CN103209582B - 用于自动化光谱农用光照程序的作物关联选择的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的系统应用于适合农业用途的无阳光封闭空间。以特定作物品种播种生长区。通过接收特定光发射优化作物生长。光发射计算机包括发光器件阵列、微处理器、射频接收机和存储设备，优选地布置在生长区上方，使得生长区均匀地沐浴在特定光发射中以优化生长。射频识别标签在生长区内放置以对于光发射计算机来电子地限定生长区。射频识别标签发射由射频接收机接收的作物品种特定的射频。从数字查找表中检索与射频有关的适当的光发射轮廓。然后光发射计算机发射光发射轮廓。

Description

用于自动化光谱农用光照程序的作物关联选择的系统和方法

技术领域

本发明涉及应用光谱控制人造光来促进植物生长，具体涉及用于自动化光谱控制农用光照程序的作物关联选择的系统。

背景技术

在研究通过施加具有受控的多种波长和光周期功率调制的光来操纵植物新陈代谢的过程中，发现了通过使用专门针对具体植物设计的电磁能量激励程序，显著提高了总收成品质，并且在日常循环内以及在生命季节的各阶段上可以附加地改变这些编程的激励，以进一步优化作物生产率。

技术问题

技术方案

本发明是一种管理和访问用于控制具有多种波长和光周期功率调制的光的发射以便优化商业封闭环境植物生成的系统。论述了使用用于将作物、光和光照程序的关联自动化的系统会极大地有利于结合了大量计算机化光照系统的大规模安装，这些计算机化光照系统发射针对多种作物的多种受控光照光谱。

提出将‘射频识别’或‘RFID’技术结合在计算机化农用光照系统中以便相对于人造光照系统来物理地定位作物，促进作物生长。此外，该系统包括软件过程，上载到位于附近的光谱农用等的计算机存储器中，这些特定关联的计算机程序向RFID标签标识的作物提供期望的电磁发射光谱调制，从而促进RFID关联的作物中的期望生长模式。

本发明使用与作物类型关联的RFID标签。这些关联的RFID标签放置在以关联的作物类型种植的区域内和/或周围。可以将RFID标签与关联的作物类型的种子一起封装。可以将RFID标签散布在关联的作物类型的种子之中。

本发明使用查找表将具体所需的光谱调制程序与具体作物类型相关联。查找表指定光谱调制光照程序以与关联的RFID标识的具体作物相关联。计算机化的农用灯经由与种植时放置在作物附近的RFID标签的辐射度相关，通过查找表来选择要上载的光谱调制光照程序。由计算机化农用灯来电子地定位RFID标签，从而提供附近的计算机化农用灯所需的信息以选择要加载和发起哪些具体作物光照程序。

查找表内相关的RFID标签将指示附近的计算机化农用灯要针对所需作物上载和执行哪个程序。

当创建新的光谱程序以改变或操纵给定作物的产出时，向查找表添加新的RFID标签指定。

在利用可编程农用光谱光照技术的大型商业农用设施内，使用该系统允许在空间可用时在设施内的任何地方种植任何新作物。在区域内放置必要的RFID标签，其指定其中种植作物的区域，并且这些RFID标签向RFID读取器范围内的计算机化农用光照系统通知要针对新作物照射的区域。

读取RFID标签的计算机化农用灯将绘制要照射的区域的地图，并通过访问光照程序查找表中关联的参考，使用RFID标签来识别具体的光谱调制光照程序。

由此，计算机化农用灯自动地在查找表中定位光谱农用光照程序，并将该程序上载到运行时间计算机存储器，然后将来自查找表的光谱农用光照程序应用于包含要特别照射的所识别作物的物理区域，并发起光谱光照植物操纵程序与种植时指定的目标作物的生物生命周期的同步。

查找表可以在计算机化农用灯的板上存储器中，在针对本地计算机化农用灯组的指定监管计算机化农用灯的存储器中，或者在本地农用设施处的服务器中，或者在针对专利研究的远程安全设施处的服务器中，或者在开发源研究的远程公共设施的服务器中。

有利效果

附图说明

图1是使用本发明的农用场地的图。

图2是在农用场地上使用的本发明的一个实施例的图。

图3是本发明的查找表的模型。

优选实施方式

本发明是一种允许指定区域以便利用作物特定灯进行照射的系统和方法。用于自动化光谱农用灯程序的作物关联选择的系统包括适合农业用途的无阳光封闭空间，该空间包括以特定作物品种播种的至少第一生长区。该特定作物品种具有通过接收特定光发射而优化的光敏生化活性。光发射计算机包括发光器件阵列、微处理器、射频接收机和存储设备，优选地布置在至少第一生长区上方，使得至少第一生长区均匀地沐浴在特定光发射中。该系统还包括在至少第一生长区的每个角落处放置的射频识别标签，用于发射作物品种特定的射频以由射频接收机接收。RFID限定了利用光发射计算机的光发射照射的区域。针对特定生长区的RFID都发射相同频率。针对作物品种特定的射频，由光发射计算机发射光发射轮廓，以优化作物品种生长。

光发射轮廓被可检索地存储在存储设备内的数字查找表中。数字查找表存储针对多个作物品种的光发射轮廓。光发射轮廓至少包括发射功率、发射颜色和发射持续时间。存储设备与光发射计算机远程通信。查找表是通过无线和有线手段可远程编程的。

在系统的一个实施例中，针对特定作物品种的种子的包装包括发射作物品种特定射频的RFID。该包装包括足以利用针对作物品种的光发射轮廓来编程查找表的数据。

在本发明的一个实施例中，无阳光封闭空间包括多个生长区。在多个生长区的每一个上方优选地布置至少一个光发射计算机。生长区各自播种有不同植物，并包括发射对于各自不同植物特定的频率的RFID。该至少一个光发射计算机连接至查找表，查找表包含对于与RFID频率关联的每一不同植物独有的光发射轮廓。RFID频率触发该至少一个光发射计算机发射该独有发射轮廓。

本发明的一个其他实施例，该至少一个光发射计算机包括在第一生长区上方放置在传送装置上的单个发光计算机，传送装置用于将该单个发光计算机从第一生长区传送至相邻的第二生长区。

使用上述系统的方法包括以下步骤：选择适合农用的包括至少第一生长区在内的无阳光封闭空间；用特定作物品种对至少第一生长区播种，所述特定作物品种具有通过接收特定光发射而优化的光敏生化活性；优化地在所述至少第一生长区上方布置包括发光器件阵列、微处理器、射频接收机和存储设备在内的光发射计算机，使得所述至少第一生长区均匀地沐浴在特定光发射轮廓中；在至少第一生长区内放置适当数目的射频识别标签，用于发射由射频接收机接收的作物品种特定的射频，使得光发射计算机获知光发射轮廓的边界；以及对于作物品种特定的射频，均匀地发射从光发射计算机发射的光发射轮廓，以优化作物品种生长。

其他步骤包括：在存储设备内可检索地存储数字查找表；以及在数字查找表内记录针对多个作物品种的光发射轮廓，其中光发射轮廓至少包括发射功率、发射颜色和发射持续时间。

参照图1，示出了以格状图案播种了四种不同植物A、B、C和D的农用地块10的平面图。在每个地块内具有表示为12、14、16和18的一组四个RFID标签。如下所述，针对光发射计算机，RFID标签电子地限定生长区。

参照图2，示出了地块10、分部C和D的立视图。RFID发射器组16和18按照在每个地块中并发射特定频率绿。RFID发射器组是在种植时放置于每个地块中的。RFID发射器组16和18可以与种子包装包括在一起，并被预编程为分别发射特定的第一和第二频率。特定频率由发光二极管或灯(LED)阵列20和22上安装的接收机21接收。LED阵列布置在地块上方适当距离处，即，阵列20布置在地块C上方，阵列22布置在地块D上方。在备选配置中，单个发光灯阵列22可以在传送器上从一个地块移动到另一地块，如箭头28所示。当传送器将阵列从地块C移动到地块D时，RFID标签组18发射特定信号，该特定信号进而指示阵列在特定时间段上以特定频率和功率级别发射特定模式的光能量。如图2所示，阵列20可以发射频率i、ii和iii，而阵列22可以发射频率i和iii，发射器ii关闭(黑色阴影)。阵列设计为能够在指定时间段上以指定功率级别发射单一光频率或光频率组合。发射的光能量是光操纵性的，即，设计为增强特定植物类型的生长和健康。

每个阵列由连接至接收机21的板上微处理器30控制。RFID发射的信号频率对于特定的植物类型是独有的。频率由微处理器接收并转换为对于被繁殖的植物而言独有的数字信号。每个微处理器连接至包含数字化查找表的数据库34。

参照图3，示出了查找表40的模型。每个RFID频率42与具体发射轮廓44关联。例如，RFID组#1发射频率？(1)。RFID组#2发射频率？(2)，等等。每个频率由LED阵列上的接收机接收并由微处理器处理成对于被繁殖的植物的光发射轮廓而言独有的数字信号。如图3所示，第一发射轮廓可以包括指定功率上的以下频率：

5W，730nm

30W，660nm

100W，645nm，

100W，530nm，

20W，470nm

备选地，程序可以指定阵列的一部分发射特定频率，如下：

19％430nm

17％450nm

2％530nm

2％610nm

50％660nm

10％730nm

LED阵列由恒定电力供电，并且对于例如6/18、12/12和18/6等多种灯开/关周期是可编程的。紧接在每个周期关闭灯之后大约一个小时内也可以存在730nm的余晖。

在本发明的另一实施例中，使用包括在360nm到410nm、450n到470nm、520n到530nm、590n到615nm、640n到670nm和720n到890nm范围中的发射的光源阵列，其中使用专用控制器来操作每种波长。于是，随着曝光的植物的成熟，使用微处理器调整发射的光的质量。由于光源放置在大尺寸阵列上，例如40cm乘以40cm，所以有必要确保曝光植物接收适当波长上的适当量的能量。为此，光源可以装备全息薄膜。菲涅耳透镜将光折射至植物。发射器离植物越近，角度必须越大。在本发明的一个实施例中，使用具有全息薄膜菲涅耳透镜的发射器，菲涅耳透镜产生140度范围中的辐射弧。

因此，除了频率和功率，查找表还可以包括用于针对特定植物配置LED发射器的其他数据，例如开和关时间长度。阵列足够大以在作物区域上提供均匀的光照。

在本发明的一个实施例中，查找表是微处理器通过无线或硬连线手段编程并远程存储并且可访问的。

虽然以上描述包含许多细节，但是这些细节不应视为限制本发明实施例的范围，而仅仅提供对若干实施例中一些的说明。例如，电磁光能量发射器可以包括阵列LED或适合的灯。

因此，实施例的范围应由所附权利要求及其法定等同物而非给出的示例来确定。

本发明实施方式

工业实用性

序列表文本

Claims (15)

1.一种用于自动化光谱农用光照程序的作物关联选择的系统，包括：

适合农业用途的无阳光封闭空间，该空间包括以特定作物品种播种的至少第一生长区，该特定作物品种具有通过接收特定光发射而优化的光敏生化活性；

光发射计算机，包括发光器件阵列、微处理器、射频接收机和存储设备，所述光发射计算机布置在所述至少第一生长区上方，使得所述至少第一生长区均匀地沐浴在特定光发射中；

在所述至少第一生长区内放置的适当数目的射频识别标签，用于发射由所述射频接收机接收的针对作物品种特定的射频，其中对于光发射计算机，所述射频识别标签电子地限定生长区；并且

对于所述针对作物品种特定的射频，从所述光发射计算机发射的光发射轮廓用于优化作物品种生长；

其中针对特定作物品种的种子包装包括发射针对作物品种特定的射频的RFID组，所述包装包括足以用针对作物品种的光发射轮廓来对查找表编程的数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述光发射轮廓被可检索地存储在所述存储设备内的数字查找表中。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述数字查找表存储针对多个作物品种的光发射轮廓。

4.根据权利要求3所述的系统，其中光发射轮廓至少包括发射功率、发射颜色和发射持续时间。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述存储设备与光发射计算机远程通信。

6.根据权利要求5所述的系统，其中查找表是通过无线和有线装置可远程编程的。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述无阳光封闭空间包括多个生长区。

8.根据权利要求7所述的系统，其中至少一个光发射计算机布置在所述多个生长区的每一个的上方。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述多个生长区的每一个播种有不同植物，并包括发射针对所述不同植物中的每一种特定的RFID频率的RFID组。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个光发射计算机连接至查找表，查找表包含对于与所述RFID频率关联的每种不同植物的独有光发射轮廓。

11.根据权利要求10所述的系统，其中RFID频率触发所述至少一个光发射计算机发射所述独有光发射轮廓。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述至少一个光发射计算机包括在传送装置上布置在第一生长区上方的单个光发射计算机，传送装置用于将所述单个光发射计算机从所述第一生长区移动到第二生长区。

13.一种用于自动化光谱农用光照程序的作物关联选择的方法，包括：

选择适合农用的包括至少第一生长区在内的无阳光封闭空间；

用特定作物品种对所述至少第一生长区播种，所述特定作物品种具有通过接收特定光发射而优化的光敏生化活性；

在所述至少第一生长区上方布置包括发光器件阵列、微处理器、射频接收机和存储设备在内的光发射计算机，使得所述至少第一生长区均匀地沐浴在特定光发射轮廓中；

在所述至少第一生长区内放置适当数目的射频识别标签，用于发射由所述射频接收机接收的针对作物品种特定的射频；以及

对于所述针对作物品种特定的射频，均匀地发射从光发射计算机发射的光发射轮廓，以优化作物品种生长；

其中，针对特定作物品种的种子包装包括发射针对作物品种特定的射频的RFID组，所述包装包括足以用针对作物品种的光发射轮廓来对查找表编程的数据。

14.根据权利要求13所述的方法，还包括步骤：在所述存储设备内可检索地存储数字查找表。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：在所述数字查找表内记录针对多个作物品种的光发射轮廓，其中光发射轮廓至少包括发射功率、发射颜色和发射持续时间。