CN111543219A - 一种可智能调节角度的温室补光方法及装置 - Google Patents

一种可智能调节角度的温室补光方法及装置 Download PDF

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邢潇朋
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Abstract

本发明涉及一种可智能调节角度的温室补光方法及装置，所述方法包括步骤1：将照射区域分为四组预设区域；步骤2：判断照射区域位于白天时间段还是夜晚时间段，若是白天时间段，执行步骤3；若是夜晚时间段，执行步骤6；步骤3：采集补光装置所在预设区域的光照强度，光照强度上传至终端。步骤4：根据预设区域的光照强度与植物所需最佳光照强度进行比较判断是否需要补光；步骤5：不需要补光移动到下一预设区，需要补光开启补光装置，定时转换补光灯角度，达到补光时长后移动到下一预设区；步骤6：开启补光装置，定时转换补光灯角度，达到补光时长后移动到下一预设区；通过一台补光装置即可实现照射区域的灯光自由控制，减少布线，节约能源。

Description

一种可智能调节角度的温室补光方法及装置
技术领域
本发明属于大棚养殖技术领域，具体涉及一种可智能调节角度的温室补光方法及装置。
背景技术
温室大棚能克服环境对生物生长的限制，能使不同的农作物在不适合生长的季节产出，使季节对农作物的生长影响不大，部分或完全摆脱了农作物对自然条件的依赖，由于温室大棚能带来可观的经济效益，温室大棚技术越来越普及，成为农民增收的主要手段。采用人工光源在棚室内直接给作物补光是促进植物生长的有效途径，利用科学有效的植物补光方法提高农产品的产量是解决农业现状的一个有效途径。但是温室大棚内作物补光，传统的需要密集布线，照射强度不够作物生产不均衡，不利于提高作物产量，且市场补光灯成本高昂，因密集布线存在安全隐患，而且密集布满补光灯存在能源浪费的现象。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种可智能调节角度的温室补光方法及装置。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种可智能调节角度的温室补光方法，包括以下步骤：
步骤1：将照射区域分为四组预设区域，分为第一预设区、第二预设区、第三预设区、第四预设区；
步骤2：判断照射区域位于白天时间段还是夜晚时间段，若是白天时间段，执行步骤3；若是夜晚时间段，执行步骤6；
步骤3：采集补光装置所在预设区域的光照强度，光照强度数据通过无线收发器自组网上传至终端。
步骤4：根据补光装置所在预设区域的光照强度与植物所需最佳光照强度进行比较判断，是否需要补光；
步骤5：若不需要补光，则补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域的预设点，重复步骤3；若需要补光，则开启补光装置，根据补光装置所在预设区域的光照强度与植物所需最佳光照强度的强度差，调节补光装置的光照强度，并定时调节补光的角度，当总时长达到预设补光时长时，停止对预设区域的植物进行补光，补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域的预设点，重复步骤3，最后移动至第一预设区停止预设时间段再重复步骤3；
步骤6：开启补光装置，调节补光装置的光照强度至植物所需最佳光照强度，并定时调节补光的角度，当总时长达到预设补光时长时，则补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域预设点，重复步骤6，最后移动至第一预设区停止预设时间段再重复步骤6；
其中，步骤5和步骤6补光装置控制方式包括终端控制和自动控制。
作为本发明的进一步优化方案，步骤5和步骤6中：所述运动轨迹为第一预设区、第二预设区、第三预设区、第四预设区，起始位置和终止位置均为第一预设区。
作为本发明的进一步优化方案，步骤5和步骤6中：各个所述预设区域的补光时长数据通过无线收发器自组网上传至终端。
作为本发明的进一步优化方案，步骤2中：白天时间段：夏秋季：早上5：00—下午19：00；冬春季：早上6：30—下午17：30；夜晚时间段：夏秋季：下午19：00—早上5：00；冬春季：下午17：30—早上6：30；。
作为本发明的进一步优化方案，通过时钟检测器采集获取当前时间段。
一种可智能调节角度的温室补光装置，实现上述一种可智能调节角度的温室补光方法，包括：
轨架，用于在温室大棚内规定照射区域的顶端骨架上安装补光灯；
移动机构，用于带动补光灯在轨架上移动；
补光灯，用于植物的补光；
电动旋转支架，用于调节补光灯的照射角度；
光照度传感器，用于采集预设区域的光照强度数据；
控制机构，分别与移动机构、补光灯、电动旋转支架、光照度传感器连接；
还包括伸缩杆，所述轨架通过固定件安装在大棚顶端骨架上，所述移动机构滑动安装在轨架上，所述伸缩杆安装在移动机构的下端，所述控制机构设置在伸缩杆的下端外表面，所述光照度传感器设置在控制机构的外表面，所述电动旋转支架设置在伸缩杆的底端，且所述电动旋转支架设置在补光灯的灯罩的上端。
所述控制机构包括：时钟检测器，用于检测时间段；
定时计时器，用于控制并储存预设区域内补光时长；
灯光强度控制器，用于控制预设区域的补光灯强度；
无线收发器，用于上传预设区域光照强度和补光时长数据至终端以及终端控制；
控制器分别连接时钟检测器、定时计时器、灯光强度控制器和无线收发器，所述控制器的信号输入/输出端连接无线收发器信号输出/输入端，所述光照度传感器、时钟检测器的信号输出端均连接控制器的信号输入端，所述控制器的信号输出端连接移动机构、定时计时器、灯光强度控制器的信号输入端，所述定时计时器的信号输出端连接补光灯和电动旋转支架的信号输入端，所述灯光强度控制器的信号输出端连接补光灯的信号输入端。
作为本发明的进一步优化方案，所述电动旋转支架的旋转角度为范围为球体0-270度。
作为本发明的进一步优化方案，所述移动机构包括移动座、导轮和微型电机，导轮安装在移动座的顶端，微型电机设置在导轮的一侧，输出轴端连接导轮，微型电机的信号输入端连接控制器的信号输出端，导轮移动轮位于轨架上。
作为本发明的进一步优化方案，所述轨架为平面圆形，通过吊架安装在大棚顶端骨架上。
作为本发明的进一步优化方案，所述轨架为弧面跑道形，通过固定件紧贴大棚顶端骨架安装。
本发明的有益效果在于：本发明在白天根据天气情况灵活开启或关闭补光灯，使植物在日间的光照强度保持稳定，在夜间补光时间段对植物进行精准高效补光，通过一台补光灯即可实现照射区域的灯光自由控制，减少大棚内部密集的布线，而且有效的避免能源的浪费。
附图说明
图1是本发明一种可智能调节角度的温室补光方法的流程示意图；
图2是本发明一种可智能调节角度的温室补光装置结构示意图；
图3是本发明一种可智能调节角度的温室补光装置轨架分布区域图；
图4是本发明一种可智能调节角度的温室补光装置的电路框架图；
图5为本发明预设区域补光灯不同角度照射范围示意图。
图中：1、轨架；2、移动机构；3、伸缩杆；4、控制机构；5、光照度传感器；6、电动旋转支架；7、补光灯；8、时钟检测器；9、定时计时器；10、灯光强度控制器；11、无线收发器；12、控制器；13、微型电机。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
如图1所示，本实施例的一种可智能调节角度的温室补光方法，包括以下步骤：
步骤1：将照射区域分为四组预设区域，分为第一预设区、第二预设区、第三预设区、第四预设区；
步骤2：判断照射区域位于白天时间段还是夜晚时间段，若是白天时间段，执行步骤3；若是夜晚时间段，执行步骤6；通过时钟检测器8采集获取当前时间段；
白天时间段：夏秋季：早上5：00—下午19：00；冬春季：早上6：30—下午17：30；夜晚时间段：夏秋季：下午19：00—早上5：00；冬春季：下午17：30—早上6：30；
步骤3：采集补光装置所在预设区域的光照强度，光照强度数据通过无线收发器自组网上传至终端。
步骤4：根据补光装置所在预设区域的光照强度与植物所需最佳光照强度进行比较判断，是否需要补光；
步骤5：若不需要补光，则补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域的预设点，重复步骤3；若需要补光，则开启补光装置，根据补光装置所在预设区域的光照强度与植物所需最佳光照强度的强度差，调节补光装置的光照强度，并定时调节补光的角度，当总时长达到预设补光时长时，补光时长数据通过无线收发器11自组网上传至终端，停止对预设区域的植物进行补光，补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域的预设点，重复步骤3，最后移动至第一预设区停止预设时间段再重复步骤3；
步骤6：开启补光装置，调节补光装置的光照强度至植物所需最佳光照强度，并定时调节补光的角度，当总时长达到预设补光时长时，补光时长数据通过无线收发器11自组网上传至终端则补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域预设点，重复步骤6，最后移动至第一预设区停止预设时间段再重复步骤6；
其中，步骤5和步骤6补光装置控制方式包括终端控制和自动控制，终端控制：通过无线收发器11自组网预设区域光照强度和补光时长数据上传至终端，终端实时查看光照数据和补光时长数据，终端可以根据采集到的光照度可通过终端手动控制补光装置的照射角度和移动位置。
步骤5和步骤6中：所述运动轨迹为第一预设区、第二预设区、第三预设区、第四预设区，起始位置和终止位置均为第一预设区。
如图2至图4所示，本实施例的一种可智能调节角度的温室补光装置，包括：
轨架1，用于在温室大棚内规定照射区域的顶端骨架上安装补光灯7；
移动机构2，用于带动补光灯7在轨架1上移动；
补光灯7，用于植物的补光；
电动旋转支架6，用于调节补光灯7的照射角度；
光照度传感器5，用于采集预设区域的光照强度数据；
控制机构4，分别与移动机构2、补光灯7、电动旋转支架6、光照度传感器5连接；
还包括伸缩杆3，用于调节补光灯7距离植物的高度，轨架1通过固定件安装在大棚顶端骨架上，移动机构2滑动安装在轨架1上，伸缩杆3安装在移动机构2的下端，控制机构4设置在伸缩杆3的下端外表面，光照度传感器5设置在控制机构4的外表面，电动旋转支架6设置在伸缩杆3的底端，且电动旋转支架6设置在补光灯7的灯罩的上端。
控制机构4，包括：
时钟检测器8，用于检测时间段，位于白天时间段或是夜晚时间段；
定时计时器9，用于控制并储存预设区域内补光时长；
灯光强度控制器10，用于控制预设区域的补光灯7强度；
无线收发器11，用于上传预设区域光照强度和补光时长数据至终端以及终端控制；通过无线收发器11自组网预设区域光照强度和补光时长数据上传至终端，终端实时查看光照数据和补光时长数据，终端可以根据采集到的光照度可通过无线收发器命令控制器12手动控制补光灯7的照射角度和移动位置。
控制器12分别连接时钟检测器8、定时计时器9、灯光强度控制器10和无线收发器11，控制器12的信号输入/输出端连接无线收发器11信号输出/输入端，光照度传感器5、时钟检测器8的信号输出端均连接控制器12的信号输入端，控制器12的信号输出端连接移动机构2、定时计时器9、灯光强度控制器10的信号输入端，定时计时器9的信号输出端连接补光灯7和电动旋转支架6的信号输入端，灯光强度控制器10的信号输出端连接补光灯7的信号输入端。
电动旋转支架6的旋转角度为范围为球体0-270度。
移动机构2包括移动座、导轮和微型电机13，导轮安装在移动座的顶端，微型电机13设置在导轮的一侧，输出轴端连接导轮，微型电机13的信号输入端连接控制器12的信号输出端，导轮移动轮位于轨架1上，微型电机12启动带动导轮转动，导轮在轨架1上前进，导轮带动移动座移动从而带动整个装置移动。
如图3左图所示，轨架1为平面圆形，通过吊架安装在大棚顶端骨架上。
如图3右图所示，轨架1为弧面跑道形，通过固定件紧贴大棚顶端骨架安装，节省棚内顶端空间。
将照射区域分为四组预设区域，分为第一预设区A、第二预设区B、第三预设区C、第四预设区D，第一预设区A、第二预设区B、第三预设区C、第四预设区D的预设点分别为a、b、c、d，如图3所示，补光灯7的起始位置位于第一预设区A的预设点a；
通过时钟检测器8检测时间段位于白天时间段或是夜晚时间段；
若是白天时间段，通过光照度传感器5采集第一预设区A的光照强度数据，光照强度数据通过无线收发器11自组网上传至终端；
根据光照度传感器5采集第一预设区A的光照强度数据与植物所需最佳光照强度进行比较判断是否需要补光；
不需要补光：控制器12控制微型电机13启动带动导轮和移动座在轨架1上向第二预设区B滑动，到达预设点b停止，重复上述步骤；
若需要补光：控制器12开启补光灯7，根据第一预设区A的光照强度与植物所需最佳光照强度的强度差，通过灯光强度控制器10控制调节补光灯7的光照强度，防止补光灯7过度补光浪费能源，同时启动定时计时器9，到达一定时间后通过电动旋转支架6调节补光灯7的角度，当定时计时器9检测到第一预设区A的补光总时长达到预设补光时长时，预设区域的补光时长数据通过无线收发器11自组网上传至终端，停止对预设区域的植物进行补光，补光灯7移动到第二预设区B的预设点b停止，重复是否需要补光步骤，需要补光则重复上述补光动作，不需要补光则移动到第三预设区C，以此类推，当补光灯7绕第一预设区A、第二预设区B、第三预设区C、第四预设区D一个周期后，回到起始位置第一预设区A的预设点a，停止预设时间段后，重复开始下一周期；
若是夜晚时间段，第一预设区A、第二预设区B、第三预设区C、第四预设区D的光照强度肯定小于植物所需最佳光照强度，按照第一预设区A、第二预设区B、第三预设区C、第四预设区D的顺序依次进行补光，控制器12开启补光灯7，根据第一预设区A植物所需最佳光照强度的强度，通过灯光强度控制器10控制调节补光灯7的光照强度，同时启动定时计时器9，到达一定时间后通过电动旋转支架6调节补光灯7的角度，当定时计时器9检测到第一预设区A的补光总时长达到预设补光时长时，预设区域的补光时长数据通过无线收发器11自组网上传至终端，停止对预设区域的植物进行补光，补光灯7移动到第二预设区B进行补光，以此类推，当补光灯7绕第一预设区A、第二预设区B、第三预设区C、第四预设区D一个周期后，回到起始位置第一预设区A的预设点a，停止预设时间段后，重复开始下一周期。
如图5所示，在第一预设区A内补光灯7不同角度照射范围，当补光灯7垂直向下时，补光灯7照射范围为e圆区域，当补光灯7垂直向上转动一定角度，补光灯7水平转动朝向正东、西、南、北时，照射范围约为g、h、i、f半圆区域，补光灯7水平转动朝向西北、西南、东南、东北时，照射范围为j、k、l、m四分之一圆区域，第一预设区A内所有区域内植物均能得到光照。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可智能调节角度的温室补光方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将照射区域分为四组预设区域，分为第一预设区、第二预设区、第三预设区、第四预设区；
步骤2：判断照射区域位于白天时间段还是夜晚时间段，若是白天时间段，执行步骤3；若是夜晚时间段，执行步骤6；
步骤3：采集补光装置所在预设区域的光照强度，光照强度数据通过无线收发器自组网上传至终端。
步骤4：根据补光装置所在预设区域的光照强度与植物所需最佳光照强度进行比较判断，是否需要补光；
步骤5：若不需要补光，则补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域的预设点，重复步骤3；若需要补光，则开启补光装置，根据补光装置所在预设区域的光照强度与植物所需最佳光照强度的强度差，调节补光装置的光照强度，并定时调节补光的角度，当总时长达到预设补光时长时，停止对预设区域的植物进行补光，补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域的预设点，重复步骤3，最后移动至第一预设区停止预设时间段再重复步骤3；
步骤6：开启补光装置，调节补光装置的光照强度至植物所需最佳光照强度，并定时调节补光的角度，当总时长达到预设补光时长时，则补光装置按照运动轨迹移动到下一预设区域预设点，重复步骤6，最后移动至第一预设区停止预设时间段再重复步骤6；
其中，步骤5和步骤6补光装置控制方式包括终端控制和自动控制。
2.根据权利要求1所述的一种可智能调节角度的温室补光方法，其特征在于：步骤5和步骤6中：所述运动轨迹为第一预设区、第二预设区、第三预设区、第四预设区，起始位置和终止位置均为第一预设区。
3.根据权利要求1所述的一种可智能调节角度的温室补光方法，其特征在于：步骤5和步骤6中：各个所述预设区域的补光时长数据通过无线收发器自组网上传至终端。
4.根据权利要求1所述的一种可智能调节角度的温室补光方法，其特征在于：步骤2中：白天时间段：夏秋季：早上5：00—下午19：00；冬春季：早上6：30—下午17：30；夜晚时间段：夏秋季：下午19：00—早上5：00；冬春季：下午17：30—早上6：30；。
5.根据权利要求4所述的一种可智能调节角度的温室补光方法，实现权利要求1至5任意一项一种可智能调节角度的温室补光方法，其特征在于：通过时钟检测器采集获取当前时间段。
6.一种可智能调节角度的温室补光装置，包括：
轨架(1)，用于在温室大棚内规定照射区域的顶端骨架上安装补光灯(7)；
移动机构(2)，用于带动补光灯(7)在轨架(1)上移动；
补光灯(7)，用于植物的补光；
电动旋转支架(6)，用于调节补光灯(7)的照射角度；
光照度传感器(5)，用于采集预设区域的光照强度数据；
控制机构(4)，分别与移动机构(2)、补光灯(7)、电动旋转支架(6)、光照度传感器(5)连接；
还包括伸缩杆(3)，所述轨架(1)通过固定件安装在大棚顶端骨架上，所述移动机构(2)滑动安装在轨架(1)上，所述伸缩杆(3)安装在移动机构(2)的下端，所述控制机构(4)设置在伸缩杆(3)的下端外表面，所述光照度传感器(5)设置在控制机构(4)的外表面，所述电动旋转支架(6)设置在伸缩杆(3)的底端，且所述电动旋转支架(6)设置在补光灯(7)的灯罩的上端。
所述控制机构(4)包括：时钟检测器(8)，用于检测时间段；
定时计时器(9)，用于控制并储存预设区域内补光时长；
灯光强度控制器(10)，用于控制预设区域的补光灯(7)强度；
无线收发器(11)，用于上传预设区域光照强度和补光时长数据至终端以及终端控制；
控制器(12)分别连接时钟检测器(8)、定时计时器(9)、灯光强度控制器(10)和无线收发器(11)，所述控制器(12)的信号输入/输出端连接无线收发器(11)信号输出/输入端，所述光照度传感器(5)、时钟检测器(8)的信号输出端均连接控制器(12)的信号输入端，所述控制器(12)的信号输出端连接移动机构(2)、定时计时器(9)、灯光强度控制器(10)的信号输入端，所述定时计时器(9)的信号输出端连接补光灯(7)和电动旋转支架(6)的信号输入端，所述灯光强度控制器(10)的信号输出端连接补光灯(7)的信号输入端。
7.根据权利要求6所述的一种可智能调节角度的温室补光装置，其特征在于：所述电动旋转支架(6)的旋转角度为范围为球体0-270度。
8.根据权利要求6所述的一种可智能调节角度的温室补光装置，其特征在于：所述移动机构(2)包括移动座、导轮和微型电机(13)，导轮安装在移动座的顶端，微型电机(13)设置在导轮的一侧，输出轴端连接导轮，微型电机(13)的信号输入端连接控制器(12)的信号输出端，导轮移动轮位于轨架(1)上。
9.根据权利要求6所述的一种可智能调节角度的温室补光装置，其特征在于：所述轨架(1)为平面圆形，通过吊架安装在大棚顶端骨架上。
10.根据权利要求6所述的一种可智能调节角度的温室补光装置，其特征在于：所述轨架(1)为弧面跑道形，通过固定件紧贴大棚顶端骨架安装。
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