CN112867196A - 一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置 - Google Patents
一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112867196A CN112867196A CN202110037490.2A CN202110037490A CN112867196A CN 112867196 A CN112867196 A CN 112867196A CN 202110037490 A CN202110037490 A CN 202110037490A CN 112867196 A CN112867196 A CN 112867196A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plant
- light
- module
- lamp
- artificial intelligence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims abstract description 255
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims abstract description 50
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 22
- 238000013145 classification model Methods 0.000 claims description 19
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 6
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 235000012055 fruits and vegetables Nutrition 0.000 claims description 4
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 241000219112 Cucumis Species 0.000 claims 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 235000011034 Rubus glaucus Nutrition 0.000 description 6
- 244000235659 Rubus idaeus Species 0.000 description 6
- 235000009122 Rubus idaeus Nutrition 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 5
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 244000241257 Cucumis melo Species 0.000 description 4
- 240000009088 Fragaria x ananassa Species 0.000 description 4
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 4
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 4
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 4
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 235000021012 strawberries Nutrition 0.000 description 4
- 235000002566 Capsicum Nutrition 0.000 description 3
- 239000006002 Pepper Substances 0.000 description 3
- 241000722363 Piper Species 0.000 description 3
- 235000016761 Piper aduncum Nutrition 0.000 description 3
- 235000017804 Piper guineense Nutrition 0.000 description 3
- 235000008184 Piper nigrum Nutrition 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 3
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000088415 Raphanus sativus Species 0.000 description 2
- 235000006140 Raphanus sativus var sativus Nutrition 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000009313 farming Methods 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 240000008574 Capsicum frutescens Species 0.000 description 1
- 235000002568 Capsicum frutescens Nutrition 0.000 description 1
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000021466 carotenoid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001747 carotenoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007226 seed germination Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000017260 vegetative to reproductive phase transition of meristem Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/20—Controlling the colour of the light
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
- H05B45/30—Driver circuits
- H05B45/32—Pulse-control circuits
- H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
- H05B47/10—Controlling the light source
- H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
- H05B47/11—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the brightness or colour temperature of ambient light
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
- H05B47/10—Controlling the light source
- H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
- H05B47/115—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the presence or movement of objects or living beings
- H05B47/125—Controlling the light source in response to determined parameters by determining the presence or movement of objects or living beings by using cameras
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
- H05B47/10—Controlling the light source
- H05B47/16—Controlling the light source by timing means
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
- H05B47/10—Controlling the light source
- H05B47/175—Controlling the light source by remote control
- H05B47/19—Controlling the light source by remote control via wireless transmission
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
- Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置。该方法为采集植物图像；根据所述植物图像，识别获取植物种类信息和生长阶段信息；根据所述植物种类信息和所述生长阶段信息，调取对应的光配比数据；根据所述光配比数据，调节植物灯的光输出配比。该装置包括高清图像采集模块；植物光配方数据库；植物识别模块；植物灯模块；控制模块。本发明通过识别出不同的植物所处的不同阶段生长状况，精准地控制植物灯为植物提供最佳的补光策略，满足不同植物生长对光谱的不同需求，使植物的生长效益最大化。
Description
技术领域
本发明涉及植物生长监测与控制领域，尤其涉及一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置。
背景技术
光照是任何植物从发芽到成熟的生长过程中不可或缺的重要物理因素，大自然中各种植物的茂盛生长，必须依靠来自太阳光照提供的能量。根据生物理论，光照有助于加快植物当中的叶绿素吸收各种养分，如水和二氧化碳等，合成更多的碳水化合物进而促进植物的生长。通过模拟太阳光照诞生的植物灯技术，它的重要技术核心是可以实现光照的人为调控，通过调节植物灯的光照状态，我们通过识别植物的生长状况，有针对性地控制植物的生长速度，或控制植株的形态建成，是现代植物栽培领域中的一项重要技术。
科学家通过研究植物在光合作用中的核心原理，总结了不同波长的光照对植物的影响。 280～315nm对形态与生理过程的影响极小；315～400nm(紫)使叶绿素吸收少，影响光周期效应，阻止茎伸长；400～520nm(蓝)使叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大；520～610nm(绿)下色素的吸收率不高；610～720nm(红)使叶绿素吸收率低，对光合作用与光周期效应有显著影响；720～1000nm使吸收率低，刺激细胞延长，影响开花与种子发芽。在传统农业上，由于农耕技术的落后以及有关设备的匮乏，导致大量的劳动力花费在耕作中，大大提高了劳动成本。在这高新技术发展迅速的21世纪，必须要把劳动力从传统农业中解放出来，取而代之的是更具“智慧”的农业设备。
申请号为201911000302.8的专利文献公开了一种基于大数据的农业环境监管系统，包括农作物数据库、棚内区域规划模块、人工补光装置以及放置在人工补光装置上的种植装置，所述种植装置中种植有农作物；通过种植装置采集整天的光照情况，配合人工补光装置在夜晚光照不足的情况下，根据白天时的光照情况确定补光时长，并配合棚内区域规划模块对种植装置的识别和管理以及农作物数据库为植物生长所需的光线波长、适宜光照度等数据提供支持，进而控制照明模块的运行参数，针对不同的农作物提供合适的补光环境，保证农作物的生长；但在实际应用中，其缺陷在于采集光照信息的光照检测模块不适合也不能遍及植物受光的全部位置，因此其光照信息不能精准代表农作物的整株受光的情况；仅依靠采集光照信息，来对某作物进行针对性的补光，而忽略植物实际的生长状况，其控制生长的效果将不够理想。因此需要一种能根据不同植物不同生长阶段控制植物灯的补光技术方案。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法，能够根据植物的实际生长阶段状况，选择最优的光配比输出，使植物得到最佳的补光，有效地控制植物的生长。
本发明的另一目的是提供一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置，为解决上述技术问题，一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法，包括以下步骤：
S1：采集植物图像，输入到训练后的植物分类模型；
S2：所述植物分类模型对所述植物图像进行识别，获取植物种类信息和生长阶段信息，得到植物种类后继续输入到植物生长阶段的识别。
S3：得到植物的种类和生长阶段后，调用的我们建立的植物光谱数据库，找到相对应的光配比，通过无线通讯模块输出给控制系统。
S4：控制系统输出PWM波控制不同波长LED灯。
S5：所述植物分类模型根据获得所述植物种类信息和所述生长阶段信息，从光配方数据库中调取对应的光配比数据；
进一步地，步骤S2包括：根据所述植物图像，通过Opencv植物分类模型对所述植物图像进行特征识别和颜色识别，以获取植物生长阶段信息。
进一步地，步骤S4包括：根据所述光配比数据，通过PWM波对设于所述植物灯上的不同波长LED的光进行调控。
进一步地，还包括步骤：
收集光环境信息，同时进行判断：若处于有光照环境，所述植物灯关闭；若处于无光照环境，所述植物灯开启。
进一步地，还包括：所述植物灯于预设定时时间进行开启、关闭。
一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置，包括：
高清图像采集模块，用于采集植物图像；
光配方数据库，用于储存不同植物不同生长阶段最优的光配比数据；
植物分类模块，用于根据所述植物图像，识别获取植物种类信息和生长阶段信息，从所述光配方数据库调取对应的所述光配比数据；
植物灯模块，用于对植物进行补光；
控制模块，用于根据所述光配比数据控制所述植物灯模块的光输出配比。
进一步地，所述高清图像采集模块设有高清摄像头。
进一步地，所述植物识别模块包括有训练后的Opencv植物分类模型。
进一步地，所述植物灯模块包括有半椭圆型灯罩、设于所述灯罩口部的灯盘，以及设于所述灯盘下方的导光板。
进一步地，所述灯盘均匀分布有红色LED灯、蓝色LED灯。
进一步地，还包括：光收集模块，用于光环境信息，以使所述控制模块根据所述光环境信息控制所述植物灯的开闭。
进一步地，所述光收集模块设有光敏电阻。
进一步地，所述控制模块还包括有单片机，以及与所述单片机用电引脚连接的电源控制单元；所述用电引脚设有两个降压模块，以为所述植物灯提供合适的供电电压。
进一步地，还包括有分别与所述单片机和设于所述植物分类模块的树莓派处理模块连接的蓝牙模块；用于所述控制模块与所述植物分类模块的无线连接。
进一步地，还包括：时钟模块，用于预设定时以使所述控制模块控制所述植物灯的开闭。
进一步地，还包括：蓝牙模块，用于所述控制模块与所述植物分类模块无线连接。
与现有技术相比，本发明技术方案取得的有益效果为：
本发明提供一种精准的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置，能够识别出不同的植物处于的不同阶段的生长状况，从预存于所述光配方数据库的最优光配比数据中，选择对应的所述光配比数据，控制和调节所述植物灯进行补光，给予植物最佳的补光策略，满足不同植物生长对光谱的不同需求。
附图说明
图1是本发明实施例所述方法流程图；
图2是本发明实施例所述装置示意图；
图3是本发明实施例所述装置示意图
图4是本发明实施例所述装置示意图
图5是本发明所述所述灯盘LED阵列示意图
图6是本发明实施例的所述植物灯控制电路示意图；
图7是本发明实施例的所述植物灯供电电路示意图；
图8是蔬菜类光谱图；
图9是番茄类光谱图。
标记说明：
1：高清图像采集模块；2：光配方数据库；3：植物分类模块；4：植物灯模块；5：控制模块；6：灯罩；7：灯盘；8：导光板；
11：红色LED灯；12：蓝色LED灯；13：蓝牙模块；14：12V直流开关电源；15：5V 电源；16：3.4V电压；17：光敏电阻；18：降压模块。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明公开了一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置和方法。该实现装置
包括有高清图像采集模块、光配方数据库、植物分类模块、控制模块。所述植物光配方补光系统包括：光收集模块，用于光环境信息，以使所述控制模块根据所述光环境信息控制所述植物灯的开闭；使得在特定的环境中通过所述电源控制单元实现所述植物灯进行开闭。所述光收集模块设有光敏电阻。
该高清图像采集模块用于采集植物图像，设有高清摄像头，为植物分类模块提供清晰的所述植物图像。
该光配方数据库，用于储存不同植物不同生长阶段最优的光配比数据；
该植物分类模块，用于根据所述植物图像，识别获取植物种类信息和生长阶段信息，从所述光配方数据库调取对应的所述光配比数据；能识别和监测植物的种类和生长状况。所述植物分类模块为智能识别模块，包括有基于开源高效Opencv训练后的植物分类模型，其基于 Opencv的图像识别技术，能够依据所述植物图像，识别相应植物种类及生长阶段；能够对植物大棚内不同区域的植物，进行种类判别，由此为不同的区域提供各自合适的所述光配比数据，使所述控制模块控制不同区域的植物灯，为不同植物进行补光。
该植物灯模块用于对植物进行补光，为可调控多光谱LED灯。所述植物灯模块包括有半椭圆型灯罩、设于所述灯罩口部的灯盘，以及设于所述灯盘下方的导光板。所述植物灯模块和所述电源控制单元之间通过粗导线连接。
该控制模块，用于根据所述光配比数据控制所述植物灯模块的光输出配比。该控制模块包括按键模块、蓝牙模块、单片机、与所述单片机用电引脚连接的电源控制单元，该按键模块用于使用人员按实际情况需要，对本装置进行人工操作设置。所述单片机的TX引脚与所述蓝牙模块的RX引脚相连。所述蓝牙模块用于所述控制模块与所述植物分类模块无线连接，使得应用场景更加自由，布置更加灵活。
本发明的实现方法包括步骤：采集植物图像，根据所述植物图像，识别获取植物种类信息和生长阶段信息；根据所述植物种类信息和所述生长阶段信息，调取对应的光配比数据；根据所述光配比数据，调节植物灯的光输出配比。
不同植物对光谱有不同的需求，不同光配比对促进植物生长的效益不同，如辣椒的种植过程，红蓝光比9：1的光源对辣椒生长最利，草莓的种植过程中，红蓝光比为7∶3时，其增殖效果好，更有利于草莓的光合作用和物质积累。结果期的西红柿在2：1的光照下，其果实可以更饱满，白萝卜在8：1的光照下生长，生长的体积能硕大。因此我们搜集光照对植物影响的文献资料，并构建了常见瓜果蔬菜光谱配方数据库，从而知道相应瓜果蔬菜所需要的配光比，得以调控植物灯的配光比。
本发明通过识别出不同的植物所处的不同阶段生长状况，精准地控制植物灯为植物提供最佳的补光策略，满足不同植物生长对光谱的不同需求，使植物的生长效益最大化。
实施例1
一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：采集植物图像，输入到训练后的植物分类模型；
S2：所述植物分类模型对所述植物图像进行识别，获取植物种类信息和生长阶段信息，得到植物种类后继续输入到植物生长阶段的识别。
S3：得到植物的种类和生长阶段后，调用的我们建立的植物光谱数据库，找到相对应的光配比，通过无线通讯模块输出给控制系统。
S4：控制系统输出PWM波控制全光谱LED灯。
S5：所述植物分类模型根据获得所述植物种类信息和所述生长阶段信息，从光配方数据库中调取对应的光配比数据；
通过所述植物图像，由所述植物分类模型识别出不同的植物所处的不同阶段生长状况，精准地选择被拍摄植物的最优光谱组分，满足不同植物生长对光谱的不同需求，使植物的生长能够处于最佳状态。
若步骤S2无法识别所述植物图像，步骤S1重新采集所述植物图像；避免产生植物识别错误，重新采集所述植物图像，能增加对植物识别的有效性。
步骤S2包括：使用百度云智能云的api对植物进行种类识别，然后通过Opencv植物分类模型对所述植物图像进行特征识别和颜色识别，以获取植物生长阶段信息。根据所述植物种类，通过Opencv植物分类模型对所述植物图像进行特征识别和颜色识别，以获取和生长阶段信息；基于开源高效的Opencv训练的植物分类模型，以植物特征和颜色作为的识别对象，有效地提高了对植物种类和生长阶段判断的准确度。
步骤S4包括：根据所述光配比数据，通过PWM波对设于所述植物灯上的不同波长LED 的光进行调控；通过PWM波调制LED能够有极高的调光精确度，精细化地控制所述植物灯的补光。
该实现方法还包括步骤S4：收集光环境信息，同时进行判断：若处于有光照环境，所述植物灯关闭；若处于无光照环境，所述植物灯开启；使所述植物灯在光照环境合适的时候再进行开启。
该实现方法还包括：所述植物灯于预设定时时间进行开启、关闭；使得植物灯等开闭时间更加灵活。
实施例2
一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置，如图2和图3所示包括：用于采集植物图像的高清图像采集模块1、光配方数据库2、植物分类模块3、植物灯模块4、控制模块5。
该光配方数据库2用于储存不同植物不同生长阶段最优的光配比数据；其包括有大量的瓜果蔬菜等植物，如蔬菜类光谱图如图8所示、番茄类光谱图如图9所示中得到的最佳光配比；不同的光配比会给植物生长效益带来不同的影响，如辣椒的种植过程，红蓝光比为9：1 时，光源对辣椒生长最利；如草莓的种植过程，红蓝光比为7∶3时，其增殖效果最好，更有利于草莓的光合作用和物质积累。结果期的西红柿在红蓝光比为2：1的光照下，其果实可以更饱满，白萝卜在8：1的光照下生长，生长的体积能硕大。依据光照对植物影响的相关文献资料，构建了丰富而全面的瓜果蔬菜光谱配方数据库，使得在面对不同植物不同生长阶段状况时，能够准确应用到植物所需要的配光数据。
该植物分类模块3用于根据所述植物图像，识别获取植物种类信息和生长阶段信息，从所述光配方数据库2调取对应的所述光配比数据；能识别和监测植物的种类和生长状况。该植物灯模块4用于对植物进行补光；为可调控多光谱LED灯。该控制模块5用于根据所述光配比数据控制所述植物灯模块04的光输出配比。
所述控制模块5还包括有单片机，以及与所述单片机用电引脚连接的电源控制单元。如图7所示，所述用电引脚包括有用于两个降压模块18的输出端，所述降压模块18连接12V 直流开关电源14；经家庭插座提供220V电压给所述12V直流开关电源14，所述12V直流开关电源14输出12V电压，经两个所述降压模块18降压，输出3.4V电压16用于给所述植物LED灯供电。如图6所示，所述单片机的模拟输入引脚分别与两个三极管连接。
如图4所示，所述控制模块5还包括蓝牙模块13，如图7所示，所述单片机的TX引脚与所述蓝牙模块13的RX引脚相连。所述蓝牙模块13用于所述控制模块5与所述植物分类模块3无线连接，使得应用场景更加自由，布置更加灵活。
如图4所示，所述控制模块5还包括：按键模块9，用于使用人员按实际情况需要，对本装置进行人工操作设置。
所述高清图像采集模块1设有高清摄像头；为植物分类模块3提供清晰的所述植物图像。
所述植物分类模块3为智能识别模块，包括有基于开源高效Opencv训练后的植物分类模型，其基于Opencv的图像识别技术，能够依据所述植物图像，识别相应植物种类及生长阶段；能够对植物大棚内不同区域的植物，进行种类判别，由此为不同的区域提供各自合适的所述光配比数据，使所述控制模块控制不同区域的植物灯，为不同植物进行补光；植物分类模块 3还包括：树莓派处理模块、蓝牙模块13、按键模块。
所述树莓派处理模块与所述高清摄像头连接，所述树莓派处理模块的TX引脚与所述蓝牙模块13的RX引脚连接，所述树莓派处理模块的RX引脚与所述蓝牙模块13的TX引脚连接，所述树莓派处理模块的数据输入引脚与所述按键模块连接。
如图3所示，所述植物灯模块4包括有半椭圆型灯罩6、设于所述灯罩6口部的灯盘7，以及设于所述灯盘下方的导光板8。所述植物灯模块4和所述电源控制单元之间通过粗导线连接。
所述灯盘8均匀分布有红色LED灯11、蓝色LED灯12，如图4所示；该布置是使用光学Tracepro模拟仿真，得到的LED阵列及其轮廓图，以及实际接受面吸收光情况如图9所示，按照我们的灯光分布模型，植物受光时可以得到均匀分布的灯光。如图5所示，所述红色LED灯11、所述蓝色LED灯12分两路并联。
所述植物光配方补光系统还包括：光收集模块，用于光环境信息，以使所述控制模块5 根据所述光环境信息控制所述植物灯的开闭；使得在特定的环境中通过所述电源控制单元实现所述植物灯进行开闭。
如图6所示，所述光收集模块设有光敏电阻17。所述光敏电阻17与所述单片机的模拟输入引脚连接；所述光敏电阻17连接所述单片机的5V电源；用于感受和监测周围环境光线的变化，为所述植物灯开闭提供环境信息。
所述植物光配方补光系统还包括：时钟模块，用于预设定时以使所述控制模块5控制所述植物灯的开闭；在规定时间通过所述电源控制单元实现所述植物灯进行开闭。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采集植物图像，输入到训练后的植物分类模型；
S2：所述植物分类模型对所述植物图像进行识别，获取植物种类信息和生长阶段信息，得到植物种类后继续输入到植物生长阶段的识别；
S3：得到植物的种类和生长阶段后，调用的我们建立的植物光谱数据库，找到相对应的光配比，通过无线通讯模块输出给控制系统；
S4：控制系统输出PWM波控制不同波长LED灯；
S5：所述植物分类模型根据获得所述植物种类信息和所述生长阶段信息，从光配方数据库中调取对应的光配比数据。
2.如权利要求1的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法，其特征在于：
步骤S2包括：使用百度云智能云的api对植物进行种类识别，然后通过Opencv植物分类模型对所述植物图像进行特征识别和颜色识别，以获取植物生长阶段信息。
3.如权利要求1的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法，其特征在于：步骤S4包括：根据所述光配比数据，通过PWM波对设于所述植物灯上的不同波长LED的光进行调控。
4.如权利要求1的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法，其特征在于：还包括步骤：
收集光环境信息，同时进行判断：若处于有光照环境，所述植物灯关闭；若处于无光照环境，所述植物灯开启。
5.如权利要求1的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法，其特征在于：还包括：所述植物灯于预设定时时间进行开启、关闭。
6.一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置，其特征在于，包括：
高清图像采集模块，用于采集植物图像；
植物光配方数据库，用于储存不同植物不同生长阶段最优的光配比数据；植物光配方数据库，收集了各种瓜果蔬菜在不同生长阶段下的最优光配比，可以供识别系统调用；
植物分类模块，用于根据所述植物图像，识别获取植物种类信息和生长阶段信息，从所述光配方数据库调取对应的所述光配比数据；
植物灯模块，用于对植物进行补光；
控制模块，用于根据所述光配比数据控制所述植物灯模块的光输出配比。
7.如权利要求6的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置，其特征在于：所述高清图像采集模块设有高清摄像头；所述植物识别模块包括有训练后的Opencv植物分类模型；所述植物灯模块包括有半椭圆型灯罩、设于所述灯罩口部的灯盘，以及设于所述灯盘下方的导光板。
8.如权利要求7的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置，其特征在于：所述灯盘均匀分布有红色LED灯、蓝色LED灯。
9.如权利要求8的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置，其特征在于：还包括：光收集模块，用于光环境信息，以使所述控制模块根据所述光环境信息控制所述植物灯的开闭；所述光收集模块设有光敏电阻。
10.如权利要求6的基于人工智能的植物光配方补光系统的实现装置，其特征在于：还包括：时钟模块，用于预设定时以使所述控制模块控制所述植物灯的开闭；以及蓝牙模块，用于所述控制模块与所述植物分类模块无线连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110037490.2A CN112867196A (zh) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | 一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110037490.2A CN112867196A (zh) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | 一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112867196A true CN112867196A (zh) | 2021-05-28 |
Family
ID=76002926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110037490.2A Pending CN112867196A (zh) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | 一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112867196A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113834014A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-24 | 中国农业科学院都市农业研究所 | 一种农业照明装置、系统及方法 |
| CN114027052A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-02-11 | 华南农业大学 | 一种植物生殖发育的光照调控系统 |
| CN114269041A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-01 | 中山职业技术学院 | 一种基于led植物补光智能控制方法及其系统 |
| CN114340089A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 深圳市恩科照明有限公司 | 一种智能植物照明系统 |
| CN115868335A (zh) * | 2022-12-06 | 2023-03-31 | 深圳市齐创绿色科技有限公司 | 一种植物照明栽培方法、栽培装置及照明系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102762013A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-10-31 | 上海交通大学 | 温室led光源的智能控制系统 |
| CN205278902U (zh) * | 2016-03-01 | 2016-06-01 | 重庆星河光电科技股份有限公司 | 一种植物灯及照明系统 |
| CN210641526U (zh) * | 2019-05-05 | 2020-06-02 | 南京邮电大学 | 可自动调节光质配比的led植物补光灯系统 |
| CN111418381A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-17 | 南京格尼兹农业科技有限责任公司 | 一种可动态调节的led植物补光系统及动态调光方法 |
-
2021
- 2021-01-12 CN CN202110037490.2A patent/CN112867196A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102762013A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-10-31 | 上海交通大学 | 温室led光源的智能控制系统 |
| CN205278902U (zh) * | 2016-03-01 | 2016-06-01 | 重庆星河光电科技股份有限公司 | 一种植物灯及照明系统 |
| CN210641526U (zh) * | 2019-05-05 | 2020-06-02 | 南京邮电大学 | 可自动调节光质配比的led植物补光灯系统 |
| CN111418381A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-07-17 | 南京格尼兹农业科技有限责任公司 | 一种可动态调节的led植物补光系统及动态调光方法 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113834014A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-24 | 中国农业科学院都市农业研究所 | 一种农业照明装置、系统及方法 |
| CN114128512A (zh) * | 2021-09-24 | 2022-03-04 | 中国农业科学院都市农业研究所 | 一种基于智能切换的动植物照明装置及方法 |
| CN113834014B (zh) * | 2021-09-24 | 2023-10-20 | 中国农业科学院都市农业研究所 | 一种农业照明装置、系统及方法 |
| CN114027052A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-02-11 | 华南农业大学 | 一种植物生殖发育的光照调控系统 |
| CN114340089A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 深圳市恩科照明有限公司 | 一种智能植物照明系统 |
| CN114269041A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-01 | 中山职业技术学院 | 一种基于led植物补光智能控制方法及其系统 |
| CN115868335A (zh) * | 2022-12-06 | 2023-03-31 | 深圳市齐创绿色科技有限公司 | 一种植物照明栽培方法、栽培装置及照明系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112867196A (zh) | 一种基于人工智能的植物光配方补光系统的实现方法和装置 | |
| US20210329848A1 (en) | Dynamically adjustable light-emitting diode (led) plant light supplement system and a dynamic light dimming method | |
| RU2654259C2 (ru) | Динамическая рецептура света для растениеводства | |
| RU2504143C2 (ru) | Способ и устройство для использования светоизлучающих диодов в парнике | |
| CN105746202A (zh) | 基于pc/移动端远程控制的led植物照明系统及方法 | |
| CN113853048A (zh) | 一种农业照明的动态光源装置、系统及方法 | |
| KR101027205B1 (ko) | 식물재배용 ｌｅｄ 조명장치 | |
| CN209359084U (zh) | 一种智能植物生长光谱开发装置 | |
| CN108551909A (zh) | 一种植物照明装置的频闪方法 | |
| CN113711798A (zh) | 植物生长的控制方法、控制设备、植物生长灯及控制系统 | |
| TW201427491A (zh) | 植物種植環境所使用的光照系統 | |
| Mohagheghi et al. | An energy-efficient PAR-based horticultural lighting system for greenhouse cultivation of lettuce | |
| CN109099366A (zh) | 植物生长灯 | |
| CN112514677A (zh) | 一种基于物联网的led植物生长灯系统 | |
| Nozue et al. | White LED light with wide wavelength spectrum promotes high-yielding and energy-saving indoor vegetable production | |
| CN205402547U (zh) | 全自动太阳能植物生长灯系统 | |
| CN207911509U (zh) | 一种智能育种系统 | |
| TWI574608B (zh) | Plant factory with light recipe verification platform | |
| CN204993984U (zh) | 一种植物补光系统 | |
| CN213177936U (zh) | 一种光谱配方led植物灯 | |
| Chang et al. | Design and implementation of a cloud-based LED lighting control system for protected horticulture | |
| Saengtharatip et al. | Supplemental upward LED lighting for growing romaine lettuce (Lactuca sativa) in a plant factory: cost performance by light intensity and different light spectra | |
| CN114667858A (zh) | 一种植物光照系统及控制方法 | |
| CN209042179U (zh) | 植物生长灯 | |
| CN107105553A (zh) | 仿自然光照养殖装置、系统及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210528 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |