一种同时实现灯光强调整与光通信的编码方法及系统与流程

本发明涉及植物工厂，特别是涉及一种同时实现灯光强调整与光通信的编码方法及系统。

背景技术：

1、植物工厂技术作为最新的一种农业种植方案之一，已经从传统的自然生态束缚中脱离出来，成为现代农业发展的高级模式。利用植物工厂可以很好的解决传统农业种植过程中受土地、气候等影响作物生长的问题。在植物工厂中光照环境是植物生长所需的所有环境因子中最复杂、最难调节的。使用人工光源，通过植物补光技术可为植物提供更合适的光照环境，对植物生长过程中的光合作用、形态建成和物质代谢有着关键的影响。除此之外植物工厂中的环境数据对整个植物的生长周期提供合适的生长“配方”，快速、无电磁干扰的对植物生长环境参数采集同样是植物生长的关键。在植物工厂中，光照参数中光照强度是最为直观的因子，光照强度对植物生长起决定性作用。对于绝大多数植物而言，它们的光合作用效率一般与光照强度呈现正相关状态，直到光照强度到达光饱和点。植物工厂中的人工光源多采用led光源，多种光波长(390nm～780nm)的单色led芯片搭配的方式构成植物生长所需要的光谱。利用可见光波段(380nm～760nm)作为信息载体的光通信技术方案具有低碳、接近零通信损耗、电磁干扰等优势，在植物工厂中，可利用植物生长灯作为信息载体，完成植物生长环境参数采集。

2、虽然当前的人工光源在植物工厂中的应用有很多优势，但是通常只能光强调节适配植物生存或者采用光通信技术下发环境采集指令，这两种模式功能相对单一，不能同时实现光强调节与环境参数采集光通信指令同步进行的技术需求，应用场景受到了很大的限制。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种同时实现灯光强调整与光通信的编码方法及系统，以同时实现光强调节与环境参数采集光通信指令的生成。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明提供一种同时实现灯光强调整与光通信的编码方法，所述编码方法包括如下步骤：

4、采用pwm波对设置在植物工厂内的led灯的光强进行控制，并调整pwm波的占空比，使植物工厂中的环境光强与植物光配方中的目标光强一致，将调整后的pwm波作为目标pwm波；

5、生成目标pwm波编码；

6、对环境参数采集光通信指令进行编码，并插入调光符，获得数据采集指令帧；

7、对所述目标pwm波编码和所述数据采集指令帧进行组帧，获得光通信二次编码；

8、基于所述光通信二次编码所表征的信号对所述led灯的光强进行控制，并调整光通信二次编码中的调光符，使植物工厂中的环境光强与植物光配方中的目标光强一致，获得调光符调整后的光通信二次编码。

9、可选的，所述生成目标pwm波编码，之前还包括：

10、对所述目标pwm波进行重新分配，使重新分配后的pwm波与所述目标pwm波的占空比一致，且重新分配后的pwm波的频率为所述目标pwm波的频率的预设倍数，所述预设倍数大于1。

11、可选的，所述对环境参数采集光通信指令进行编码，并插入调光符，获得数据采集指令帧，具体包括：

12、对环境参数采集光通信指令进行8b/10b编码，获得环境参数采集光通信指令编码；

13、在环境参数采集光通信指令编码后插入调光符，并进行交织编码；

14、对交织编码后的数据进行构造，获得数据采集指令帧。

15、可选的，所述对所述目标pwm波编码和所述数据采集指令帧进行组帧，获得光通信二次编码，具体包括：

16、对目标pwm波编码中为“1”的比特位，选择控制信息为“00000000”的数据采集指令帧进行组帧，对目标pwm波编码中为“0”的比特位，选择控制信息为“00000001”的数据采集指令帧进行组帧；所述控制信息用于表征调光符的状态，当数据采集指令帧中的控制信息为“00000000”时，所述数据采集指令帧中的调光符全为“1”，当数据采集指令帧中的控制信息为“000000001”时，所述数据采集指令帧中的调光符不全为“1”。

17、可选的，调整光通信二次编码中的调光符的方式为：

18、当环境光强大于目标光强时，则将控制信息为“000000001”的光通信二次编码中的预设个数的值为“1”的调光符调整为值为“0”调光符；

19、当环境光强小于目标光强时，则将控制信息为“000000001”的光通信二次编码中的预设个数的值为“0”的调光符调整为值为“1”调光符。

20、一种同时实现灯光强调整与光通信的编码系统，所述编码系统应用于上述的编码方法，所述编码系统包括：

21、一次光强调整模块，用于采用pwm波对设置在植物工厂内的led灯的光强进行控制，并调整pwm波的占空比，使植物工厂中的环境光强与植物光配方中的目标光强一致，将调整后的pwm波作为目标pwm波；

22、一次编码模块，用于生成目标pwm波编码；

23、数据采集指令帧获取模块，用于对环境参数采集光通信指令进行编码，并插入调光符，获得数据采集指令帧；

24、二次编码模块，用于对所述目标pwm波编码和所述数据采集指令帧进行组帧，获得光通信二次编码；

25、二次光强调整模块，用于基于所述光通信二次编码所表征的信号对所述led灯的光强进行控制，并调整光通信二次编码中的调光符，使植物工厂中的环境光强与植物光配方中的目标光强一致，获得调光符调整后的光通信二次编码。

26、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的编码方法。

27、一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的编码方法。

28、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

29、本发明实施例提供一种同时实现灯光强调整与光通信的编码方法及系统，所述编码方法包括如下步骤：采用pwm波对设置在植物工厂内的led灯的光强进行控制，并调整pwm波的占空比，使植物工厂中的环境光强与植物光配方中的目标光强一致，将调整后的pwm波作为目标pwm波；生成目标pwm波编码；对环境参数采集光通信指令进行编码，并插入调光符，获得数据采集指令帧；对所述目标pwm波编码和所述数据采集指令帧进行组帧，获得光通信二次编码；基于所述光通信二次编码所表征的信号对所述led灯的光强进行控制，并调整光通信二次编码中的调光符，使植物工厂中的环境光强与植物光配方中的目标光强一致，获得调光符调整后的光通信二次编码。本发明设计的对目标pwm波编码和所述数据采集指令帧进行二次编码，然后对二次编码后的led灯光强信息进行光配方检测，重新插入调光符，调光符调整后的光通信二次编码，不仅能够控制led灯的光强，使环境光强与目标光强一致，还可由led灯光完成环境参数采集光通信指令的调制，从而在植物工厂中通过编码的方法同时实现植物生长灯光强调节与下发环境参数采集光通信指令的功能。