CN110260223A - 一种植物照明灯具及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物照明灯具及系统，该植物照明灯具包括：发光模块、光照探测模块、供电模块和控制模块；供电模块分别与发光模块、光照探测模块和控制模块连接，用于为发光模块、光照探测模块和控制模块供电；控制模块分别与发光模块和光照传感器连接；发光模块用于为植物提供光源；光照探测模块用于实时采集植物的实时生长光照强度并发送至控制模块；控制模块用于根据植物的预设生长光照强度，控制供电模块调整发光模块的光输出参数，以使光照探测模块检测到的植物的接收光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内。本发明实施例提供的植物照明灯具能够为植物生长提供合理的光照强度，以促进植物的生长，同时降低能耗。

Description

一种植物照明灯具及系统
技术领域
本发明实施例涉及照明控制技术，尤其涉及一种植物照明灯具及系统。
背景技术
植物工厂作为一种新兴农业种植方式，具有产量高、品质好、不受季节影响和生产可控等优点，展现出良好的发展前景。
目前，植物工厂使用人工光源部分或完全替代太阳光。
然而，植物在不同生产阶段，光合作用效率不同，对光照强度的需求也不同。用户使用人工光源时只能凭经验调整光照强度。如果盲目的调整光照强度，不但不利于植物的生长，而且也会造成电能的浪费。
发明内容
本发明提供一种植物照明灯具及系统，该植物照明灯具能够为植物提供合理的光照强度，进而促进植物生长的同时，降低能耗。
第一方面，本发明实施例提供了一种植物照明灯具，该植物照明灯具包括：发光模块、光照探测模块、供电模块和控制模块；
所述供电模块分别与所述发光模块、所述光照探测模块和所述控制模块连接，用于为所述发光模块、所述光照探测模块和所述控制模块供电；
所述控制模块分别与所述发光模块和所述光照探测模块连接；
所述发光模块用于为植物提供光源；
光照探测模块用于实时采集所述植物的实时生长光照强度并发送至所述控制模块；
所述控制模块用于根据所述植物的预设生长光照强度，控制所述供电模块调整所述发光模块的光输出参数，以使所述光照探测模块检测到的所述植物的接收光照强度与所述预设生长光照强度之间的差值在预设范围内。
进一步地，所述供电模块包括第一供电单元和第二供电单元；
所述第一供电单元用于为所述发光模块供电；
所述第二供电单元用于为所述控制模块和所述光照探测模块供电。
进一步地，所述第一供电单元包括n个供电子单元；所述发光模块包括n个发光单元；所述光照探测模块包括n个光照传感器；
所述n个供电子单元与所述n个发光单元一一对应连接，用于分别为所述n个发光单元供电；
所述n个发光单元分别为所述植物的不同区域提供光源；
所述n个光照传感器用于采集所述植物的不同区域的实时光照强度并发送至所述控制模块。
进一步地，所述发光单元包括LED灯；所述供电子单元包括恒流式供电子单元。
进一步地，所述控制模块包括存储单元，所述存储单元用于存储所述植物的预设生长光照强度。
进一步地，所述控制模块还用于对所述植物的实时生长光照强度进行存储。
第二方面，本发明实施例还提供了一种植物照明系统，该植物照明系统包括：处理模块和多个第一方面所述的植物照明灯具；
多个所述植物照明灯具用于分别采集不同植物的不同阶段的实时生长光照强度并发送至所述处理模块；
所述处理模块用于对采集的不同植物的不同阶段的实时生长光照强度进行拟合，以得到每个植物的预设生长光照强度。
进一步地，所述控制模块包括有线通讯单元；所述有线通讯单元包括CAN总线、串口总线、通用异步收发传输器或RS485收发器；
所述处理模块通过所述有线通讯单元与所述植物照明灯具连接；
所述处理模块还用于将所述预设生长光照强度发送至所述控制模块进行存储。
进一步地，所述控制模块包括定时单元；
所述定时单元用于间隔预设时间将所述植物照明灯具采集的对应的植物的不同阶段的实时生长光照强度发送至所述处理模块。
进一步地，所述处理模块包括上位机。
本发明实施例提供的植物照明灯具通过光照探测模块实时采集植物的实时生长光照强度并发送至控制模块，通过控制模块根据植物的预设生长光照强度，控制供电模块调整发光模块的光输出参数，以使光照探测模块检测到的植物的接收光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内，即通过预设生长光照强度调节发光模块的光输出参数，以使植物接收到的生长光照强度趋于预设生长光照强度，从而为植物提供合理的光照强度，避免了盲目的调整光照强度不但不利于植物的生长，而且造成电能的浪费的问题，达到为植物提供合理的光照强度，进而促进植物生长，同时降低能耗的效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种植物照明灯具的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的又一种植物照明灯具的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的又一种植物照明灯具的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种植物照明灯具的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种植物照明系统的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种植物照明系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种植物照明灯具的结构示意图，该植物照明灯具包括：发光模块10、光照探测模块20、供电模块30和控制模块40；供电模块30分别与发光模块10、光照探测模块20和控制模块40连接，用于为发光模块10、光照探测模块20和控制模块40供电；控制模块40分别与发光模块10和光照探测模块20连接；发光模块10用于为植物提供光源；光照探测模块20用于实时采集植物的实时生长光照强度并发送至控制模块40；控制模块40用于根据植物的预设生长光照强度，控制供电模块30调整发光模块10的光输出参数，以使光照探测模块20检测到的植物的接收光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内。
其中，每种植物包括多个生长阶段，每个生长阶段对应的预设生长光照强度可能存在不同。发光模块10为植物的每个生长阶段提供必要的光源，可选的，发光模块10例如可以包括LED灯。当发光模块10为植物的生长提供光源时，可通过光照探测模块20实时检测植物叶面接收到的实时光照强度。因为植物在不同生产阶段，光合作用效率不同，对光照强度的需求也不同。如果用户仅凭经验调整发光模块10的光输出参数，一方面不能为植物提供精准的光照强度，不利于植物的生长；另一方面会造成电能的浪费。而本发明实施例提供的植物照明灯具，通过控制模块存储有该植物的预设生长光照强度，根据该预设生长光照强度调节发光模块10的光输出参数，为植物提供合理的光照强度。
具体的，控制模块40存储有对应植物的每个生长阶段的预设生长光照强度。以植物处于第一生长阶段为例进行说明，控制模块40确定该植物第一生长阶段的预设生长光照强度，并控制供电模块30给发光模块10传输第一光输出参数，该第一光输出参数与第一生长阶段的预设生长光照强度对应，即发光模块10按照第一光输出参数输出时其发出的光照强度约等于预设生长光照强度，此时发光模块10可以为该植物提供第一生长阶段的光照强度。然后，光照探测模块20采集该植物该阶段接收的实时光照强度，并将此实时光照强度发送至控制模块40，控制模块40将实时光照强度与该植物在第一生长阶段所需的预设生长光照强度进行比较。
如果实时光照强度与该植物的预设生长光照强度之间的差值在预设范围内，则继续控制供电模块30给发光模块10传输第一光输出参数，可以为该植物提供第一生长阶段的光照强度。如果实时光照强度与该植物在第一生长阶段所需的预设生长光照强度之间的差值超出预设范围，则控制模块40控制供电模块30调整发光模块10的光输出参数，以使光照探测模块20检测到的植物接收的光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内。具体的，实时光照强度与该植物在第一生长阶段所需的预设生长光照强度之间的差值大于预设范围的最大值，则控制模块40控制供电模块30降低发光模块10的光输出参数，以减小实时光照强度进而缩小植物接收到的实时光照强度与预设生长光照强度之间的差值；实时光照强度与该植物在第一生长阶段所需的预设生长光照强度之间的差值小于预设范围的最小值，则控制模块40控制供电模块30提高发光模块10的光输出参数，以增大实时光照强度进而缩小植物接收到的实时光照强度与预设生长光照强度之间的差值。从而使光照探测模块20检测到的植物接收的光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内。
本实施例的技术方案，通过光照探测模块实时采集植物的实时生长光照强度并发送至控制模块，通过控制模块根据植物的预设生长光照强度，控制供电模块调整发光模块的光输出参数，以使光照探测模块检测到的植物的接收光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内，即通过预设生长光照强度调节发光模块的光输出参数，以使植物接收到的生长光照强度趋于预设生长光照强度，从而为植物提供合理的光照强度，避免了盲目的调整光照强度不但造成电能的浪费，而且也不利于植物的生长的问题，达到为植物提供合理的光照强度，进而促进植物生长，同时降低能耗的效果。
在上述方案的基础上，可选的，图2是本发明实施例提供的又一种植物照明灯具的结构示意图，如图2所示，供电模块30包括第一供电单元31和第二供电单元32；第一供电单元31用于为发光模块10供电；第二供电单元32用于为控制模块40和光照探测模块20供电。
其中，因为发光模块10需要的电压电位与控制模块40以及光照探测模块20需要的电压电位不同，且第一供电单元31需要根据控制模块40的控制调整发光模块10的光输出参数，所以本技术方案，通过合理的设置两个供电单元，即第一供电单元31和第二供电单元32，实现为发光模块10、控制模块40以及对光照探测模块20分别精准的提供电压电位。
可选的，发光单元10包括LED灯；供电子单元包括恒流式供电子单元。
本领域技术人员可以理解，发光单元10包括但不限于上述示例，只要可以为植物每个生长阶段提供相应的光照强度即可。
在上述方案的基础上，可选的，图3是本发明实施例提供的又一种植物照明灯具的结构示意图，如图3所示，第一供电单元31包括n个供电子单元；发光模块10包括n个发光单元；光照探测模块20包括n个光照传感器；n个供电子单元与n个发光单元一一对应连接，用于分别为n个发光单元供电；n个发光单元分别为植物的不同区域提供光源；n个光照传感器用于采集植物的不同区域的实时光照强度并发送至控制模块40。
其中，每种植物包括多个生长阶段，每个生长阶段对应的预设生长光照强度不同，且每棵植物的不同区域所需的光照强度有可能也不相同。而本发明实施例的第一供电单元31包括n个供电子单元，发光模块10包括n个发光单元，光照探测模块20包括n个光照传感器，n个供电子单元与n个发光单元一一对应连接，即通过设置n个供电子单元、n个发光单元以及n个光照传感器来分别为植物的不同区域提供光源以及采集该植物的不同区域的实时光照强度并发送至控制模块40。示例性的，n个供电子单元分别为n个发光单元供电，以使n个发光单元分别为植物的不同区域提供光源。此时，n个光照传感器采集植物的不同区域接收的实时光照强度并发送至控制模块40，控制模块40根据该植物的不同区域的预设生长光照强度，控制供电模块30调整发光模块10的光输出参数，以使光照探测模块20检测到的该植物的不同区域的接收光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内。
可选的，因为该种植物包括多棵，每棵植物有可能所需要的光照强度不同，或者每个区域的该植物的所需要的光照强度不同，而本发明实施例的第一供电单元31包括n个供电子单元，发光模块10包括n个发光单元，光照探测模块20包括n个光照传感器，n个供电子单元与n个发光单元一一对应连接，即通过设置n个供电子单元、n个发光单元以及n个光照传感器来分别为每棵植物或者每个区域的该植物提供光源以及采集每棵植物或者每个区域的该植物接收的实时光照强度并发送至控制模块40，控制模块40根据每棵植物有可能所需要的光照强度不同，或者每个区域的该植物的光照强度，控制供电模块30调整发光模块10的光输出参数，以使光照探测模块20检测到的每棵植物或者每个区域的该植物的接收光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内。
本技术方案，通过设置n个供电子单元、n个发光单元以及n个光照传感器来分别为每棵植物的不同区域或者每个区域的该植物提供光源，以及采集每棵植物的不同区域或者每个区域的该植物的实时光照强度并发送至控制模块，使单个照明灯具实现了多点光照强度检测和区域光照调节，适合植物工厂大规模推广应用。
可选的，图4是本发明实施例提供有一种植物照明灯具的结构示意图，参见图4，控制模块40内设置有存储单元41，存储单元41用于存储植物的预设生长光照强度。
在上述方案的基础上，可选的，控制模块40还用于对植物的实时生长光照强度进行存储。
其中，本发明实施例提供的植物照明灯具既可以单独使用，即通过光照探测模块实时采集植物的实时生长光照强度并发送至控制模块，通过控制模块根据植物的预设生长光照强度，控制供电模块调整发光模块的光输出参数，以使光照探测模块检测到的植物的接收光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内，即通过预设生长光照强度调节发光模块的光输出参数，以使植物接收到的生长光照强度趋于预设生长光照强度，从而为植物提供合理的光照强度。还可以和处理模块一起，即通过植物照明灯具采集的植物的不同生长阶段的实时生长光照强度，并通过控制模块40对植物的不同生长阶段的实时生长光照强度进行存储。例如可以通过有线传输方式把植物的不同生长阶段的实时生长光照强度发送至处理模块，处理模块通过算法分析，拟合适合该植物生长最优的光照需求曲线，即预设生长光照强度。
具体的，本发明实施例还提供了一种植物照明系统，图5为本发明实施例提供的一种植物照明系统的结构示意图。如图5所示，该植物照明系统200包括处理模块110和多个上述实施例所述的植物照明灯具100；多个植物照明灯具100用于分别采集不同植物的不同阶段的实时生长光照强度并发送至处理模块110；处理模块110用于对采集的不同植物的不同阶段的实时生长光照强度进行拟合，以得到每个植物的预设生长光照强度。
其中，一个植物照明灯具100可以采集一种植物的不同阶段的实时生长光照强度，本发明实施例中设置多个植物照明灯具100，通过多个植物照明灯具100分别采集不同植物的不同阶段的实时生长光照强度，并将采集不同植物的不同阶段的实时生长光照强度发送至处理模块110，处理模块110通过算法分析，分别拟合适合各个植物生长最优的光照需求曲线，即上述方案中的预设生长光照强度。
本发明实施例提供的植物照明系统，即可以对采集的不同植物的不同阶段的实时生长光照强度进行拟合，以得到每个植物的预设生长光照强度。又可以通过光照探测模块实时采集植物的实时生长光照强度并发送至控制模块，通过控制模块根据植物的预设生长光照强度，控制供电模块调整发光模块的光输出参数，以使光照探测模块检测到的植物的接收光照强度与预设生长光照强度之间的差值在预设范围内，为植物提供合理的光照强度。可应用于植物种植实验研究，也可适合植物工厂大规模推广应用。
在上述方案的基础上，可选的，图6是本发明实施例提供的又一种植物照明系统的结构示意图，如图6所示，控制模块40包括有线通讯单元42；有线通讯单元42包括CAN总线、串口总线、通用异步收发传输器或RS485收发器等；处理模块110通过有线通讯单元42与植物照明灯具100连接；处理模块110还用于将预设生长光照强度发送至控制模块40进行存储。
本技术方案，摒弃了复杂的无线传输方式，降低了产品的硬件开销和系统成本，提高了产品的性价比。
在上述方案的基础上，可选的，继续参见图6,控制模块40包括定时单元43；定时单元43用于间隔预设时间将植物照明灯具100采集的对应的植物的不同阶段的实时生长光照强度发送至处理模块110。
在上述方案的基础上，可选的，处理模块110包括上位机。
本领域技术人员可以理解，处理模块110包括但不限于上述示例，现有任意一种能够根据植物的不同生长阶段的实时生长光照强度，通过算法分析，可以拟合适合该植物生长最优的光照需求曲线的设备均落入本发明的保护范围，在此不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种植物照明灯具，其特征在于，包括：发光模块、光照探测模块、供电模块和控制模块；
所述供电模块分别与所述发光模块、所述光照探测模块和所述控制模块连接，用于为所述发光模块、所述光照探测模块和所述控制模块供电；
控制模块分别与所述发光模块和所述光照探测模块连接；
所述发光模块用于为植物提供光源；
所述光照探测模块用于实时采集所述植物的实时生长光照强度并发送至所述控制模块；
所述控制模块用于根据所述植物的预设生长光照强度，控制所述供电模块调整所述发光模块的光输出参数，以使所述光照探测模块检测到的所述植物的接收光照强度与所述预设生长光照强度之间的差值在预设范围内。
2.根据权利要求1所述的植物照明灯具，其特征在于，所述供电模块包括第一供电单元和第二供电单元；
所述第一供电单元用于为所述发光模块供电；
所述第二供电单元用于为所述控制模块和所述光照探测模块供电。
3.根据权利要求2所述的植物照明灯具，其特征在于，所述第一供电单元包括n个供电子单元；所述发光模块包括n个发光单元；所述光照探测模块包括n个光照传感器；
所述n个供电子单元与所述n个发光单元一一对应连接，用于分别为所述n个发光单元供电；
所述n个发光单元分别为所述植物的不同区域提供光源；
所述n个光照传感器用于采集所述植物的不同区域的实时光照强度并发送至所述控制模块。
4.根据权利要求3所述的植物照明灯具，其特征在于，所述发光单元包括LED灯；所述供电子单元包括恒流式供电子单元。
5.根据权利要求1所述的植物照明灯具，其特征在于，所述控制模块包括存储单元，所述存储单元用于存储所述植物的预设生长光照强度。
6.根据权利要求1所述的植物照明灯具，其特征在于，所述控制模块还用于对所述植物的实时生长光照强度进行存储。
7.一种植物照明系统，其特征在于，包括：处理模块和多个如权利要求1-6任一项所述的植物照明灯具；
多个所述植物照明灯具用于分别采集不同植物的不同阶段的实时生长光照强度并发送至所述处理模块；
所述处理模块用于对采集的不同植物的不同阶段的实时生长光照强度进行拟合，以得到每个植物的预设生长光照强度。
8.根据权利要求7所述的植物照明系统，其特征在于，所述控制模块包括有线通讯单元；所述有线通讯单元包括CAN总线、串口总线、通用异步收发传输器或RS485收发器；
所述处理模块通过所述有线通讯单元与所述植物照明灯具连接；
所述处理模块还用于将所述预设生长光照强度发送至所述控制模块进行存储。
9.根据权利要求7所述的植物照明系统，其特征在于，所述控制模块包括定时单元；
所述定时单元用于间隔预设时间将所述植物照明灯具采集的对应的植物的不同阶段的实时生长光照强度发送至所述处理模块。
10.根据权利要求7所述的植物照明系统，其特征在于，所述处理模块包括上位机。
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