CN112790045A - 一种自动调节明暗的植物照明系统及其装置 - Google Patents

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CN112790045A CN202110005613.4A CN202110005613A CN112790045A CN 112790045 A CN112790045 A CN 112790045A CN 202110005613 A CN202110005613 A CN 202110005613A CN 112790045 A CN112790045 A CN 112790045A
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Abstract

本发明公开一种自动调节明暗的植物照明系统及其装置，该系统包括智能终端、控制模块、监测模块、电源模块、遮阳驱动模块和照明驱动模块；控制模块包括处理器、植物周期管理模块、数据接收模块和数据存储模块；监测模块包括光照强度检测单元、光照时间检测单元和气体浓度检测单元。本发明系统通过监测模块实时检测植物生长环境的光照及气体环境的数据，处理器根据监测数据及植物周期管理模块进行分析处理，遮阳驱动模块和照明驱动模块根据处理结构分别控制遮阳装置和照明装置，可以最大化利用自然光源和照明光源，本发明装置通过控制植物生长的光照、水肥和气体浓度条件，有效促进了植物生产，提高了植物工厂的生产效率。

Description

一种自动调节明暗的植物照明系统及其装置
技术领域
本发明涉及植物照明调节领域，具体的是一种自动调节明暗的植物照明系统及其装置。
背景技术
“光、温、水、肥、气”是植物生长发育所需的主要环境因子，每个因子都是植物生长发育过程中所必须的。在这个五个因子中，“光”居首位，其主要通过三方面影响植物生长，即光普分布、光强和光周期。随着全球气候变暖使得越来越多的异常天气出现，致使日照时间明显缩短、强度明显的减弱。而且我国北方大部分的区域地处亚洲东北部，在冬、春两个季节长期存在日照时间不足的情况，造成了培养植株的温室大棚内严重缺光使得植物培育生长受到了抑制，因此对植物进行补光提高农作物产量已经成为当下急需解决的问题。
在现代化植物工厂、大棚温室、植物组织培育工厂内，采用高效率、低能耗的人工光源对植物进行补光照明已成为提高植物培育效率必不可少的条件。采用人工光源进行照明的生产环境中，可以将外部环境对植物的影响(如光照条件、温度、湿度和养分等)降到最低。可以根据需求对光照时间、光照强度、光谱匹配程度进行合理的调节，从而达到提高植物生产产量和植物生产品质的目的。
但是目前植物工厂大规模普及发展过程中存在光源利用率低下、生产成本过高和能源浪费严重等问题。因此，亟需一种能与植物生长周期相配套的植物照明系统及装置，以满足植物工厂植物培养用。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种自动调节明暗的植物照明系统及其装置，该系统通过监测模块实时检测植物生长环境的光照及气体环境的数据，处理器根据监测数据及植物周期管理模块进行分析处理，遮阳驱动模块和照明驱动模块根据处理结构分别控制遮阳装置和照明装置，可以最大化利用自然光源和照明光源，该装置通过控制植物生长的光照、水肥和气体浓度条件，有效促进了植物生产，提高了植物工厂的生产效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种自动调节明暗的植物照明系统，包括智能终端、控制模块、监测模块、电源模块、遮阳驱动模块和照明驱动模块；
智能终端通过无线网络与控制模块连接；
控制模块包括处理器、植物周期管理模块、数据接收模块和数据存储模块；
监测模块包括光照强度检测单元、光照时间检测单元和气体浓度检测单元，气体浓度检测单元包括O2浓度检测和CO2浓度检测；
电源模块为系统提供电力；
遮阳驱动模块通过继电器控制遮阳装置；
照明驱动模块通过继电器控制照明装置。
进一步优选地，监测模块将检测到的各项数据传输至控制模块的数据接收模块，数据接收模块接收到数据信号后传输至数据存储模块进行保存，处理器根据监测数据及植物周期管理模块进行分析处理并将处理结果传输至遮阳驱动模块或照明驱动模块。
一种基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，包括培养箱，培养箱底部固定安装底座，底座底部固定安装支脚，培养箱前侧固定安装箱门，箱门上开设有观察窗，培养箱左右两侧开设有采光窗，培养箱内壁对应采光窗处固定安装遮阳机构，培养箱顶部中间固定安装喷水机构，培养箱后侧内壁上部固定安装补光机构，培养箱后侧内壁下部固定安装换气机构，培养箱底部开设有积水槽，积水槽上方设有培养板。
进一步优选地，遮阳机构包括收卷盒，收卷盒内部贯穿设有收卷辊，收卷辊与收卷盒转动连接，收卷辊一端与第一电机的输出轴连接，收卷辊上环绕设有遮阳帘，遮阳帘远离收卷辊一端固定安装配重板，配重板与收卷盒之间通过折叠杆连接。
进一步优选地，折叠杆包括第一连接杆和第二连接杆，第一连接杆上端原图收卷盒底部铰接，第一连接杆下端与第二连接杆铰接，第二连接杆远离第一＝连接杆一端与配重板铰接，第一连接杆和第二连接杆铰接处设有扭簧。
进一步优选地，喷水机构包括转动主轴，转动主轴贯穿培养箱顶部，转动主轴贯穿培养箱处固定安装封堵块，转动主轴底端固定安装喷水环，转动主轴顶端固定安装驱动块，驱动块呈之字形，驱动块顶部与第一驱动轴固定连接，第一驱动轴顶部固定安装旋转接头，第一驱动轴通过齿轮与第二电机的输出轴啮合，第二电机固定安装在齿轮盒外壁，齿轮盒固定安装在U型架顶部，U型架底部与培养箱顶部固定连接，封堵块和驱动块之间的转动主轴表面固定安装第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第二齿轮固定安装在第二驱动轴上，第二驱动轴顶端通过皮带与第一驱动轴连接。
进一步优选地，封堵块底部为球面，培养箱顶部中间开设贯穿的第一通孔，第一通孔顶部四周设有封堵槽，封堵槽的底部为球面，封堵槽与封堵块配合；
U型架中间固定安装第一固定板，第一固定板中间开设有第二通孔，转动主轴贯穿第二通孔，第一固定板一侧固定连接第二固定板，第二驱动轴贯穿第二固定板，第二驱动轴与第二固定板转动连接；
喷水环底部固定安装若干雾化喷头，转动主轴、驱动块和第一驱动轴内部设有进水管路，旋转接头通过进水管路与雾化喷头连接。
进一步优选地，补光机构包括第三驱动轴，第三驱动轴与培养箱内壁转动连接，第三驱动轴一端与第三电机的输出轴连接，第三驱动轴上对称设有第一转动块，第一转动块与第三驱动轴转动连接，第一转动块底部固定安装第一丝杆，第一丝杆通过齿轮与第三驱动轴啮合，第一丝杆上固定安装第二转动块，第二转动块与第一丝杆螺纹配合，第二转动块侧壁铰接转动杆，转动杆一端与培养箱内壁铰接，转动杆另一端固定安装LED灯板。
进一步优选地，换气机构包括对称设置在培养箱后侧壁的气孔，培养箱后侧壁气孔的内侧固定安装过滤格栅，培养箱后侧壁气孔的外侧与风机连接。
进一步优选地，培养板表面开设有若干漏水孔，培养板与培养箱内壁滑动连接，培养箱内壁对应培养板处开设有滑槽，培养箱底部固定安装滑块，滑块内贯穿设有第二丝杆，滑块与第二丝杆螺纹配合，第二丝杆一端与第四电机的输出轴连接。
本发明的有益效果：
1、本发明自动调节明暗的植物照明系统通过监测模块实时检测植物生长环境的光照及气体环境的数据，处理器根据监测数据及植物周期管理模块进行分析处理，遮阳驱动模块和照明驱动模块根据处理结构分别控制遮阳装置和照明装置，可以最大化利用自然光源和照明光源；
2、本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，通过控制植物生长的光照、水肥和气体浓度条件，有效促进了植物生产，提高了植物工厂的生产效率。其中喷水机构通过转动主轴、驱动块、第一驱动轴和第二驱动轴的设置可以使喷水环在以封堵块为支点转动的同时自传，提高了喷水的均匀程度；补光机构LED板通过第三驱动轴，第一转动块、第一丝杆、第二转动块和转动杆的设置可以进行倾斜角度的调节，以适应不同生长高度植物的补光需求，同时补光机构还与遮阳机构配合使用，根据植物生长规律最大化利用自然光源和LED光源，光源利用率高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明自动调节明暗的植物照明系统的整体框架图；
图2是本发明自动调节明暗的植物照明系统控制模块的结构框架图；
图3是本发明自动调节明暗的植物照明系统监测模块的结构框架图；
图4是本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置整体结构示意图；
图5是本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置前视图；
图6是本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置培养箱的剖视图；
图7是本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置遮阳机构的结构示意图；
图8是本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置喷水机构的结构示意图；
图9是本发明是本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置转动主轴的结构示意图；
图10是是本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置补光机构的结构示意图；
图11是是本发明基于自动调节明暗的植物照明系统的装置培养板的结构示意图。
图中：
1-培养箱，2-底座，3-支脚，4-箱门，5-观察窗，6-采光窗，7-遮阳机构，8-喷水机构，9-补光机构，10-换气机构，11-积水槽，12-培养板，13-收卷盒，14-收卷辊，15-第一电机，16-遮阳帘，17-配重板，18-折叠杆，181-第一连接杆，182-第二连接杆，19-转动主轴，20-封堵块，21-喷水环，22-驱动块，23-第一驱动轴，24-旋转接头，25-第二电机，26-齿轮盒，27-U型架，28-第一齿轮，29-第二齿轮，30-第二驱动轴，31-第一通孔，32-封堵槽，33-第一固定板，34-第二通孔，35-第二固定板，36-雾化喷头，37-第三驱动轴，38-第三电机，39-第一转动块，40-第一丝杆，41-第二转动块，42-转动杆，43-LED灯板，44-过滤格栅，45-滑槽，46-滑块，47-第二丝杆，48-第四电机。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-3所示，一种自动调节明暗的植物照明系统，包括智能终端、控制模块、监测模块、电源模块、遮阳驱动模块和照明驱动模块；
智能终端通过无线网络与控制模块连接；
控制模块包括处理器、植物周期管理模块、数据接收模块和数据存储模块；
监测模块包括光照强度检测单元、光照时间检测单元和气体浓度检测单元，气体浓度检测单元包括O2浓度检测和CO2浓度检测；
电源模块为系统提供电力；
遮阳驱动模块通过继电器控制遮阳装置；
照明驱动模块通过继电器控制照明装置。
监测模块将检测到的各项数据传输至控制模块的数据接收模块，数据接收模块接收到数据信号后传输至数据存储模块进行保存，处理器根据监测数据及植物周期管理模块进行分析处理并将处理结果传输至遮阳驱动模块或照明驱动模块。
如图4-6所示，一种基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，包括培养箱1，培养箱1底部固定安装底座2，底座2底部固定安装支脚3，培养箱1前侧固定安装箱门4，箱门4上开设有观察窗5，培养箱1左右两侧开设有采光窗6，培养箱1内壁对应采光窗6处固定安装遮阳机构7，培养箱1顶部中间固定安装喷水机构8，培养箱1后侧内壁上部固定安装补光机构9，培养箱1后侧内壁下部固定安装换气机构10，培养箱1底部开设有积水槽11，积水槽11上方设有培养板12。
如图7所示，遮阳机构7包括收卷盒13，收卷盒13内部贯穿设有收卷辊14，收卷辊14与收卷盒13转动连接，收卷辊14一端与第一电机15的输出轴连接，收卷辊14上环绕设有遮阳帘16，遮阳帘16远离收卷辊14一端固定安装配重板17，配重板17与收卷盒13之间通过折叠杆18连接。
折叠杆18包括第一连接杆181和第二连接杆182，第一连接杆181上端原图收卷盒13底部铰接，第一连接杆181下端与第二连接杆182铰接，第二连接杆182远离第一＝连接杆181一端与配重板17铰接，第一连接杆181和第二连接杆182铰接处设有扭簧。
如图8-9所示，喷水机构8包括转动主轴19，转动主轴19贯穿培养箱1顶部，转动主轴19贯穿培养箱1处固定安装封堵块20，转动主轴19底端固定安装喷水环21，转动主轴19顶端固定安装驱动块22，驱动块22呈之字形，驱动块22顶部与第一驱动轴23固定连接，第一驱动轴23顶部固定安装旋转接头24，第一驱动轴23通过齿轮与第二电机25的输出轴啮合，第二电机25固定安装在齿轮盒26外壁，齿轮盒26固定安装在U型架27顶部，U型架27底部与培养箱1顶部固定连接，封堵块20和驱动块22之间的转动主轴19表面固定安装第一齿轮28，第一齿轮28与第二齿轮29啮合，第二齿轮29固定安装在第二驱动轴30上，第二驱动轴30顶端通过皮带与第一驱动轴23连接。
封堵块20底部为球面，培养箱1顶部中间开设贯穿的第一通孔31，第一通孔31顶部四周设有封堵槽32，封堵槽32的底部为球面，封堵槽32与封堵块20配合；
U型架27中间固定安装第一固定板33，第一固定板33中间开设有第二通孔34，转动主轴19贯穿第二通孔34，第一固定板33一侧固定连接第二固定板35，第二驱动轴30贯穿第二固定板35，第二驱动轴30与第二固定板35转动连接；
喷水环21底部固定安装若干雾化喷头36，转动主轴19、驱动块22和第一驱动轴23内部设有进水管路，旋转接头24通过进水管路与雾化喷头36连接。
如图10所示，补光机构9包括第三驱动轴37，第三驱动轴37与培养箱1内壁转动连接，第三驱动轴37一端与第三电机38的输出轴连接，第三驱动轴37上对称设有第一转动块39，第一转动块39与第三驱动轴37转动连接，第一转动块39底部固定安装第一丝杆40，第一丝杆40通过齿轮与第三驱动轴37啮合，第一丝杆40上固定安装第二转动块41，第二转动块41与第一丝杆40螺纹配合，第二转动块41侧壁铰接转动杆42，转动杆42一端与培养箱1内壁铰接，转动杆42另一端固定安装LED灯板43。
换气机构10包括对称设置在培养箱1后侧壁的气孔，培养箱1后侧壁气孔的内侧固定安装过滤格栅44，培养箱1后侧壁气孔的外侧与风机连接。
如图11所示，培养板12表面开设有若干漏水孔，培养板12与培养箱1内壁滑动连接，培养箱1内壁对应培养板12处开设有滑槽45，培养箱1底部固定安装滑块46，滑块46内贯穿设有第二丝杆47，滑块46与第二丝杆47螺纹配合，第二丝杆47一端与第四电机48的输出轴连接。
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。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种自动调节明暗的植物照明系统，其特征在于，包括智能终端、控制模块、监测模块、电源模块、遮阳驱动模块和照明驱动模块；
所述智能终端通过无线网络与控制模块连接；
所述控制模块包括处理器、植物周期管理模块、数据接收模块和数据存储模块；
所述监测模块包括光照强度检测单元、光照时间检测单元和气体浓度检测单元，所述气体浓度检测单元包括O2浓度检测和CO2浓度检测；
所述电源模块为系统提供电力；
所述遮阳驱动模块通过继电器控制遮阳装置；
所述照明驱动模块通过继电器控制照明装置。
2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述监测模块将检测到的各项数据传输至控制模块的数据接收模块，所述数据接收模块接收到数据信号后传输至数据存储模块进行保存，处理器根据监测数据及植物周期管理模块进行分析处理并将处理结果传输至遮阳驱动模块或照明驱动模块。
3.一种基于权利要求1或2所述的自动调节明暗的植物照明系统的装置，其特征在于，包括培养箱(1)，所述培养箱(1)底部固定安装底座(2)，所述底座(2)底部固定安装支脚(3)，所述培养箱(1)前侧固定安装箱门(4)，所述箱门(4)上开设有观察窗(5)，所述培养箱(1)左右两侧开设有采光窗(6)，所述培养箱(1)内壁对应采光窗(6)处固定安装遮阳机构(7)，所述培养箱(1)顶部中间固定安装喷水机构(8)，所述培养箱(1)后侧内壁上部固定安装补光机构(9)，所述培养箱(1)后侧内壁下部固定安装换气机构(10)，所述培养箱(1)底部开设有积水槽(11)，所述积水槽(11)上方设有培养板(12)。
4.根据权利要求3所述的基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，其特征在于，所述遮阳机构(7)包括收卷盒(13)，所述收卷盒(13)内部贯穿设有收卷辊(14)，所述收卷辊(14)与收卷盒(13)转动连接，所述收卷辊(14)一端与第一电机(15)的输出轴连接，所述收卷辊(14)上环绕设有遮阳帘(16)，所述遮阳帘(16)远离收卷辊(14)一端固定安装配重板(17)，所述配重板(17)与收卷盒(13)之间通过折叠杆(18)连接。
5.根据权利要求4所述的基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，其特征在于，所述折叠杆(18)包括第一连接杆(181)和第二连接杆(182)，所述第一连接杆(181)上端原图收卷盒(13)底部铰接，所述第一连接杆(181)下端与第二连接杆(182)铰接，所述第二连接杆(182)远离第一＝连接杆(181)一端与配重板(17)铰接，所述第一连接杆(181)和第二连接杆(182)铰接处设有扭簧。
6.根据权利要求3所述的基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，其特征在于，所述喷水机构(8)包括转动主轴(19)，所述转动主轴(19)贯穿培养箱(1)顶部，所述转动主轴(19)贯穿培养箱(1)处固定安装封堵块(20)，所述转动主轴(19)底端固定安装喷水环(21)，所述转动主轴(19)顶端固定安装驱动块(22)，所述驱动块(22)呈之字形，所述驱动块(22)顶部与第一驱动轴(23)固定连接，所述第一驱动轴(23)顶部固定安装旋转接头(24)，所述第一驱动轴(23)通过齿轮与第二电机(25)的输出轴啮合，所述第二电机(25)固定安装在齿轮盒(26)外壁，所述齿轮盒(26)固定安装在U型架(27)顶部，所述U型架(27)底部与培养箱(1)顶部固定连接，所述封堵块(20)和驱动块(22)之间的转动主轴(19)表面固定安装第一齿轮(28)，所述第一齿轮(28)与第二齿轮(29)啮合，所述第二齿轮(29)固定安装在第二驱动轴(30)上，所述第二驱动轴(30)顶端通过皮带与第一驱动轴(23)连接。
7.根据权利要求6所述的基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，其特征在于，所述封堵块(20)底部为球面，所述培养箱(1)顶部中间开设贯穿的第一通孔(31)，所述第一通孔(31)顶部四周设有封堵槽(32)，所述封堵槽(32)的底部为球面，所述封堵槽(32)与封堵块(20)配合；
所述U型架(27)中间固定安装第一固定板(33)，所述第一固定板(33)中间开设有第二通孔(34)，所述转动主轴(19)贯穿第二通孔(34)，所述第一固定板(33)一侧固定连接第二固定板(35)，所述第二驱动轴(30)贯穿第二固定板(35)，所述第二驱动轴(30)与第二固定板(35)转动连接；
所述喷水环(21)底部固定安装若干雾化喷头(36)，所述转动主轴(19)、驱动块(22)和第一驱动轴(23)内部设有进水管路，所述旋转接头(24)通过进水管路与雾化喷头(36)连接。
8.根据权利要求3所述的基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，其特征在于，所述补光机构(9)包括第三驱动轴(37)，所述第三驱动轴(37)与培养箱(1)内壁转动连接，所述第三驱动轴(37)一端与第三电机(38)的输出轴连接，所述第三驱动轴(37)上对称设有第一转动块(39)，所述第一转动块(39)与第三驱动轴(37)转动连接，所述第一转动块(39)底部固定安装第一丝杆(40)，所述第一丝杆(40)通过齿轮与第三驱动轴(37)啮合，所述第一丝杆(40)上固定安装第二转动块(41)，所述第二转动块(41)与第一丝杆(40)螺纹配合，所述第二转动块(41)侧壁铰接转动杆(42)，所述转动杆(42)一端与培养箱(1)内壁铰接，所述转动杆(42)另一端固定安装LED灯板(43)。
9.根据权利要求3所述的基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，其特征在于，所述换气机构(10)包括对称设置在培养箱(1)后侧壁的气孔，所述培养箱(1)后侧壁气孔的内侧固定安装过滤格栅(44)，所述培养箱(1)后侧壁气孔的外侧与风机连接。
10.根据权利要求3所述的基于自动调节明暗的植物照明系统的装置，其特征在于，所述培养板(12)表面开设有若干漏水孔，所述培养板(12)与培养箱(1)内壁滑动连接，所述培养箱(1)内壁对应培养板(12)处开设有滑槽(45)，所述培养箱(1)底部固定安装滑块(46)，所述滑块(46)内贯穿设有第二丝杆(47)，所述滑块(46)与第二丝杆(47)螺纹配合，所述第二丝杆(47)一端与第四电机(48)的输出轴连接。
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