一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，包含LED燈組、二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器、調制式熒光檢測儀、微控制器模塊、可編程恒流源、時鐘單元、顯示單元；所述二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器分別與調制式熒光檢測儀連接，所述調制式熒光檢測儀、可編程恒流源與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過可編程恒流源連接LED燈組，所述二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器實時檢測植物生長環(huán)境參數(shù)信息，同時上傳至調制式熒光檢測儀分析計算出植物生長所需光源的亮度和光顏色比例，微控制器模塊根據(jù)調制式熒光檢測儀的計算結果控制可編程恒流源驅動LED燈組。
【專利說明】—種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動態(tài)補光系統(tǒng)，尤其涉及一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，屬于控制領域。

【背景技術】
[0002]光合作用是是生物界所有物質代謝和能量的物質基礎，植物在光合作用的原初反映，將吸收光能是以較大的熒光方式釋放的，因此葉綠素熒光與光合作用有著十分密切的關系。近30年來，LED人工光源在設施園藝、植物設施栽培、太空農業(yè)中的研究已經在全世界范圍內引起廣泛關注。通過不同光質對草莓、蘭花等植物的研究結果表明，紅光對植物形態(tài)、調節(jié)株高具有重要的影響，對葉片的生長過程會有促進作用，植物的葉、莖與葉柄會伸長，但葉綠素含量較低，生長指標和干物質積累也會降低。藍光對光合作用的調控作用主要集中在氣孔的開啟、葉綠體的分化以及調節(jié)光合作用酶的活性等。POSPA等研究發(fā)現(xiàn)在單色藍光LED作用下，葉綠素含量最高，葉片氣孔數(shù)最多。目前，在復合光譜對植物光合生理特性的研究中，紅藍光LED組合對植物的生長發(fā)育過程能產生積極影響，由于單色光處理，因此該系統(tǒng)以紅藍光組合作為番茄生長的輔助光源。通過軟件對上位機、可編程電源控制的LED陣列以及MINIPAM調制熒光儀進行閉環(huán)控制，分析在何種光照條件下最有利于番茄的生長。
[0003]植物都需要陽光的照射才能生長的更加茂盛。光對植物生長的作用是促進植物葉綠素吸收二氧化碳和水等養(yǎng)份，合成碳水化合物。但現(xiàn)代科學可以讓植物在沒有太陽的地方更好地生長，人們掌握了植物對太陽需要的內在原理，就是葉片的光合作用，在葉片光合作用時需要外界光子的激發(fā)才可完成整個光合過程，太陽光線就是光子激發(fā)的一過供能過程。人為的創(chuàng)造光源也同樣可以讓植物完成光合過程，現(xiàn)代園藝或者植物工廠內都結合了補光技術或者完全的人工光技術?？茖W家發(fā)現(xiàn)不同波長的光線對于植物光合作用的影響是不同的，植物光合作用需要的光線，波長在400-700nm左右。400_500nm(藍色)的光線以及610-720nm (紅色)對于光合作用貢獻最大。藍色(470nm)和紅色(630nm)的LED,剛好可以提供植物所需的光線，因此，LED植物燈，比較理想的選擇就是使用這兩種顏色組合。在視覺效果上，紅藍組合的植物燈呈現(xiàn)粉紅色。藍色光能促進綠葉生長；紅色光有助于開花結果和延長花期。
[0004]例如申請?zhí)枮椤?01210117705.2”的一種仿生態(tài)的植物生長補光LED光源領域，具體涉及LED植物生長光源是包括基板、LED晶片和透明膠體，LED晶片和透明膠體設在基板上，透明膠體包覆在LED晶片上，在透明膠體內均勻分布有彩色熒光粉，該光源是由同時發(fā)射藍光和紅光的LED組成，或由藍紫光LED和紅橙光LED組合而成，其發(fā)光光譜是位于380nm-500nm藍紫光區(qū)和580nm-700nm的紅橙光區(qū)，且發(fā)射峰位置可調，該光譜與植物的光合作用吸收光譜非常吻合，將封裝好的LED組裝成照明燈具用于農業(yè)，不僅能明顯提高作物產量，而且能縮短作物生長周期、改善作物品質，且該光源具有節(jié)能、環(huán)保、耐用、使用壽命長等優(yōu)點，具有巨大的應用價值和市場前景。
[0005]又如申請?zhí)枮椤?01210303180.1”的一種LED植物促生長系統(tǒng)，該發(fā)明通過采用驅動電源、LED光板、采樣模塊、存儲模塊、計算模塊、控制模塊，實現(xiàn)對植物生長環(huán)境光照的信息采集，并與存儲在存儲模塊中的不同植物在不同生長周期所需的光源信息進行對比和計算，根據(jù)計算結果由控制模塊控制LED光板上不同的LED光源，對植物的生長環(huán)境進行科學補光，從而促進植物的快速生長，采用該發(fā)明即使是在無太陽光照的晚上或者太陽光照嚴重不足的陰、雨、雪、霧等天氣，都能為植物提供光合作用所需的光。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對【背景技術】的不足提供了一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，其結構簡單，且能夠根據(jù)植物的生長狀態(tài)自動控制LED燈組提供植物所需最佳光亮和光顏色比例的動態(tài)補光系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，包含LED燈組、二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器、調制式熒光檢測儀、微控制器模塊、可編程恒流源、時鐘單元、顯示單元；所述二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器分別與調制式熒光檢測儀連接，所述調制式熒光檢測儀、時鐘單元、顯示單元分別與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過可編程恒流源連接LED燈組，所述二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器實時檢測植物生長環(huán)境參數(shù)信息，同時上傳至調制式熒光檢測儀分析計算出植物生長所需光源的亮度和光顏色比例，微控制器模塊根據(jù)調制式熒光檢測儀的計算結果控制可編程恒流源驅動LED燈組。
[0008]作為本發(fā)明一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，所述LED燈組包含多個均勻排列的LED燈。
[0009]作為本發(fā)明一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，該系統(tǒng)包含一時鐘單元，用于設置LED燈組補光時間。
[0010]作為本發(fā)明一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，該系統(tǒng)還包含一顯示單元，用于實時顯示調制式熒光檢測儀分析計算出植物生長所需光源的亮度和最佳紅藍光比例。
[0011]作為本發(fā)明一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，所述微控制器t旲塊為AVR系列單片機。
[0012]作為本發(fā)明一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)的進一步優(yōu)選方案，所述相鄰LED燈間距為10mm。
[0013]本發(fā)明采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果:
1、本發(fā)明結構簡單、易于實現(xiàn)；
2、采用調制式熒光檢測儀實時計算分析植物生長所所需的最佳光亮和光顏色比例；
3、采用可編程恒流源實時控制LED燈組的輸出電流和光顏色比例；
4、能夠根據(jù)植物的生長狀態(tài)自動控制LED燈組提供植物所需最佳光亮和光顏色比例。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結構原理圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明:
如圖1所示，一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，包含LED燈組、二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器、調制式熒光檢測儀、微控制器模塊、可編程恒流源、時鐘單元、顯示單元；所述二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器分別與調制式熒光檢測儀連接，所述調制式熒光檢測儀、時鐘單元、顯示單元分別與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過可編程恒流源連接LED燈組，所述二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器實時檢測植物生長環(huán)境參數(shù)信息，同時上傳至調制式熒光檢測儀分析計算出植物生長所需光源的亮度和光顏色比例，微控制器模塊根據(jù)調制式熒光檢測儀的計算結果控制可編程恒流源驅動LED燈組。
[0016]其中，所述LED燈組包含多個均勻排列的LED燈，該系統(tǒng)包含一時鐘單元，用于設置LED燈組補光時間，該系統(tǒng)還包含一顯示單元，用于實時顯示調制式熒光檢測儀分析計算出植物生長所需光源的亮度和最佳紅藍光比例，所述微控制器模塊為AVR系列單片機，所述相鄰LED燈間距為10mm。
[0017]AVR單片機具有預取指令功能，即在執(zhí)行一條指令時，預先把下一條指令取進來，使得指令可以在一個時鐘周期內執(zhí)行；多累加器型，數(shù)據(jù)處理速度快；AVR單片機具有32個通用工作寄存器，相當于有32條立交橋，可以快速通行；中斷響應速度快。AVR單片機有多個固定中斷向量入口地址，可快速響應中斷；AVR單片機耗能低。對于典型功耗情況，TOT關閉時為ΙΟΟηΑ，更適用于電池供電的應用設備；有的器件最低1.8 V即可工作；AVR單片機保密性能好。
[0018]利用基于AVR系列的單片機環(huán)境因子監(jiān)控模塊實時監(jiān)測植物生長環(huán)境，把傳感器得到的環(huán)境因子傳送給調制式熒光檢測儀，當溫室內光照不足時，上位機啟動MINIPAM并得到熒光參數(shù)返回值，計算需要補光的光強和合適的光顏色組合比例，分別下達LED燈組工作電流值命令給與COMl通信的JBP-7510型可編程恒流源，下達LED燈組顏色比例命令給微控制器模塊。該系統(tǒng)完成了 24小時熒光參數(shù)的監(jiān)控。根據(jù)實際需要，以LED燈組光源為基礎，根據(jù)單色LED及組合LED光源對植物的作用過程，設計適宜植物不同生長階段的LED組合配比參數(shù)，并通過最佳LED光源的設計，利用LED輸出光強與熒光參數(shù)之間的關系，實時將最佳匹配的光源信息及光照周期輸入到計算機系統(tǒng)，計算機根據(jù)所有采集上來的熒光參數(shù)和環(huán)境因子信息指導動態(tài)輸出，實現(xiàn)動態(tài)補光系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要針對北方溫室低溫弱光的特點，以番茄為研究對象，在低溫弱光下的補光方式，并確立在最佳光源下、不同生長時期、不同環(huán)境參數(shù)影響下的植物生長控制模型。
[0019]本【技術領域】技術人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0020]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內。上面結合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以再不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權利要求】
1.一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，其特征在于:包含LED燈組、二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器、調制式熒光檢測儀、微控制器模塊、可編程恒流源、時鐘單元、顯示單元；所述二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器分別與調制式熒光檢測儀連接，所述調制式熒光檢測儀、可編程恒流源與微控制器模塊連接，所述微控制器模塊通過可編程恒流源連接LED燈組，所述二氧化碳傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器實時檢測植物生長環(huán)境參數(shù)信息，同時上傳至調制式熒光檢測儀分析計算出植物生長所需光源的亮度和光顏色比例，微控制器模塊根據(jù)調制式熒光檢測儀的計算結果控制可編程恒流源驅動LED燈組。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，其特征在于:所述LED燈組包含多個均勻排列的LED燈。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包含一時鐘單元，用于設置LED燈組補光時間。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)還包含一顯示單元，用于實時顯示調制式熒光檢測儀分析計算出植物生長所需光源的亮度和最佳紅藍光比例。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，其特征在于:所述微控制器模塊為AVR系列單片機。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種運用于溫室中的植物生長動態(tài)補光系統(tǒng)，其特征在于:所述相鄰LED燈間距為10mm。
【文檔編號】A01G9/20GK104472247SQ201410675448
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權日:2014年11月21日
【發(fā)明者】朱杰 申請人:無錫科思電子科技有限公司