本发明涉及照明技术领域，尤其涉及一种植物智能补光方法和系统。
背景技术：
光作为植物生长最重要的因素之一，影响着植物生长发育的各个阶段。日累积光量、光质比、光合有效光通量密度是光作用于植物的最为关键的三个因素。日累积光量指单位面积的植物在一天内接收到的400-700nm波段范围内的总光量子数，即光合有效光通量密度在一天内的累积量，诸多研究表明只有当日累积光量达到一定的数值，植物才能正常地生长。
光质比指植物接收到的光中各种波段的光的比例，植物照明中主要关注的指标是蓝光、红光和远红光的比例，不同的植物和同种植物的不同时期对应的最优的光质比都不同。光合有效光通量密度决定着植物光合作用的速率，只有当光合有效光通量密度超过植物光合作用补偿点时生物量才能开始积累，对植物而言通常定义为单位面积单位时间内接收到的光量子数。
目前市售的植物补光灯对上述这些因素都没有充分的考虑，没有统一的标准，无法达到精准、高效、及时地补光。如果能够控制被补光的作物接收到的日累积光量、光质比和光合有效光通量密度，那么补光效率和效果都将大幅提升，同时通过自动化控制可以进一步节省电能、人力和成本，促进智慧农业的发展。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种植物智能补光方法和系统；
本发明提出的一种植物智能补光方法，包括：
s1、获取预设区域的光合有效光通量密度；
s2、判断当前时间是否处于预设的夜间补光时间段，若否，执行步骤s3；若是，执行步骤s4；
s3、基于光合有效光通量密度与预设的该时段的最低光合有效光通量密度值判断预设区域的天气是否为阴天，若是，对预设区域的植物进行补光；若否，停止对预设区域的植物进行补光；
s4、计算当前的日累积光量，并判断当前的日累积光量是否小于预设的最低日累积光量，若是，对预设区域的植物进行补光；若否，停止对预设区域的植物进行补光。
优选地，步骤s3中，所述基于光合有效光通量密度与预设的该时段的最低光合有效光通量密度值判断预设区域的天气是否为阴天，具体包括：当光合有效光通量密度在预设时长内持续低于预设的该时段最低光合有效光通量密度值时，判断预设区域的天气为阴天；否则，判断预设区域的天气不为阴天。
优选地，步骤s3中，所述对预设区域的植物进行补光，具体包括：
对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于预设的补光光合有效光通量密度。
优选地，步骤s4中，所述计算当前的日累积光量，具体包括：
将从上一次夜间补光时间段结束开始直到当前时间结束的光合有效光通量密度进行随时间的积分，得到当前的日累积光量。
优选地，步骤s4中，所述对预设区域进行补光，具体包括：
对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于预设的补光光合有效光通量密度，使预设区域的日累积光量大于最低日累积光量，且使预设区域的蓝光光通量密度日累积光量、红光光通量密度日累积光量、远红光光通量密度日累积光量之间的比值达到预设的最优光质比；
优选地，步骤s5中，在对预设区域的植物进行补光之前，还包括：获取预设区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度。
一种植物智能补光系统，包括：
采集模块，用于采集预设区域的光合有效光通量密度；
补光模块，用于对预设区域的植物进行补光，所述补光模块包括第一补光模式和第二补光模式；
时钟模块，用于获取当前时间；
控制模块，分别与采集模块、补光模块和时钟模块连接；
控制模块中预设有夜间补光时间段、最低光合有效光通量密度值和最低日累积光量；控制模块通过时钟模块获取当前时间，控制模块通过采集模块采集预设区域的光合有效光通量密度，控制模块判断当前时间是否处于夜间补光时间段，当判断结果为否时，基于光合有效光通量密度与预设的该时段的最低光合有效光通量密度值判断预设区域的天气是否为阴天，若是，控制模块指令控制补光模块以第一补光模式对预设区域的植物进行补光；若否，控制模块指令控制补光模块停止以第一补光模式对预设区域的植物进行补光；当判断结果为否时，计算当前的日累积光量，并判断当前的日累积光量是否小于最低日累积光量，若小于，控制模块指令控制补光模块以第二补光模式对预设区域的植物进行补光。
优选地，所述控制模块，具体用于：
当光合有效光通量密度在预设时长内持续低于预设的该时段的最低光合有效光通量密度值时，判断预设区域的天气为阴天；否则，判断预设区域的天气不为阴天。
优选地，所述补光模块包括蓝光补光单元、红光补光单元、远红光补光单元和全光谱补光单元；在第一补光模式下，全光谱补光单元工作，蓝光补光单元、红光补光单元、远红光单元停止工作；在第二补光模式下，蓝光补光单元、红光补光单元、远红光补光单元工作，全光谱补光单元停止工作。
优选地，所述控制模块，还用于：
控制模块中预设有补光光合有效光通量密度；
在基于光合有效光通量密度与预设的该时段的最低光合有效光通量密度值判断预设区域的天气为阴天时，控制模块指令控制补光模块以第一补光模式对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于补光光合有效光通量密度；
优选地，所述控制模块，还用于：
将从上一次夜间补光时间段结束开始直到当前时间结束的光合有效光通量密度进行随时间的积分，得到当前的日累积光量。
优选地，所述控制模块，还用于：
控制模块中预设有最优光质比；
在判断当前的日累积光量小于最低日累积光量时，控制模块指令控制补光模块以第二补光模式对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于预设的补光光合有效光通量密度，使预设区域的日累积光量大于最低日累积光量，且使预设区域的蓝光光通量密度日累积光量、红光光通量密度日累积光量、远红光光通量密度日累积光量之间的比值达到预设的最优光质比；
优选地，还包括通量密度获取模块，与控制模块连接，通量密度获取模块用于获取预设区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度和光合有效光通量密度；
优选地，所述控制模块，还用于：控制模块指令控制补光模块以第二补光模式对预设区域的植物进行补光的过程中，通过通量密度获取模块获取预设区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度和光合有效光通量密度。
本发明在植物日间的日累积光量较少的情况下，在夜间对植物进行补光，使达到植物所需要的最低日累计光量，以满足植物正常生产所需要的光照；在日间根据天气情况灵活开启或关闭补光灯，使植物在日间的光合有效光通量密度保持稳定，精确且高效的在日间和/或夜间补光时间段对植物进行补光，通过灵活控制补光灯，不仅保证了植物生产所需的最低日累计光量，而且节能效果好。
附图说明
图1为本发明提出的一种植物智能补光方法的流程示意图；
图2为本发明提出的一种植物智能补光系统的模块示意图；
图3为本发明中实施例的结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本发明提出的一种植物智能补光方法，包括：
步骤s1，获取预设区域的光合有效光通量密度。
在具体方案中，光合有效光通量密度指光合有效辐射中的光通量密度，它表示单位时间单位面积上入射的在400～700nm波长范围内的光量子数。
步骤s2，判断当前时间是否处于预设的夜间补光时间段，若否，执行步骤s3；若是，执行步骤s4。
在具体方案中，预设夜间补光时间段，再获取当前时间，判断当前时间是否处于夜间补光时间段内，若当前时间处于夜间补光时间段内时，执行步骤s3，否则，执行步骤s4。
步骤s3，基于光合有效光通量密度与预设的该时段的最低光合有效光通量密度值判断预设区域的天气是否为阴天，若是，对预设区域的植物进行补光；若否，停止对预设区域的植物进行补光。
本步骤中，当光合有效光通量密度在预设时长内持续低于预设的最低光合有效光通量密度值时，判断预设区域的天气为阴天；否则，判断预设区域的天气不为阴天。
本步骤中，对预设区域的植物进行补光，具体包括：对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于预设的补光光合有效光通量密度。
在具体方案中，预设最低光合有效光通量密度值和补光光合有效光通量密度，将光合有效光通量密度与最低光合有效光通量密度值进行比较，当光合有效光通量密度持续5分钟低于最低光合有效光通量密度值时，判断预设区域的天气为阴天。在判断预设区域的天气为阴天时，对预设区域进行补光，并使预设区域的光合有效光通量密度大于补光光合有效光通量密度。
步骤s4，计算当前的日累积光量，并判断当前的日累积光量是否小于预设的最低日累积光量，若是，对预设区域的植物进行补光；若否，停止对预设区域的植物进行补光。
本步骤中，将从上一次夜间补光时间段结束开始直到当前时间结束的光合有效光通量密度进行随时间的积分，得到当前的日累积光量。
本步骤中，对预设区域进行补光，具体包括：
对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于预设的补光光合有效光通量密度，使预设区域的日累积光量大于最低日累积光量，且使预设区域的蓝光日累积光量、红光日累积光量、远红光日累积光量之间的比值达到预设的最优光质比。
进一步的，在对预设区域的植物进行补光之前，获取预设区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度和光合有效光通量密度。
在具体方案中，预设最低日累积光量、补光光合有效光通量密度和最优光质比；比较当日的累积光量和预设的最低日累积光量的大小，当当日的累积光量小于预设的最低日累积光量时，说明预设区域的植物当日光照不够，此时，对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于预设的补光光合有效光通量密度，使预设区域的日累积光量大于最低日累积光量，且使预设区域的蓝光日累积光量、红光日累积光量、远红光日累积光量之间的比值达到预设的最优光质比，最优光质比根据植物的不同而变化。
参照图2，本发明提出的一种植物智能补光系统，包括：
采集模块，用于采集预设区域的光合有效光通量密度。
补光模块，用于对预设区域的植物进行补光，所述补光模块包括第一补光模式和第二补光模式，所述补光模块包括蓝光补光单元、红光补光单元、远红光补光单元和全光谱补光单元；在第一补光模式下，全光谱补光单元工作，蓝光补光单元、红光补光单元、远红光单元停止工作；在第二补光模式下，蓝光补光单元、红光补光单元、远红光补光单元工作，全光谱补光单元停止工作。
时钟模块，用于获取当前时间。
控制模块，分别与采集模块、补光模块和时钟模块连接；
控制模块中预设有夜间补光时间段、最低光合有效光通量密度值和最低日累积光量；控制模块通过时钟模块获取当前时间，控制模块通过采集模块采集预设区域的光合有效光通量密度，控制模块判断当前时间是否处于夜间补光时间段，当判断结果为否时，基于光合有效光通量密度与预设的该时段的最低光合有效光通量密度值判断预设区域的天气是否为阴天，若是，控制模块指令控制补光模块以第一补光模式对预设区域的植物进行补光；若否，控制模块指令控制补光模块停止以第一补光模式对预设区域的植物进行补光；当判断结果为否时，计算此时的日累积光量，并判断当前的日累积光量是否小于最低日累积光量，若小于，控制模块指令控制补光模块以第二补光模式对预设区域的植物进行补光。
具体的，控制模块将光合有效光通量密度分别与最低光合有效光通量密度值进行比较，当光合有效光通量密度在预设时长内持续低于预设的最低光合有效光通量密度值时，判断预设区域的天气为阴天；否则，判断预设区域的天气不为阴天。
具体的，控制模块中预设有补光光合有效光通量密度；
在基于光合有效光通量密度与预设的最低光合有效光通量密度值判断预设区域的天气为阴天时，控制模块指令控制补光模块以第一补光模式对预设区域的植物进行补光对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于补光光合有效光通量密度。
具体的，控制模块，将从上一次夜间补光时间段结束开始直到当前时间结束的光合有效光通量密度进行随时间的积分，得到当前的日累积光量。
控制模块中预设有最优光质比；
在判断当前的日累积光量小于最低日累积光量时，控制模块指令控制补光模块以第二补光模式对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于预设的补光光合有效光通量密度，使预设区域的日累积光量大于最低日累积光量，且使预设区域的蓝光日累积光量、红光日累积光量、远红光日累积光量之间的比值达到预设的最优光质比。
通量密度获取模块，与控制模块连接，通量密度获取模块用于获取预设区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度和光合有效光通量密度；
控制模块，还用于：控制模块指令控制补光模块以第二补光模式对预设区域的植物进行补光的过程中，通过通量密度获取模块获取预设区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度和光合有效光通量密度。
在具体方案中，预设有夜间补光时间段、最低光合有效光通量密度值、最低日累积光量、最优光质比、补光光合有效光通量密度和补光光合有效光通量密度；
获取当期时间，在当前时间不处于夜间补光时间段时，当光合有效光通量密度在预设时长内持续低于预设的最低光合有效光通量密度值时，判断预设区域的天气为阴天，此时，控制模块指令控制补光模块以第一补光模式对预设区域的植物进行补光对预设区域的植物进行补光，使预设区域的光合有效光通量密度大于补光光合有效光通量密度；在判断预设区域的天气不为阴天时，控制模块指令控制补光模块停止对预设区域的植物进行补光；
在当前时间处于夜间补光时间段时，将从上一次夜间补光时间段结束开始直到当前时间结束的光合有效光通量密度进行随时间的积分，得到此时的日累积光量；判断此时的日累积光量是否小于最低日累积光量，若小于，控制模块指令控制补光模块以第二补光模式对预设区域的植物进行补光，使预设区域的日累积光量大于最低日累积光量，且使预设区域的蓝光日累积光量、红光日累积光量、远红光日累积光量之间的比值达到预设的最优光质比，在对对预设区域的植物进行补光的过程中，通过通量密度获取模块获取预设区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度，并基于获取的预设区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度的比值以及最优光质比，调节补光过程中蓝光、红光、远红光的光合有效光通量密度，使预设区域的蓝光日累积光量、红光日累积光量、远红光日累积光量的比值等于最优光质比。
参照图3，本发明中的实施例，包括：
测量单元2、补光灯单元3、控制单元1和与控制单元1连接的时钟；
控制单元1分别与测量单元2和补光灯单元3连接；
补光灯单元3，用于发出不同波段光线，补光灯单元3包括蓝光led芯片31、红光led芯片32、远红光led芯片33和全光谱led芯片34，补光灯单元根据发光的波段不同成排设置在一个固定基板35上。
控制单元1，包括分别用于驱动补光灯单元3中蓝光led芯片31、红光led芯片32、远红光led芯片33和全光谱led芯片34发光的led驱动模块13、14、15、16和用于系统控制的mcu控制器11，mcu控制器11上设有显示/操作界面12；
测量单元2，用于检测光量子通量密度，测量单元2与补光灯单元3相对设置，测量单元2包括用于检测蓝光的第一光量子传感器21以及设置在第一光量子传感器21上方的波长450±15nm的蓝光带通滤波片25，用于检测红光的第二光量子传感器22以及设置在第二光量子传感器22上方的波长660±15nm的红光带通滤波片26，用于检测远红光的第三光量子传感器23以及设置在第三光量子传感器23上方的730±15nm的远红光带通滤波片27，用于检测光合有效辐射的第四光量子传感器24以及设置在第四光量子传感器24上方的波长400-700nm的光合有效辐射带通滤波片28。
工作原理：系统启动，在控制单元1中，设置夜间补光时间段、最低光合有效光通量密度值、最低日累积光量、最优光质比、补光光合有效光通量密度和补光光合有效光通量密度；
测量单元2获取目标区域的光合有效光通量密度；
控制单元1通过时钟获取当期时间，判断当前时间不处于夜间补光时间段时，且目标区域的光合有效光通量密度在预设时长内持续低于最低光合有效光通量密度值时，控制单元1开启全光谱led芯片34，并调节led驱动模块16的输出电压，使目标区域的光合有效光通量密度持续大于补光光合有效光通量密度的状态。
在当前时间处于夜间补光时间段时，控制单元1将从上一次夜间补光时间段结束开始直到当前时间结束的目标区域的光合有效光通量密度进行随时间的积分，得到此时的日累积光量；
控制单元1判断此时的日累积光量是否小于最低日累积光量，若小于，控制单元1开启蓝光led芯片31、红光led芯片32、远红光led芯片33，使目标区域的光合有效光通量密度持续保持在大于补光光合有效光通量密度的状态；
同时，控制单元1通过第一光量子传感器21、第二光量子传感器22、第三光量子传感器23以及第四光量子传感器24获取目标区域的蓝光光通量密度、红光光通量密度、远红光光通量密度和光合有效光通量密度，并调节led驱动模块13、14、15的输出电压，使最终目标区域的蓝光日累积光量、红光日累积光量、远红光日累积光量的比值保持在最优光质比。
本实施方式在植物日间的日累积光量较少的情况下，在夜间对植物进行补光，使达到植物所需要的最低日累计光量，以满足植物正常生产所需要的光照；在日间根据天气情况灵活开启或关闭补光灯，使植物在日间的光合有效光通量密度保持稳定，精确且高效的在日间和/或夜间补光时间段对植物进行补光，通过灵活控制补光灯，不仅保证了植物生产所需的最低日累计光量，而且节能效果好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。