过接通和关断 灯泡,强度是以二进制方式被控制。通过使用例如调光装置,灯泡光输出得以在强度以及光 谱二者方面被控制,但是不是独立控制的。
[0030] 在当前情况下的温室中,种植者在理论上可以因而能够在各种意义上调谐他的温 室中的照明条件。然而,在实践中,为了能够控制用于影响植物发育的照明条件,例如气候 计算机中的软件将需要具有关于所安装的照明装置以及它们在温室中的位置的详细的技 术信息,以便控制光的光谱组成和强度并且最终控制由植物接收到的光。当前利用常规的 照明,种植者不能有效地控制光的光谱组成。只有光水平可以被控制。利用LED照明或LED 照明与常规的照明的组合,光谱组成可以被控制,例如由气候控制计算机来控制。为了达到 这一点,关于所安装的照明装置以及它们在温室中的位置的详细信息对于气候计算机应当 是可用的,以便创建植物层面的光的正确的光水平以及光谱组成。而且,研宄机构的提供最 佳照明条件的结果需要被转换为可用照明系统的能力范围之内的设置。
[0031] 当前的发展是产生可以用在例如气候计算机和针对照明装置的光控制装置中的 光配方。除了光控制装置外,光传感器也可以被用来测量环境光水平(强度和/或光谱组成) 和温室中人工照明装置的光水平中的一个或多个。
[0032] 所有这些组件之间的传送是复杂的并且现在依赖于个体装置。
[0033] 园艺行为空间的开发允许控制变得更少地依赖于照明装置以及其它组件的技术 构造。另一个优点是,利用园艺行为空间的定义,只需要计算和生成正确的坐标。同样的坐 标可以由不同的照明装置并且使用不同的光谱来生成。现在可以使用最有效的方式来生成 需要的和/或期望的照明条件。这可以是关于能量效率的,或者关于成本效率的,以及甚至 是基于人体工程学要求。在一些情况下,人应当能够判断作物或植物的状况。然而,对植物 的效果将是相同的。
[0034] 园艺行为空间可以被用来预测植物对光的响应并且为不同的作物定义光配方。园 艺行为空间另一方面可以使得灯具制造商能够以与植物种植者相关并且对植物种植者而 言可理解的方式来表征照明装置的输出的光谱组成。它还可以提供清楚且易懂的方式来将 灯的效果或灯的质量传送给种植者。可以在针对生长光的动态光谱控制中找到园艺行为空 间的进一步使用。气候控制系统可以能够通过传送正确的坐标来控制照明装置的光谱,而 无需详细了解所牵涉的灯具的确切光谱。光传感器可以测量所得到的光谱并且可以能够以 园艺行为空间中坐标的形式传送结果。
[0035] 因而,只是植物光配方的坐标控制区域需要在控制软件中被实施,并且只要灯具 能够在期望的颜色区域内操作就可以使用植物光配方的坐标控制区域。依赖于灯具的重编 程得到简化。灯具驱动器的架构可以不再与控制软件相关。光配方不需要被建立到照明装 置中,而是可以作为针对气候控制软件的软件附件卖给终端用户。替代性地,光配方可以被 提供在远程数据库中,可以例如通过接口来访问该远程数据库。
[0036] 园艺行为空间的特征在于,供应给植物的光的光谱组成可以以与植物相关的单体 来表达。这些单体来源于植物吸收和响应/行为特性。光的光谱组成在园艺行为空间中被 转换为园艺行为空间中的点或坐标。该点进一步向所安装的照明系统被传送并且转换为光 强度和光谱组成。因而,它可以简化种植者、植物生理学家、生物学家、温室和温室气候控制 系统开发者以及灯具制造商之间的通讯。
[0037] 在植物生理学研宄中,曾发现光谱中的若干个部分是负责植物发育的各个不同方 面。多年以来,这带来了若干个所谓的作用光谱的定义。这些作用光谱表示光谱分量的相 对贡献及其对植物的发育的相对效果。换句话说,它定义了诱发生物响应的不同波长的光 的相对有效性。这些作用光谱还涉及植物中的感光成分(比如叶绿素)的存在。
[0038] 文献中有明确定义的作用光谱中的一个是McCree作用光谱。该作用光谱允许 将普通植物中的光合作用的量与光条件关联。它是基于普通植物的光合活动。它的确实 性例如最近在E. Paradiso等,"依赖于玫瑰中的单个叶片以及树冠中的光合作用和光 吸收率的光谱(Spectral dependence of photosynthesis and light absorptance in single leaves and canopy in rose)'',园艺科学(Science Horticulturae) 127 (2011), 第548-554页中得到证实。McCree曲线由McCree在1972年首次被识别,并且在该公布中 得到验证。
[0039] 在其它的研宄中,识别了被称为趋光性的效果。该效果由所谓的向光素(植物中蓝 光受体)诱发,除了趋光性以外,其还诱发例如叶绿体迀移和蓝光诱发的气孔张开。它负责 例如植物朝向和背离光的生长运动。这例如在WinslowR. Briggs和JohnM. Christie 的"向光素 1和2:万用植物蓝-光受体(Phototropins I and 2 : versatile plant blue -light receptors)",植物科学趋势(Trends in Plant Science),第 7 卷第 5 期,2002 年 5月,第204-210页中被描述。
[0040] 在其它的研宄中,识别了两种可相互转换的形式的光敏色素。它们也称为Pr和 Pfr作用光谱。光敏色素的重要性可以由它们牵涉在其中的不同生理学响应来评估,例如展 叶、相邻感知、避荫、莖干伸长、种子萌芽和开花诱发。在这方面的两个重要的作用光谱是远 红吸收形式的光敏色素(Pfr)和红吸收形式的光敏色素(Pr)。相关的作用光谱和光敏色素 光均衡的计算例如在J. C. Sager等人的"使用光谱数据的光合效率和光敏色素光均衡确定 (Photosynthetic Efficiency and Phytochrome Photoequilibria Determination Using Spectral Data)",美国农业工程师学会(American Society of Agricultural Engineers) 0001-2351/88/3106,第 1882-1889 页中得到识别。
[0041] 这些以上解释和讨论的作用光谱已经被组合到在当前文档中使用的园艺行为空 间中。对于大多数的绿色植物,可以使用这些作用光谱。对于其它的植物(包括藻类),可能 要求其它的作用光谱。这些具体的作用光谱可以与上面所识别的作用光谱相同的方式被使 用。
[0042] 已发现,使用这两个维度已经允许可以被用在其中使用有限量和/或类型的照明 装置的情形中的照明条件的描述。发现在这种情形中,这两个坐标给出了最好的描述。然 而,可能需要的是使用更加详细的园艺行为空间定义。
[0043] 在一个实施例中,园艺行为坐标至少表不光合作用行为的量和向光性行为的量。 计算这样的量的定义是要合并所有相关波长的光对具体的行为的所有贡献,考虑经加权的 贡献。在这方面,适当的权重取决于处于被考虑的某个波长处的光的强度。计算行为的量 的方式是通过对每个相关的波
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