用于培养箱光照调节的方法及装置、培养箱、存储介质与流程

1.本技术涉及生物医疗技术领域，例如涉及一种用于培养箱光照调节的方法及装置、培养箱、存储介质。


背景技术：

2.光照培养箱是具有光照功能的恒温设备，是细菌、霉菌、微生物的培养及育种试验的恒温培养装置，适用于生物工程、医学研究、农林科学、水产、畜牧等领域从事科研和生产使用。然而，不同的培养对象通常需要不同的光照强度进行培养，因此，如何对光照强度进行调节是培养箱当前亟需解决的问题。
3.相关技术公开了一种具有光照强度可调的植物培养箱，包括培养箱本体，培养箱本体的顶部内壁设置有悬挂架，且悬挂架的底部外壁固定有灯箱，灯箱的底部外壁设置有大小相同且等距离分布的led调光灯，且led调光灯通过导线连接有开关，led调光灯的信号输入端通过信号线连接有处理器，培养箱本体的一侧内壁固定有光照传感器，且光照光感器的信号输出端通过导线与处理器的信号输入端相连接，培养箱本体的内壁两侧固定有同一个支撑板，且支撑板的顶部外壁设置有培养台。通过设置有光照传感器、处理器和led调光灯，可以根据植物自动的调节植物培养箱内的光照强度，可有效的提高植物的生长效率。
4.在实现本公开实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：
5.采用相关技术进行光照强度调节，虽然一定程度上提高了光照的效果，然而在培养箱对光照强度进行调节的过程中，通常是通过改变电流强度对光照强度进行调节，由于光照强度与电流强度并非线性关系，因此光照强度的实际值与光照强度设定值也是非线性的，会导致光照强度的调节不够精确，从而影响培养箱的培养效果。


技术实现要素：

6.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。所述概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
7.本公开实施例提供了一种用于培养箱光照调节的方法及装置、培养箱、存储介质，以使光照强度实际值与光照强度设定值呈线性关系，从而使光照强度的调节更加精确，提高培养箱的培养效果。
8.在一些实施例中，所述方法包括：接收用户设定的目标光照强度值；对目标光照强度值进行修正，得到光照强度修正值；根据光照强度修正值和箱内当前光照强度调整光照强度设定值，使箱内的光照强度达到目标光照强度值。
9.在一些实施例中，所述装置包括：处理器和存储有程序指令的存储器，上述处理器被配置为在执行上述程序指令时，执行上述的用于培养箱光照调节的方法。
10.在一些实施例中，所述培养箱包括：上述的用于培养箱光照调节的装置。
11.在一些实施例中，所述存储介质存储有程序指令，上述程序指令在运行时，执行上
述的用于培养箱光照调节的方法。
12.本公开实施例提供的用于培养箱光照调节的方法及装置、培养箱、存储介质，可以实现以下技术效果：
13.接收用户设定的目标光照强度值，并对目标光照强度值进行修正，得到光照强度修正值。最后根据光照强度修正值和箱内当前光照强度调整光照强度设定值，使箱内的光照强度达到目标光照强度值。通过修正用户设定的目标光照强度，能够修正培养箱的光照强度设定值与箱内实际光照强度之间的误差，从而能够使光照强度设定值与光照强度实际值呈线性关系，使光照强度的调节更加精确，提高了培养箱的培养效果。
14.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
15.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：
16.图1是本公开实施例提供的一个用于培养箱光照调节的方法的示意图；
17.图2是本公开实施例提供的另一个用于培养箱光照调节的方法的示意图；
18.图3是本公开实施例提供的另一个用于培养箱光照调节的方法的示意图；
19.图4是本公开实施例提供的另一个用于培养箱光照调节的方法的示意图；
20.图5是本公开实施例提供的另一个用于培养箱光照调节的方法的示意图；
21.图6是本公开实施例提供的一个用于培养箱光照调节的装置的示意图。
具体实施方式
22.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
23.本公开实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开实施例的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
24.除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
25.本公开实施例中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，a/b表示：a或b。
26.术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，表示：a或b，或，a和b这三种关系。
27.术语“对应”可以指的是一种关联关系或绑定关系，a与b相对应指的是a与b之间是一种关联关系或绑定关系。
28.本公开实施例提供一种用于培养箱光照调节的方法。如图1所示，该方法包括：
29.s01，培养箱接收用户设定的目标光照强度值。
30.s02，培养箱对目标光照强度值进行修正，得到光照强度修正值。
31.s03，培养箱根据光照强度修正值和箱内当前光照强度调整光照强度设定值，使箱内的光照强度达到目标光照强度值。
32.采用本公开实施例提供的用于培养箱光照调节的方法，接收用户设定的目标光照强度值，并对目标光照强度值进行修正，得到光照强度修正值。最后根据光照强度修正值和箱内当前光照强度调整光照强度设定值，使箱内的光照强度达到目标光照强度值。通过修正用户设定的目标光照强度，能够修正培养箱的光照强度设定值与箱内实际光照强度之间的误差，从而能够使光照强度设定值与光照强度实际值呈线性关系，使光照强度的调节更加精确，提高了培养箱的培养效果。
33.本公开实施例提供一种用于培养箱光照调节的方法。如图2所示，该方法包括：
34.s01，培养箱接收用户设定的目标光照强度值。
35.s21，培养箱将目标光照强度作为光照强度实际值输入设定的光照算法，计算得到光照强度修正值。
36.s03，培养箱根据光照强度修正值和箱内当前光照强度调整光照强度设定值，使箱内的光照强度达到目标光照强度值。
37.采用本公开实施例提供的用于培养箱光照调节的方法，培养箱将目标光照强度作为光照强度实际值输入设定的光照算法，计算得到光照强度修正值。通过将光照强度实际值输入设定的光照算法，使培养箱能够自动通过光照算法对光照强度实际值进行修正，从而得到更加精确的光照强度设定值，使光照调节更加准确。
38.可选地，光照算法为：f(x)＝ax4+bx3+cx2+dx+e；其中，a、b、c、d和e均为常数，f(x)为光照强度修正值，x为光照强度实际值。
39.其中，光照算法与培养箱当前的光照类型相对应，光照类型包括：白光、红光和紫外。
40.这样，培养箱将目标光照强度作为光照强度实际值输入设定的光照算法，通过上述拟合方程即能够计算得到光照强度修正值，并根据计算得到的光照强度修正值调整光照强度设定值，能够使光照调节更加准确。
41.可选地，培养箱按照如下方法确定f(x)＝ax4+bx3+cx2+dx+e，包括：培养箱按照设定步长调节光源的电压，得到光照强度实际值与光照强度设定值的对应关系的样本数据；培养箱根据样本数据，通过最小二乘法确定对应的光照算法。
42.这样，培养箱按照设定步长调节光源的电压得到光照强度实际值与光照强度设定值的对应关系的样本数据，并根据样本数据，通过最小二乘法确定对应的光照算法。针对培养箱的样本数据，确定光照算法，能够使光照算法与培养箱的具体情况相匹配。例如，与培养箱的使用时间、设备型号、所处环境，以及培养箱内各器件的使用情况相匹配。从而使培养箱能够更加精准的调节光照强度。而通过最小二乘法确定光照算法，更能减少光照强度实际值与光照强度设定值之间的调节误差，从而使光照强度能够按照光照算法进行精确调节。
43.可选地，培养箱根据样本数据，通过最小二乘法确定对应的光照算法，包括：
44.培养箱设定初始方程为f(x)＝ax4+bx3+cx2+dx+e；
45.培养箱通过最小二乘法对初始方程进行变换，得到∈＝∑(f(xi)-yi)2＝∑(ax4+
bx3+cx2+dx+e-yi)2；
46.培养箱计算及并将初始方程确定为对应的光照算法；
47.其中，x为光照强度实际值，f(x)为光照强度修正值，y为光照强度设定值，a、b、c、d和e均为常数，i为正整数，用于表示个数。
48.这样，通过最小二乘法确定光照算法，更能减少光照强度实际值与光照强度设定值之间的调节误差，从而使光照强度能够按照光照算法进行精确调节。
49.可选地，在培养箱的光照为白光的情况下，a》0、b《0、c》0、d》0、e《0。其中，a的取值范围为[0.0025，0.0035]，具体可以为0.0025、0.0031、0.0035。b的取值范围为[-0.0330，-0.0325]，具体可以为-0.0325、-0.0328、-0.0330。c的取值范围为[0.1285，0.1290]，具体可以为0.1285、0.1286、0.1290。d的取值范围为[0.0533，0.0537]，具体可以为0.0533、0.0535、0.0537。e的取值范围为[-0.2645，-0.2641]，具体可以为-0.2641、-0.2642、-0.2645。
[0050]
可选地，在培养箱的光照为红光且光照强度修正值小于设定阈值的情况下，a》0、b《0、c》0、d《0、e《0。其中，a的取值范围为[0.0040，0.0045]，具体可以为0.0040、0.0041、0.0045。b的取值范围为[-0.0370，-0.0365]，具体可以为-0.0365、-0.0367、-0.0370。c的取值范围为[0.3483，0.3487]，具体可以为0.3483、0.3485、0.3487。d的取值范围为[-0.0832，-0.0827]，具体可以为-0.0827、-0.0829、-0.0832。e的取值范围为[-0.2865，-0.2861]，具体可以为-0.2861、-0.2864、-0.2865。可选地，在培养箱的光照为红光且光照强度修正值大于或者等于设定阈值的情况下，a《0、b《0、c》0、d《0、e《0。其中，a的取值范围为[-0.0035，-0.0030]，具体可以为-0.0030、-0.0031、-0.0035。b的取值范围为[-0.0120，-0.0115]，具体可以为-0.0115、-0.0117、-0.0120。c的取值范围为[0.210，0.215]，具体可以为0.210、0.213、0.215。d的取值范围为[-0.0540，-0.0535]，具体可以为-0.0540、-0.0537、-0.0535。e的取值范围为[-0.167，-0.163]，具体可以为-0.167、-0.165、-0.163。
[0051]
这样，在培养箱的光照为白光的情况下，光照强度实际值与光源的控制电流对应控制曲线为正相关的关系。并且，光照强度实际值随着电流增加呈现先快后慢的上升趋势，仅在接近电流阈值的情况下，才呈现下降趋势。因此，在培养箱的光照为白光的情况下，设定a》0、b《0、c》0、d》0、e《0，能够精准的还原光照强度实际值随着电流变化而变化的趋势，从而使光照强度的调节更加精确。在培养箱的光照为红光的情况下，光照强度实际值与光源的控制电流对应控制曲线先呈现先快后慢的上升趋势，接着呈现先快后慢的下降趋势。因此，在培养箱的光照为红光的情况下，光照算法分为两部分。在光照强度修正值小于设定阈值的部分时，即电流小于电流阈值时，a》0、b《0、c》0、d《0、e《0。在光照强度修正值大于或者等于设定阈值的部分时，即电流大于或者等于电流阈值时a《0、b《0、c》0、d《0、e《0。通过两部分分别执行不同的光照算法，能够精准的还原光照为红光时光照强度实际值随着电流变化而变化的趋势，从而使光照强度的调节更加精确。
[0052]
本公开实施例提供一种用于培养箱光照调节的方法。如图3所示，该方法包括：
[0053]
s01，培养箱接收用户设定的目标光照强度值。
[0054]
s02，培养箱对目标光照强度值进行修正，得到光照强度修正值。
[0055]
s31，培养箱将光照强度修正值作为光照强度设定值。
[0056]
s32，培养箱检测当前光照强度值。
[0057]
s33，培养箱在当前光照强度值与目标光照强度值的差值大于设定阈值的情况下，通过比例-积分-微分pid控制算法调节光照强度设定值。
[0058]
采用本公开实施例提供的用于培养箱光照调节的方法，培养箱将光照强度修正值作为光照强度设定值，并检测当前光照强度值。在当前光照强度值与目标光照强度值的差值大于设定阈值的情况下，通过比例-积分-微分pid控制算法调节光照强度设定值。通过将光照强度实际值修正后的光照强度修正值作为培养箱输入的光照强度设定值，能够减少光照强度实际值与光照强度设定值之间的误差，使培养箱输入的光照强度设定值为能够真正使培养箱达到目标光照强度值的设定量。从而使培养箱当前的光照强度达到用户设定的目标光照强度值，提高了光照调节的准确性。此外，随着时间推移，led光源存在着强度衰减的问题，导致光照强度实际值会随着时间推移不符合用户设定的目标光照强度值。因此，培养箱在当前光照强度值与目标光照强度值的差值大于设定阈值的情况下，通过比例-积分-微分pid控制算法调节光照强度设定值，从而调节光源的光照强度，以对光照强度的衰减进行补偿。这样，能够使光照强度衰减后仍然能够恢复至用户设定的目标光照强度值，提高了光照强度调节的准确性。
[0059]
本公开实施例提供一种用于培养箱光照调节的方法。如图4所示，该方法包括：
[0060]
s01，培养箱接收用户设定的目标光照强度值。
[0061]
s02，培养箱对目标光照强度值进行修正，得到光照强度修正值。
[0062]
s31，培养箱将光照强度修正值作为光照强度设定值。
[0063]
s32，培养箱检测当前光照强度值。
[0064]
s41，培养箱在当前光照强度值与目标光照强度值的差值大于设定阈值的情况下，通过pid控制算法，确定光照强度调节值。
[0065]
s42，培养箱通过光照强度调节值，对光照强度设定值进行修正。
[0066]
采用本公开实施例提供的用于培养箱光照调节的方法，培养箱在当前光照强度值与目标光照强度值的差值大于设定阈值的情况下，此时，当前光照强度值与目标光照强度值差距较大，不符合精确调节的误差允许范围之内。因此，培养箱通过pid控制算法，确定光照强度调节值，并通过光照强度调节值，对光照强度设定值进行修正。这样能够使培养箱的光照强度实际值按照设定的pid调节周期不断地向目标光照强度值进行调节，直至恢复至用户设定的目标光照强度值。
[0067]
本公开实施例提供一种用于培养箱光照调节的方法。如图5所示，该方法包括：
[0068]
s01，培养箱接收用户设定的目标光照强度值。
[0069]
s02，培养箱对目标光照强度值进行修正，得到光照强度修正值。
[0070]
s31，培养箱将光照强度修正值作为光照强度设定值。
[0071]
s32，培养箱检测当前光照强度值。
[0072]
s51，培养箱在当前光照强度值与目标光照强度值的差值大于设定阈值的情况下，计算
△
f＝kp*
△
t+ki*tc。
[0073]
s42，培养箱通过光照强度调节值，对光照强度设定值进行修正。
[0074]
其中，
△
f为光照强度调节值，
△
t为目标光照强度值与当前光照强度值的差值，tc
为累计的
△
t之和，kp为比例计算系数，ki为积分计算系数。
[0075]
采用本公开实施例提供的用于培养箱光照调节的方法，培养箱在当前光照强度值与目标光照强度值的差值大于设定阈值的情况下，计算
△
f＝kp*
△
t+ki*tc。通过比例计算系数对目标光照强度值与当前光照强度值的差值进行修正得到比例项，通过积分系数对累计的
△
t之和进行修正得到积分项。在光照强度调节初期，比例项起较大作用，起到对光照强度进行快速调节的作用。当培养箱的当前光照强度值接近目标光照强度值时，比例项不再继续起作用，这时候积分项起作用。积分项可理解为是积分计算系数乘以误差的累积，随着调节时间越长，积分项越大。因此，在光照强度调节的后半阶段，主要靠积分项来进行调整，以最终达到目标光照强度值。从而实现对光照强度的精准调节，减少了光照强度衰减带来的误差影响。
[0076]
其中，培养箱为一种光照培养箱，包括主控板、led光源板、电流调节模块、电压调节模块和光照传感器。led光源板为恒流源控制，主控板电路是根据电压控制电流，并通过电流调节led光源板的光照强度。光照传感器采集当前的光照强度传输至主控板，主控板根据当前的光照强度通过电流影响led光源板的光照强度控制，从而形成闭环控制。其中，led光源板由0-5a/24v电压输出的电源孔子控制，该电源是由0-10v的模拟电源控制，主控板可以将用户设定的目标光照强度值转换为模拟值，即光照强度设定值，并将光照强度设定值发送至电压调节模块，从而控制电流调节模块输出对应电流控制led光源板的光照强度。
[0077]
结合图6所示，本公开实施例提供一种用于培养箱光照调节的装置，包括处理器(processor)100和存储器(memory)101。可选地，该装置还可以包括通信接口(communication interface)102和总线103。其中，处理器100、通信接口102、存储器101可以通过总线103完成相互间的通信。通信接口102可以用于信息传输。处理器100可以调用存储器101中的逻辑指令，以执行上述实施例的用于培养箱光照调节的方法。
[0078]
此外，上述的存储器101中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0079]
存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中用于培养箱光照调节的方法。
[0080]
存储器101可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。
[0081]
本公开实施例提供了一种培养箱，包含光照装置，以及上述的用于培养箱光照调节的装置。
[0082]
本公开实施例提供了一种存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行上述用于培养箱光照调节的方法。
[0083]
上述的存储介质可以是暂态存储介质，也可以是非暂态存储介质。
[0084]
本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介
质可以是非暂态存储介质，包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
[0085]
以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。
[0086]
本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。所述技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。所述技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0087]
本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品(包括但不限于装置、设备等)，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0088]
附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、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。在有些作为替换的实现中，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，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个连续的操作或步骤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，这可以依所涉及的功能而定。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。