一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)高度的調(diào)光系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及植物培養(yǎng)調(diào)光系統(tǒng)，具體是一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)高度的調(diào)光系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光環(huán)境是植物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的重要物理環(huán)境因素之一，通過(guò)光強(qiáng)和光質(zhì)調(diào)節(jié)，控制植株形態(tài)建成是設(shè)施栽培領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)；led(發(fā)光二極管)植物生長(zhǎng)燈是一種以led為發(fā)光體，滿足植物光合作用所需光照條件的人造光源。在缺少日光的環(huán)境，這種燈具可充當(dāng)日光，使植物能夠正常或者更好地生長(zhǎng)發(fā)育，提高生產(chǎn)。

現(xiàn)有的led燈植物培養(yǎng)一般僅提供固定的光強(qiáng)和光質(zhì)比，較先進(jìn)的方式是按植物的生長(zhǎng)周期提供相應(yīng)的光強(qiáng)和光質(zhì)比，但未考慮植物生長(zhǎng)過(guò)程中高度變化的因素，且光強(qiáng)和光質(zhì)的設(shè)置大多依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，缺乏精準(zhǔn)性和自適應(yīng)性。cn105652923a一種基于機(jī)器視覺(jué)的自適應(yīng)植物培養(yǎng)調(diào)光控制系統(tǒng)，考慮了植物生長(zhǎng)過(guò)程中高度變化的因素，通過(guò)ccd工業(yè)相機(jī)采集植物圖像進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，使轉(zhuǎn)換后的植物圖像的坐標(biāo)與圖像處理與分析單元中所設(shè)定的坐標(biāo)系相匹配，以建立植物的高度坐標(biāo)系。通過(guò)圖像處理與分析模塊得到植物實(shí)際的平均高度，最后通過(guò)自適應(yīng)調(diào)光控制模塊獲得植物高度與光強(qiáng)和光質(zhì)比的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)led板燈的目的。

但是，該調(diào)光控制系統(tǒng)通過(guò)ccd工業(yè)相機(jī)采集植物圖像，通過(guò)圖像處理與分析模塊得到植物實(shí)際的平均高度，為單點(diǎn)，植物高度與光強(qiáng)和光質(zhì)比的對(duì)應(yīng)關(guān)系不精準(zhǔn)。另外，采用ccd工業(yè)相機(jī)和圖像處理與分析模塊，設(shè)備成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)高度的調(diào)光系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可獲得植物生長(zhǎng)時(shí)期每天、每個(gè)點(diǎn)的精準(zhǔn)高度，對(duì)每一個(gè)點(diǎn)都可以智能調(diào)控，對(duì)光強(qiáng)和光質(zhì)的調(diào)節(jié)更加精準(zhǔn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)高度的調(diào)光系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、光源面板，以及設(shè)置在光源面板上的多個(gè)led燈及其驅(qū)動(dòng)器，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是：光源面板上還設(shè)有白光接收器、綠光接收器；系統(tǒng)還包括選擇模塊、類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊、控制模塊和pwm調(diào)光模塊；

所述白光接收器、綠光接收器分別與選擇模塊連接；選擇模塊、類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊、控制模塊、pwm調(diào)光模塊依次連接；

所述控制模塊還與計(jì)算機(jī)和pwm調(diào)光模塊連接；

所述led燈包括紅光led燈、白光led燈、藍(lán)光led燈和紫光led燈；每種顏色的led燈都各自由一路led驅(qū)動(dòng)器輸出的pwm脈沖信號(hào)獨(dú)立進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；

所述紅光led驅(qū)動(dòng)器、白光led驅(qū)動(dòng)器、藍(lán)光led驅(qū)動(dòng)器的輸入端電連接pwm調(diào)光模塊；

所述植物種植區(qū)域采用白色種植板做底板，利用白光led燈照射種植區(qū)域，白光接收器接收植物表面反射回來(lái)的光，作為測(cè)試光源與反射關(guān)系數(shù)；

初始種植植物邊緣部分的光只有種植板的反射光，白光接收器接收后通過(guò)類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)為電壓訊號(hào)，電壓訊號(hào)通過(guò)控制模塊傳給計(jì)算機(jī)，將此設(shè)定為基礎(chǔ)值；

白光led燈照射種植區(qū)域，植物生長(zhǎng)后，綠光接收器接收植物表面反射回來(lái)的綠光，通過(guò)類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)為電壓訊號(hào)，電壓訊號(hào)通過(guò)控制模塊傳給計(jì)算機(jī)；

植物生長(zhǎng)高度不同，接收的綠光強(qiáng)度會(huì)改變，計(jì)算機(jī)比較白光接收器與綠光接收器的電壓值，判斷植物生長(zhǎng)高度并適度調(diào)整led燈的pwm，再通過(guò)計(jì)算機(jī)傳送到pwm調(diào)光模塊控制相對(duì)應(yīng)的led燈的光強(qiáng)和光質(zhì)比。

所述選擇模塊判斷并選擇植物反射出來(lái)的光所感應(yīng)的電磁波波長(zhǎng)的顏色。

所述白光接收器和綠光接收器接收的電壓數(shù)值在0-5v時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊轉(zhuǎn)為電壓訊號(hào)。

所述光接收器根據(jù)待監(jiān)測(cè)植物的表面顏色來(lái)選擇，以配合不同的植物生長(zhǎng)，可選用白光接收器、綠光接收器、紅光接收器、黃光接收器等，為現(xiàn)有技術(shù)。

所述紅光led燈、白光led燈、藍(lán)光led燈和紫光led燈在光源面板的排列方式依據(jù)植物種植面積，以白光led燈為中心，圍繞中心按同心圓方式等間距排列于光源面板，紅光led燈分布于光源面板800-1800顆/m²，藍(lán)光led燈100-300顆/m²，白光led燈50-200顆/m²，紫光led燈2-10顆/m²，光傳感器10-20顆/m²。

所述紅光led燈波長(zhǎng)在630-680nm、smd高功率或lamp、單顆功率為0.2w-2w；藍(lán)光led燈波長(zhǎng)在450-500nm、smd高功率或lamp、單顆功率為0.2w-2w；紫光led燈波長(zhǎng)在250-330nm、smd高功率或lamp、單顆功率為0.2w-2w，白光led燈在5000k-7000k色溫區(qū)間、smd高功率或lamp、單顆功率為0.2w-2w。

光接收器的收光范圍200-800nm波長(zhǎng)。

本發(fā)明調(diào)光系統(tǒng)，根據(jù)植物生長(zhǎng)過(guò)程中高度變化的因素，利用光射入物體表面，會(huì)反射出不同波長(zhǎng)的特性，采用光接收器對(duì)植物的生長(zhǎng)高度隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，再通過(guò)辨識(shí)光接收器的強(qiáng)度變化，精準(zhǔn)獲得植物的生長(zhǎng)高度，最后根據(jù)植物生長(zhǎng)的不同高度智能調(diào)節(jié)led燈的光強(qiáng)和光質(zhì)比。通過(guò)該系統(tǒng)可獲得植物生長(zhǎng)時(shí)期每天、每個(gè)點(diǎn)的精準(zhǔn)高度，對(duì)每一個(gè)點(diǎn)都可以智能調(diào)控，對(duì)光強(qiáng)和光質(zhì)的調(diào)節(jié)更加精準(zhǔn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明調(diào)光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明調(diào)光系統(tǒng)中白光和綠光接收器辨識(shí)植物不同生長(zhǎng)期高度示意圖。

圖中，1.白光led燈2.白光接收器3.綠光接收器4.芹菜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的說(shuō)明，但不是對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例

參照?qǐng)D1，一種自動(dòng)監(jiān)測(cè)植物生長(zhǎng)高度的調(diào)光系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、光源面板，以及設(shè)置在光源面板上的多個(gè)led燈及其驅(qū)動(dòng)器，所述光源面板上還設(shè)有白光接收器、綠光接收器；系統(tǒng)還包括選擇模塊、類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊、控制模塊和pwm調(diào)光模塊；

所述白光接收器、綠光接收器分別與選擇模塊連接；選擇模塊、類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊、控制模塊、pwm調(diào)光模塊依次連接；

所述控制模塊還與計(jì)算機(jī)和pwm調(diào)光模塊連接；

所述led燈包括紅光led燈、白光led燈、藍(lán)光led燈和紫光led燈；每種顏色的led燈都各自由一路led驅(qū)動(dòng)器輸出的pwm脈沖信號(hào)獨(dú)立進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；

所述紅光led驅(qū)動(dòng)器、白光led驅(qū)動(dòng)器、藍(lán)光led驅(qū)動(dòng)器的輸入端電連接pwm調(diào)光模塊；

所述植物種植區(qū)域采用白色種植板做底板，利用白光led燈照射種植區(qū)域，白光接收器接收植物表面反射回來(lái)的光，作為測(cè)試光源與反射關(guān)系數(shù)；

初始種植植物邊緣部分的光只有種植板的反射光，白光接收器接收后通過(guò)類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)為電壓訊號(hào)，電壓訊號(hào)通過(guò)控制模塊傳給計(jì)算機(jī)，將此設(shè)定為基礎(chǔ)值；

白光led燈照射種植區(qū)域，植物生長(zhǎng)后，綠光接收器接收植物表面反射回來(lái)的綠光，通過(guò)類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)為電壓訊號(hào)，電壓訊號(hào)通過(guò)控制模塊傳給計(jì)算機(jī)；

植物生長(zhǎng)高度不同，接收的綠光強(qiáng)度會(huì)改變，計(jì)算機(jī)比較白光接收器與綠光接收器的電壓值，判斷植物生長(zhǎng)高度并適度調(diào)整led燈的pwm，再通過(guò)計(jì)算機(jī)傳送到pwm調(diào)光模塊控制相對(duì)應(yīng)的led燈的光強(qiáng)和光質(zhì)比。

所述白光接收器和綠光接收器接收的電壓數(shù)值在0-5v時(shí)，該電壓經(jīng)過(guò)類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊轉(zhuǎn)為電壓訊號(hào)。

參照?qǐng)D2，以種植芹菜為例，說(shuō)明本發(fā)明調(diào)光系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：

首先，白光led燈1對(duì)待監(jiān)測(cè)芹菜4發(fā)射光源，進(jìn)行偵測(cè)，偵測(cè)1-5秒；芹菜4種植區(qū)域采用白色種植板做底板，且為參考位置，白光接收器2接收照射到芹菜4表面反射回來(lái)的光，作為測(cè)試光源與反射關(guān)系數(shù)；

初始種植芹菜4邊緣部分的光只有種植板的反射光，白光接收器2接收后通過(guò)類比轉(zhuǎn)數(shù)位模塊將電壓數(shù)值轉(zhuǎn)為電壓訊號(hào)，電壓訊號(hào)通過(guò)控制模塊傳給計(jì)算機(jī)，將此設(shè)定為基礎(chǔ)值；

其次，測(cè)試綠光接收器3，將接收的電壓訊號(hào)輸入到選擇模塊，再通過(guò)類比轉(zhuǎn)數(shù)位傳送至計(jì)算機(jī)記錄；綠光接收器3的數(shù)值每天測(cè)試一次，根據(jù)芹菜4種植面積和光源面板適當(dāng)調(diào)整；

計(jì)算機(jī)比較白光接收器2與綠光接收器3的電壓值，判斷芹菜4的生長(zhǎng)高度并適度調(diào)整led燈的pwm，再通過(guò)計(jì)算機(jī)傳送到pwm調(diào)光模塊控制相對(duì)應(yīng)的led燈的光強(qiáng)和光質(zhì)比。

通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)芹菜4不同生長(zhǎng)時(shí)期生長(zhǎng)高度的監(jiān)測(cè)，可獲得芹菜4生長(zhǎng)時(shí)期每天、每個(gè)點(diǎn)的精準(zhǔn)高度，對(duì)每一個(gè)點(diǎn)都可以智能調(diào)控，對(duì)光強(qiáng)和光質(zhì)的調(diào)節(jié)更加精準(zhǔn)，使植物能夠更好地生長(zhǎng)發(fā)育，提高生產(chǎn)。