CN108541109A - 基于反馈控制的植物补光照明系统 - Google Patents

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黄超越
吕益兵
戴汉涛
李虎
宋宝华
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    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于反馈控制的植物补光照明系统，通过上位机管理模块预先输入该植物在不同生长周期的补光策略，通过补光策略执行模块根据植物当前生长周期，分别设定红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，通过单片机控制模块输出不同占空比的PWM信号，控制三路PWM调光模块驱动三路LED阵列的红、蓝、绿光源输出，同时，通过三路光强传感器分别采集当前红光、蓝光和绿光的光照强度值，反馈到单片机控制模块处理，对红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光源输出进行微调，实现植物补光的反馈控制，为植物生长提供舒适、合理的照明光环境，保证植物对光照的需求，实现植物生长精细化光照管理。

Description

基于反馈控制的植物补光照明系统
技术领域
本发明属于照明控制技术领域，涉及一种植物补光照明系统，具体是一种基于反馈控制的植物补光照明系统。
背景技术
随着现代化农业的不断发展，农业规模性种植，产业化生产已成为现实。植物生长需要光合作用，在自然条件下，由于天气状况、季节变换等原因，使得光照时数和光照强度达不到植物所需的标准，影响作物的产量。
近年来，随着科技的发展使得通过使用特殊波长的植物照明灯具照射来替代太阳光以满足植物生长需求成为现实。尤其是LED光源相较于传统的卤素灯与荧光灯管更有优势。不仅环保，同时也兼具省电优点。对使用者而言，LED光源的可调控性更是为农业栽植带来更多优势。据业内专家观察，LED光源的光之与光亮皆可控制，可以针对不同品种与种类搭配不同波长的LED光源。光通量的部分也可以随着日照长短进行补充。
现有的植物补光照明系统通常缺乏反馈控制功能，无法根据当前的光照条件调节补光策略，效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于反馈控制的植物补光照明系统，实现植物补光的反馈控制，为植物生长提供舒适、合理的照明光环境，保证植物对光照的需求，实现植物生长精细化光照管理。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于反馈控制的植物补光照明系统，包括用于提供植物光源的红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列以及用于控制红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列光源输出的照明控制单元；
所述照明控制单元包括上位机管理模块、时钟模块、补光策略执行模块、单片机控制模块以及三路PWM调光模块；
所述上位机管理模块，用于管理系统补光策略，根据不同种类植物的生长需求，预先输入该植物在不同生长周期的补光策略，并传输到补光策略输出模块；
所述时钟模块，用于记录当前系统的补光工作时间；
所述补光策略执行模块，参照上位机管理模块提供的植物补光策略，根据时钟模块记录的系统时间，判断植物当前的生长周期，分别设定红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，并输出到单片机控制模块；
所述单片机控制模块，根据补光策略执行模块设定的红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，输出不同占空比的PWM信号，控制三路PWM调光模块；
三路PWM调光模块，分别连接红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列，驱动三路LED阵列的红、蓝、绿光源输出。
进一步地，所述照明控制单元还包括三路光强传感器，三路光强传感器上分别设有红光滤光片、蓝光滤光片和绿光滤光片，分别采集当前红光、蓝光和绿光的光照强度值。
进一步地，所述光强传感器采用TEMT6000光强传感器。
进一步地，三路光强传感器均通过A/D转换模块连接单片机控制模块，三路光强传感器分别将当前红光、蓝光、绿光的光照强度值通过电压信号输出,经过A/D转换模块后，输入单片机控制模块处理，对红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光源输出进行微调。
本发明的有益效果：本发明提供的植物补光照明系统，通过上位机管理模块预先输入该植物在不同生长周期的补光策略，通过补光策略执行模块根据植物当前生长周期，分别设定红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，通过单片机控制模块输出不同占空比的PWM信号，控制三路PWM调光模块驱动三路LED阵列的红、蓝、绿光源输出，同时，通过三路光强传感器分别采集当前红光、蓝光和绿光的光照强度值，反馈到单片机控制模块处理，对红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光源输出进行微调，实现植物补光的反馈控制，为植物生长提供舒适、合理的照明光环境，保证植物对光照的需求，实现植物生长精细化光照管理。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明的系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种基于反馈控制的植物补光照明系统，包括用于提供植物光源的红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列以及用于控制红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列光源输出的照明控制单元。
其中，照明控制单元包括上位机管理模块、时钟模块、补光策略执行模块、单片机控制模块以及三路PWM调光模块。
上位机管理模块，用于管理系统补光策略，根据不同种类植物的生长需求，预先输入该植物在不同生长周期的补光策略，并传输到补光策略输出模块。
时钟模块，用于记录当前系统的补光工作时间。
补光策略执行模块，参照上位机管理模块提供的植物补光策略，根据时钟模块记录的系统时间，判断植物当前的生长周期，分别设定红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，并输出到单片机控制模块。
单片机控制模块，根据补光策略执行模块设定的红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，输出不同占空比的PWM信号，控制三路PWM调光模块。
三路PWM调光模块，分别连接红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列，驱动三路LED阵列的红、蓝、绿光源输出。
照明控制单元还包括三路光强传感器，三路光强传感器上分别设有红光滤光片、蓝光滤光片和绿光滤光片，从而分别采集当前红光、蓝光和绿光的光照强度值。其中，光强传感器采用TEMT6000光强传感器。
三路光强传感器均通过A/D转换模块连接单片机控制模块，三路光强传感器分别将当前红光、蓝光、绿光的光照强度值通过电压信号输出,经过A/D转换模块后，输入单片机控制模块处理，对红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光源输出进行微调，实现植物补光的反馈控制，保证植物对光照的需求。
本发明工作时，工作人员根据不同种类植物的生长需求，通过上位机管理模块预先输入该植物在不同生长周期的补光策略，并传输到补光策略输出模块；补光策略执行模块参照该补光策略，根据时钟模块记录的系统时间，判断植物当前的生长周期，分别设定红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，并输出到单片机控制模块，通过单片机控制模块输出不同占空比的PWM信号，控制三路PWM调光模块驱动三路LED阵列的红、蓝、绿光源输出；同时，通过三路光强传感器分别采集当前红光、蓝光和绿光的光照强度值，通过电压信号输出,经过A/D转换模块后，输入单片机控制模块处理，对红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光源输出进行微调，实现植物补光的反馈控制，保证植物对光照的需求。
本发明提供的植物补光照明系统，通过上位机管理模块预先输入该植物在不同生长周期的补光策略，通过补光策略执行模块根据植物当前生长周期，分别设定红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，通过单片机控制模块输出不同占空比的PWM信号，控制三路PWM调光模块驱动三路LED阵列的红、蓝、绿光源输出，同时，通过三路光强传感器分别采集当前红光、蓝光和绿光的光照强度值，反馈到单片机控制模块处理，对红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光源输出进行微调，实现植物补光的反馈控制，为植物生长提供舒适、合理的照明光环境，保证植物对光照的需求，实现植物生长精细化光照管理。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.基于反馈控制的植物补光照明系统，其特征在于：包括用于提供植物光源的红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列以及用于控制红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列光源输出的照明控制单元；
所述照明控制单元包括上位机管理模块、时钟模块、补光策略执行模块、单片机控制模块以及三路PWM调光模块；
所述上位机管理模块，用于管理系统补光策略，根据不同种类植物的生长需求，预先输入该植物在不同生长周期的补光策略，并传输到补光策略输出模块；
所述时钟模块，用于记录当前系统的补光工作时间；
所述补光策略执行模块，参照上位机管理模块提供的植物补光策略，根据时钟模块记录的系统时间，判断植物当前的生长周期，分别设定红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，并输出到单片机控制模块；
所述单片机控制模块，根据补光策略执行模块设定的红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光质比例、补光强度和补光时间，输出不同占空比的PWM信号，控制三路PWM调光模块；
三路PWM调光模块，分别连接红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列，驱动三路LED阵列的红、蓝、绿光源输出。
2.根据权利要求1所述的基于反馈控制的植物补光照明系统，其特征在于：所述照明控制单元还包括三路光强传感器，三路光强传感器上分别设有红光滤光片、蓝光滤光片和绿光滤光片，分别采集当前红光、蓝光和绿光的光照强度值。
3.根据权利要求2所述的基于反馈控制的植物补光照明系统，其特征在于：所述光强传感器采用TEMT6000光强传感器。
4.根据权利要求2所述的基于反馈控制的植物补光照明系统，其特征在于：三路光强传感器均通过A/D转换模块连接单片机控制模块，三路光强传感器分别将当前红光、蓝光、绿光的光照强度值通过电压信号输出,经过A/D转换模块后，输入单片机控制模块处理，对红色LED阵列、蓝色LED阵列和绿色LED阵列的光源输出进行微调。
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