CN113966680B - 一种植物补光方法、系统、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种植物补光方法、系统、装置、设备及存储介质，所述方法包括：获取目标植物所处地理位置的当日天气预报数据，所述当日天气预报数据包括日出时间和日落时间；采集所述地理位置的实时光照强度；基于所述当日天气预报数据，生成所述目标植物的补光预期指数；当所述补光预期指数小于预设指数阈值时，在所述日出时间之前控制补光灯对所述目标植物进行补光；基于所述实时光照强度，计算所述目标植物的当日累积光照数据；当所述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光。本申请的技术方案可以通过补光预判和分时段补光，对补光量进行精确控制从而提升植物的补光效益，降低补光成本。
Description
技术领域
本申请涉及植物生长监测与控制技术领域，具体涉及一种植物补光方法、系统、装置、设备及存储介质。
背景技术
补光是依照植物生长的自然规律，在自然光照缺乏时，使用人工光源代替部分自然光来提供植物生长发育，提高经济效益的一种方法。现有的补光方法通常是利用光照传感器检测周围光强，并对实时光强进行监测，当实时光照强度小于设定值时控制补光灯对植物进行补光。
然而，一般清晨的光强较低，但是晴天的中午会有很强的光照，通常这种情况下这天植物只需要补很少的光，就能使果实保持甜度和色泽，减少落果率，如果实时监测光强并进行补光控制，清晨就会对植物进行大量补光，而过度补光不仅增加补光成本，造成能源浪费，而且可能导致植物的灼伤和死亡。因此，需要提供更加有效的技术方案。
发明内容
本申请提供了一种植物补光方法、系统、装置、设备及存储介质，可以通过分时段补光，对补光量进行精确控制从而提升植物的补光效益，降低补光成本，本申请技术方案如下：
一方面，提供了一种植物补光方法，所述方法包括：
获取目标植物所处地理位置的当日天气预报数据，所述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间；
采集所述地理位置的实时光照强度；
基于所述当日天气预报数据，生成所述目标植物的补光预期指数；
当所述补光预期指数小于预设指数阈值时，在所述日出时间之前控制补光灯对所述目标植物进行补光；
基于所述实时光照强度，计算所述目标植物的当日累积光照数据；
当所述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光。
另一方面，提供了一种植物补光系统，所述系统包括外部数据库，光照传感器，数据处理模块，控制模块和补光灯，其中：
所述外部数据库，用于存储目标植物所处地理位置的当日天气预报数据，所述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间；
所述光照传感器，用于采集所述目标植物的实时光照强度；向所述控制模块发送所述实时光照强度；
所述数据处理模块，用于从所述外部数据库获取所述当日天气预报数据；接收所述控制模块发送的所述实时光照强度；基于所述当日天气预报数据，生成所述目标植物的补光预期指数；向所述控制模块发送所述补光预期指数；基于所述实时光照强度，计算所述目标植物的当日累积光照数据；向所述控制模块发送所述当日累积光照数据；
所述控制模块，用于接收所述光照传感器发送的所述实时光照强度；向所述数据处理模块发送所述实时光照强度；接收所述数据处理模块发送的所述补光预期指数；当所述补光预期指数小于预设指数阈值时，在所述日出时间之前控制所述补光灯对所述目标植物进行补光；接收所述数据处理模块发送的所述当日累积光照数据；当所述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光。
另一方面，提供了一种植物补光装置，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取目标植物的累积光照数据和所述目标植物所处地理位置的当日天气预报数据，所述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间；
实时光照强度采集模块，用于采集所述地理位置的实时光照强度；
补光预期指数生成模块，用于基于所述目标植物的生长特性数据、所述累积光照数据和所述当日天气预报数据，生成所述目标植物的补光预期指数；
第一补光模块，用于当所述补光预期指数小于预设指数阈值时，在所述日出时间之前控制补光灯对所述目标植物进行补光；
当日累积光照数据计算模块，用于基于所述实时光照强度，计算所述目标植物的当日累积光照数据；
第二补光模块，用于当所述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光。
另一方面，提供了一种植物补光设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述的植物补光方法。
另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的植物补光方法。
本申请提供的植物补光方法、系统、装置、设备及存储介质，具有如下技术效果：
利用本申请提供的技术方案，可以结合当日天气预报等因素对植物的当日累积光照数据进行预判，得到植物的补光预期指数，基于补光预期指数与预设指数阈值的比较结果判断是否在日出时间之前进行补光，然后基于当日实际的累积光照数据判断是否在日落时间之后进行二次补光，通过补光预判和分时段补光，对补光量进行精确控制，一方面，保证补充的光照能被植物高效利用，从而有效保障植物的果实品质；另一方面，降低补光运行成本，提升补光效益，避免能源浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它附图。
图1是本申请实施例提供的一种植物补光方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的另一种植物补光方法的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的一种补光预期指数生成方法的流程示意图；
图4是本申请实施例提供的一种在上述日出时间之前控制补光灯对上述目标植物进行补光的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的一种基于上述实时光照强度，计算上述目标植物的当日累积光照数据的流程示意图；
图6是本申请实施例提供的在上述日落时间之后控制上述补光灯对上述目标植物进行补光的流程示意图；
图7是本申请实施例提供的一种累积光照数据更新方法的流程示意图；
图8是本申请实施例提供的另一种植物补光方法的流程示意图；
图9是本申请实施例提供的一种植物补光系统示意图；
图10是本申请实施例提供的另一种植物补光系统示意图；
图11是本申请实施例提供的一种植物补光装置示意图；
图12是本申请实施例提供的一种植物补光设备示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在实际应用中，补光是依照植物生长的自然规律，在自然光照缺乏时，使用人工光源代替部分自然光来提供植物生长发育，提高经济效益的一种方法，由于与LED种植灯相比，补光灯的光强要弱，因此，补光的主要作用不是让植物生长，而是在自然光照缺乏时，控制植物的落果期以保障植物的果实品质，必要时，还可以使果实提前成熟。在本说明书实施例中，补光时期可以设置为目标植物的花芽分化期至果实膨大期。
以下介绍本申请实施例提供的一种植物补光方法，图1为本申请实施例提供的一种植物补光方法的流程示意图。需要说明的是，本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。具体的如图1所示，上述方法可以包括：
S101，获取目标植物所处地理位置的当日天气预报数据，上述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间。
在本说明书实施例中，目标植物可以为在其生长周期中需要进行补光的植物，优选的实施例中，目标植物可以包括但不限于：杨梅、火龙果、番茄。
具体的，当日天气预报数据可以包括但不限于：当日天气、当日气温范围、日出时间和日落时间。
在一个可选的实施例中，可以预先设置目标植物所处地理位置的经纬度数据，基于该经纬度数据每天获取当日天气预报数据，其中，日出时间和日落时间还可以结合当日日期和预设的经纬度数据进行计算后得到。
S103，采集上述地理位置的实时光照强度。
具体的，可以通过光照传感器采集实时光照强度，结合目标植物当日的实时光照强度可以统计目标植物的当日累积光照数据。
S105，基于上述当日天气预报数据，生成上述目标植物的补光预期指数。
在本说明书实施例中，补光预期指数可以用于预测目标植物的补光需求度，其中，补光需求度可以为目标植物当日补光需求的强度，一般地，补光预期指数越小，补光需求度越大。
在一个可选的实施例中，如图2所示，在上述基于上述当日天气预报数据，生成上述目标植物的补光预期指数之前，上述方法还可以包括：
S113，获取上述目标植物的生长特性数据和累积光照数据。
具体的，生长特性数据可以包括但不限于：植物种类和生长阶段，累积光照数据可以包括但不限于：近期累积光照数据和历史累积光照数据，累积光照数据可以包括但不限于：累积日光光照数据和累积灯光光照数据，可选的，累积光照数据可以结合实际应用中目标植物的完整生长周期长度进行设置，例如，近期累积光照数据可以为最近三日累积光照数据或本周累积光照数据，历史累积光照数据可以为当年累积光照数据。
相应的，上述基于上述当日天气预报数据，生成上述目标植物的补光预期指数，可以包括：
S115，基于上述生长特性数据、上述累积光照数据和上述当日天气预报数据，生成上述补光预期指数。
在一个具体的实施例中，如图3所示，上述基于上述生长特性数据、上述累积光照数据和上述当日天气预报数据，生成上述补光预期指数，可以包括：
S301，基于上述生长特性数据，确定上述补光预期指数的多个计算维度。
具体的，可以基于目标植物的植物种类和生长阶段，预先设置目标植物对应的多个计算维度，其中，多个计算维度可以包括但不限于：天气维度、气温维度、近期光照维度和历史光照维度。
S303，基于上述累积光照数据或上述当日天气预报数据，确定每个计算维度的目标参数。
S305，基于上述每个计算维度的预设参数赋值表和上述目标参数，确定上述每个计算维度的目标赋值。
以生长阶段为花芽分化期的杨梅为例，多个计算维度可以为天气维度、气温维度、近期光照维度和历史光照维度。
具体的，天气维度的目标参数可以基于当日天气预报数据中的当日天气进行确定，表1是本申请实施例提供的一种示意性的天气维度的预设参数赋值表，根据如表1所示的预设参数赋值表可以确定天气维度的目标赋值。在一个可选的实施例中，若当日天气为多云转阴，则目标赋值可以为多云赋值与阴赋值的中间值6。
| 天气维度 | 晴 | 多云 | 阴 | 雾 | 小雨 |
| 赋值 | 10 | 7 | 5 | 4 | 3 |
表1
具体的，气温维度的目标参数可以基于当日天气预报数据中的当日气温范围进行确定，表2是本申请实施例提供的一种示意性的气温维度的预设参数赋值表，根据如表2所示的预设参数赋值表可以确定气温维度的目标赋值。在一个可选的实施例中，可以从当日气温数据中确定在日出时间的前后一小时之间的气温范围，并基于该气温范围的中间值确定气温维度的目标参数，从而确定气温维度的目标赋值。
| 气温维度/℃ | 小于10 | 10-15 | 15-20 | 20-25 | 25-30 | 大于30 |
| 赋值 | 10 | 0 | 1 | 4 | 7 | 10 |
表2
具体的，近期光照维度的目标参数可以基于累积光照数据中的近期累积日光光照数据进行确定，表3是本申请实施例提供的一种示意性的近期光照维度的预设参数赋值表，根据如表3所示的预设参数赋值表可以确定近期光照维度的目标赋值。在一个可选的实施例中，近期累积日光光照数据可以为最近三日累积日光量，其中，最近三日累积日光量可以基于最近三日每日的累积日光量进行累加后得到，累积日光量可以为每天每平方米用于目标植物进行光合作用的太阳光能总量，累积日光量的表示单位为mol/(m2·d)。
表3
具体的，历史光照维度的目标参数可以基于累积光照数据中的历史累积寡照度进行确定，表4是本申请实施例提供的一种示意性的历史光照维度的预设参数赋值表，根据如表4所示的预设参数赋值表可以确定历史光照维度的目标赋值。在一个可选的实施例中，历史累积寡照度可以用于衡量最近30天周期内天气的连阴寡照程度，具体的，历史累积寡照度可以包括：重度、中度、轻度、无，历史累积寡照度的确定方法可以包括：若最近30天中超过14天为阴或无日照，或最近14天中超过8天无日照，则确定历史累积寡照度为重度；若最近30天中超过7天为阴或无日照，或最近7天中超过4天无日照，则确定历史累积寡照度为中度；若最近30天中超过4天为阴或无日照，或最近3天中超过2天无日照，则确定历史累积寡照度为轻度；若最近30天中不超过4天为阴或无日照，或最近3天中不超过2天无日照，则确定历史累积寡照度为无，其中，每天的累积日光量小于5mol/(m2·d)时，定义当天为无日照，每天的累积日光量为5-20mol/(m2·d)时，定义当天为阴，每天的累积日光量大于20mol/(m2·d)，定义当天为日照。
| 历史光照维度 | 无 | 轻 | 中 | 重 |
| 赋值 | 10 | 5 | 2.5 | 0 |
表4
S307，对上述每个计算维度的预设放大因子和上述目标赋值之积进行累加处理，得到上述补光预期指数。
在实际应用中，每个计算维度的预设放大因子可以结合每个计算维度对补光预期指数的影响程度进行设置。
以生长阶段为花芽分化期的杨梅为例，补光预期指数P＝A×n1+B×n2+C×n3+D×n4，其中，A为天气维度的目标赋值，n1为天气维度的预设放大因子，B为气温维度的目标赋值，n2为气温维度的预设放大因子，C为近期光照维度的目标赋值，n3为近期光照维度的预设放大因子，D为历史光照维度的目标赋值，n4为历史光照维度的预设放大因子，可选的，n1、n2、n3、n4可以分别设置为6、3、2、2；假设某日的当日天气为晴，日出时间的前后一小时之间的气温范围为20-25℃，最近三日累积日光量为3×10mol/(m2·d)，历史累积寡照度为轻度，则A、B、C、D分别为10、4、3、5，该日的补光预期指数P＝A×n1+B×n2+C×n3+D×n4＝10×6+4×3+3×2+5×2＝88。
在一些实施例中，可以随着目标植物的生长，更新生长阶段，并基于更新后的生长阶段，更新每个计算维度的预设放大因子；当目标植物的植物种类更改后，更新植物种类，基于更新后的植物种类，更新多个计算维度，并基于多个更新计算维度，更新每个更新计算维度的预设参数赋值表和预设放大因子。
由以上实施例可见，基于生长特性数据，确定多个计算维度，并通过累积光照数据或当日天气预报数据，确定每个计算维度的目标赋值，然后将每个计算维度的预设放大因子和目标赋值之积进行累加处理后得到补光预期指数，基于多种数据和多个计算维度计算补光预期指数，提升了补光预判的准确性。
S107，当上述补光预期指数小于预设指数阈值时，在上述日出时间之前控制补光灯对上述目标植物进行补光。
在实际应用中，考虑到早上植物刚过黑暗期，休息充分，且所处环境的二氧化碳浓度较高，增加日出时间之前的补光窗口期，不仅可以提升植物的补光效益，还可以利用低谷电，降低补光成本。
具体的，预设指数阈值可以结合实际应用中目标植物的生长特性数据和补光需求度的经验值进行设定。基于补光预期指数与预设指数阈值的比较结果，判断是否需要在第一补光窗口期即在日出时间之前进行补光，当补光预期指数小于预设指数阈值时，在日出时间之前对目标植物进行补光，当补光预期指数大于等于预设指数阈值时，则在日出时间之前不对目标植物进行补光。
在本说明书实施例中，如图4所示，上述在上述日出时间之前控制补光灯对上述目标植物进行补光，可以包括：
S401，基于上述补光预期指数，确定上述日出时间之前的第一补光时间段。
在实际应用中，第一补光时间段可以结合目标植物的生长特性数据和日累积光照数据的经验值进行设定。
可选的，预设指数阈值可以包括第一指数阈值和第二指数阈值，第一补光时间段的时长可以包括第一时长和第二时长，其中，第一指数阈值大于第二指数阈值，第一时长小于第二时长；当补光预期指数小于第一指数阈值且大于第二指数阈值时，确定第一补光时间段的时长为第一时长，当补光预期指数小于第二指数阈值时，确定第一补光时间段的时长为第二时长。例如，第一指数阈值和第二指数阈值可以分别为100和50，第一时长和第二时长可以分别为1小时和1.5小时，当补光预期指数在50-100的范围内时，第一补光时间段的时长可以为1小时，当补光预期指数小于50时，第一补光时间段的时长可以为1.5小时。
S403，在上述第一补光时间段控制上述补光灯以预设光照强度对上述目标植物进行补光。
在实际应用中，预设光照强度可以结合目标植物的生长特性数据和日累积光照数据的经验值进行预先设置。可选的，预设光照强度还可以结合补光灯参数进行设置，具体的，补光灯参数可以包括但不限于：光谱信息，最大光强信息。
由以上实施例可见，通过确定第一补光时间段的时长和预设光照强度，对补光量进行精确控制，有效提升植物对补充光照的利用率，从而提升补光效益。
S109，基于上述实时光照强度，计算上述目标植物的当日累积光照数据。
在本说明书实施例中，当日累积光照数据的计算公式可以为：
DLI(mol/(m2·d))＝PPFD(mol/(m2·s))×H(h/d)×3600(s)/1000000，其中，DLI：当日累积光照数据，PPFD：光通量密度，H：当日光照时长。例如，生菜的当日累积光照数据一般为14.4mol/(m2·d)，番茄的当日累积光照数据一般为20mol/(m2·d)，火龙果的当日累积光照数据一般为18mol/(m2·d)。
在实际应用中，日光的PPFD可以通过照度仪直接检测得到；补光灯的PPFD可通过照度仪直接检测得到，也可以结合补光灯的发光光强以及补光灯离植物的间距等参数计算获得，一般的，补光灯的实际PPFD至少在理想PPFD的60％以上，例如，当理想PPFD为250μmol/(m2·s)时，实际PPFD至少为0.6×250μmol/(m2·s)。
在一个可选的实施例中，如图5所示，在日出时间之前对目标植物进行补光之后，上述基于上述实时光照强度，计算上述目标植物的当日累积光照数据，可以包括：
S501，基于上述第一补光时间段和上述预设光照强度，计算上述目标植物的第一累积光照数据。
具体的，可以基于补光灯的预设光照强度得到补光灯的第一PPFD，第一累积光照数据的计算公式可以为：DLI1(mol/(m2·d))＝补光灯的第一PPFD(mol/(m2·s))×第一补光时间段时长(h/d)×3600(s)/1000000。
S503，基于上述日出时间至上述日落时间之间的实时光照强度，计算上述目标植物的第二累积光照数据。
具体的，可以基于日出时间至日落时间之间的实时光照强度得到日出时间至日落时间之间的平均PPFD，基于日出时间和日落时间得到当日日光光照时长，第二累积光照数据的计算公式可以为：DLI2(mol/(m2·d))＝平均PPFD(mol/(m2·s))×当日日光光照时长(h/d)×3600(s)/1000000。
S505，基于上述第一累积光照数据和上述第二累积光照数据，得到上述当日累积光照数据。
具体的，当日累积光照数据DLI＝DLI1+DLI2。
在另一个可选的实施例中，在日出时间之前没有对目标植物进行补光，上述基于上述实时光照强度，计算上述目标植物的当日累积光照数据，可以包括：
基于上述日出时间至上述日落时间之间的实时光照强度，计算上述当日累积光照数据。
具体的，当日累积光照数据DLI＝DLI2。
由以上实施例可见，根据第一补光时间段的补光量和白天时段的日光光照量，得到当日累积光照数据，以便于判断是否需要在日落时间之后进行二次补光，提升补光量的精确性，避免植物过度或过少补光。
S111，当上述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在上述日落时间之后控制上述补光灯对上述目标植物进行补光。
具体的，预设累积阈值可以结合实际应用中目标植物的生长特性数据和当日累积光照数据的标准值进行设定。基于当日累积光照数据与预设累积阈值的比较结果，判断是否需要在第二补光窗口期即在日落时间之后进行补光，当日累积光照数据大于等于预设累积阈值时，在日落时间之后不对目标植物进行补光，当日累积光照数据小于预设累积阈值时，则基于预设累积阈值与当日累积光照数据的差值在日落时间之后对目标植物进行补光。
在本说明书实施例中，如图6所示，上述在上述日落时间之后控制上述补光灯对上述目标植物进行补光，可以包括：
S601，基于上述预设累积阈值与上述当日累积光照数据的差值，确定目标光照强度和上述日落时间之后的第二补光时间段。
S603，在上述第二补光时间段控制上述补光灯以上述目标光照强度对上述目标植物进行补光。
可选的，优先基于上述差值和上述预设光照强度，得到第二补光时间段的时长；当第二补光时间段的时长满足预设补光时长范围时，将上述预设光照强度作为目标光照强度；当第二补光时间段的时长不满足预设补光时长范围时，将预设补光时长范围的上限值作为第二补光时间段的时长，并基于上述差值和上述第二补光时间段的时长，得到目标光照强度，其中，预设补光时长范围可以为目标植物在日落时间之后补光的优选时长范围，预设补光时长范围可以结合实际应用中目标植物的生长特性数据和补光时间的经验值进行预先设置。表5是本申请实施例提供的一种示意性的预设补光时长范围表，如表5所示，以目标植物为杨梅、火龙果、番茄为例，说明杨梅、火龙果、番茄的预设补光时长范围。
表5
由以上实施例可见，通过预设累积阈值与当日累积光照数据的差值确定目标光照强度和第二补光时间段的时长，对补光量进行精确控制，有效提升植物对补充光照的利用率，在提升补光效益的同时，降低补光成本。
在一个可选的实施例中，如图7所示，在日出时间之前和在日落时间之后都对目标植物进行补光，上述方法还包括：
S701，基于上述第二补光时间段和上述目标光照强度，计算上述目标植物的第三累积光照数据。
具体的，可以基于补光灯的目标光照强度得到补光灯的第二PPFD，第三累积光照数据的计算公式可以为：DLI3(mol/(m2·d))＝补光灯的第二PPFD(mol/(m2·s))×第二补光时间段时长(h/d)×3600(s)/1000000。
S703，基于上述第三累积光照数据，更新上述当日累积光照数据。
具体的，更新后的当日累积光照数据＝DLI1+DLI2+DLI3。
S705，基于更新后的当日累积光照数据，更新上述累积光照数据。
在另一个可选的实施例中，在日出时间之前对目标植物进行补光且在日落时间之后没有对目标植物进行补光，则更新后的当日累积光照数据＝DLI1+DLI2。
在另一个可选的实施例中，在日出时间之前没有对目标植物进行补光且在日落时间之后对目标植物进行补光，则更新后的当日累积光照数据＝DLI2+DLI3。
在另一个可选的实施例中，在日出时间之前和在日落时间之后都没有对目标植物进行补光，则更新后的当日累积光照数据＝DLI2。
由以上实施例可见，综合两个补光窗口期的补光情况和白天时段的日光光照情况，对当日累积光照数据进行更新，为植物未来时间内的补光需求分析提供数据支撑，从而有效保障植物的果实品质。
在一个可选的实施例中，如图8所示，上述方法还可以包括：
S117，采集上述目标植物的实时土壤温度和上述地理位置的实时气温。
S119，对上述实时土壤温度和上述实时气温分别进行监测。
S121，当监测到上述实时土壤温度满足预设土壤温度条件和/或监测到上述实时气温满足预设气温条件时，停止控制上述补光灯对上述目标植物进行补光。
具体的，预设土壤温度条件和预设气温条件可以结合实际应用中目标植物的生长特性数据进行预先设置。优选的，预设土壤温度条件可以为实时土壤温度大于32℃或小于8℃，预设气温条件可以为实时气温大于35℃或小于6℃。
由以上实施例可见，基于实时土壤温度和实时气温对补光进行控制，避免高温补光和低温补光对植物造成的不良影响，提升补光的针对性和效益，避免能源浪费。
由以上本申请书实施例可见，利用本申请实施例提供的技术方案，一方面，可以结合当日天气预报、植物的生长特性数据和累积光照数据等因素对植物的当日累积光照数据进行预判，得到植物的补光预期指数，提升了补光预判的准确性；另一方面，基于补光预期指数与预设指数阈值的比较结果判断是否在日出时间之前进行补光，然后基于当日实际的累积光照数据判断是否在日落时间之后进行二次补光，分时段补光，并根据补光强度和补光时长对补光量进行精确控制，有效提升植物对补充光照的利用率，从而提升补光效益，有效保障植物的果实品质；另一方面，降低补光运行成本，提升补光的针对性，避免能源浪费。
本申请实施例提供了一种植物补光系统，如图9所示，上述系统可以包括外部数据库，光照传感器，数据处理模块，控制模块和补光灯，其中：
上述外部数据库，用于存储目标植物所处地理位置的当日天气预报数据，上述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间；
上述光照传感器，用于采集上述目标植物的实时光照强度，向上述控制模块发送上述实时光照强度；
上述数据处理模块，用于从上述外部数据库获取上述当日天气预报数据；接收上述控制模块发送的上述实时光照强度；基于上述当日天气预报数据，生成上述目标植物的补光预期指数；向上述控制模块发送上述补光预期指数；基于上述实时光照强度，计算上述目标植物的当日累积光照数据；向上述控制模块发送上述当日累积光照数据；
上述控制模块，用于接收上述光照传感器发送的上述实时光照强度；向上述数据处理模块发送上述实时光照强度；接收上述数据处理模块发送的上述补光预期指数；当上述补光预期指数小于预设指数阈值时，在上述日出时间之前控制上述补光灯对上述目标植物进行补光；接收上述数据处理模块发送的上述当日累积光照数据；当上述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在上述日落时间之后控制上述补光灯对上述目标植物进行补光。
在本说明书实施例中，数据处理模块可以为工控机，可选的，工控机的通信接口可以为HMI(Human Machine Interface，人机)接口。控制模块可以为控制板，具体的，控制板可以包括但不限于：MCU(微控制单元)、电源、时钟、Flash存储芯片、通信模块、485通信串口，一般地，通信模块用于和数据处理模块通信，控制模块与数据处理模块的通信协议可以为TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/互联协议)，485通信串口用于和传感器通信，比如光照传感器、气温传感器。可选的，控制板还可以包括PMW(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)调光模块，PMW调光模块可以用于补光灯亮度调节。补光灯可以为LED灯。
在一个可选的实施例中，上述外部数据库还用于存储上述目标植物的生长特性数据和累积光照数据；
上述数据处理模块，还用于从上述外部数据库获取上述生长特性数据和上述累积光照数据；基于上述生长特性数据、上述累积光照数据和上述当日天气预报数据，生成上述补光预期指数。
在一个可选的实施例中，上述数据处理模块，还用于基于上述生长特性数据，确定上述补光预期指数的多个计算维度；基于上述累积光照数据或上述当日天气预报数据，确定每个计算维度的目标参数；基于上述每个计算维度的预设参数赋值表和上述目标参数，确定上述每个计算维度的目标赋值；对上述每个计算维度的预设放大因子和上述目标赋值之积进行累加处理，得到上述补光预期指数。
在本说明书实施例中，上述数据处理模块，还用于基于上述补光预期指数，确定上述日出时间之前的第一补光时间段，向上述控制模块发送上述第一补光时间段；
上述控制模块，还用于接收上述数据处理模块发送的上述第一补光时间段；在上述第一补光时间段控制上述补光灯以预设光照强度对上述目标植物进行补光。
在一个可选的实施例中，上述数据处理模块，还用于基于上述第一补光时间段和上述预设光照强度，计算上述目标植物的第一累积光照数据；基于上述日出时间至上述日落时间之间的实时光照强度，计算上述目标植物的第二累积光照数据；基于上述第一累积光照数据和上述第二累积光照数据，得到上述当日累积光照数据。
在本说明书实施例中，上述数据处理模块，还用于基于上述预设累积阈值与上述当日累积光照数据的差值，确定目标光照强度和上述日落时间之后的第二补光时间段；向上述控制模块发送上述目标光照强度和上述第二补光时间段；
上述控制模块，还用于接收上述数据处理模块发送的上述目标光照强度和上述第一补光时间段；在上述第二补光时间段控制上述补光灯以上述目标光照强度对上述目标植物进行补光。
在一个可选的实施例中，上述数据处理模块，还用于基于上述第二补光时间段和上述目标光照强度，计算上述目标植物的第三累积光照数据；基于上述第三累积光照数据，更新上述当日累积光照数据；基于更新后的当日累积光照数据，更新上述累积光照数据。
在一个可选的实施例中，如图10所示，上述系统还可以包括气温传感器和土地温度传感器，其中：
上述气温传感器，用于采集上述地理位置的实时气温；向上述控制模块发送上述实时气温；
上述土地温度传感器，用于采集上述目标植物的实时土壤温度；向上述控制模块发送上述实时土壤温度；
上述控制模块，用于接收上述气温传感器发送的上述实时气温；接收上述土地温度传感器发送的上述实时土壤温度；对上述实时土壤温度和上述实时气温分别进行监测；当监测到上述实时土壤温度满足预设土壤温度条件和/或监测到上述实时气温满足预设气温条件时，停止控制上述补光灯对上述目标植物进行补光。
上述的系统实施例中的系统与方法实施例基于同样地发明构思。在此不再一一赘述。
本申请实施例提供了一种植物补光装置，如图11所示，上述装置可以包括：
数据获取模块1110，用于获取目标植物的累积光照数据和上述目标植物所处地理位置的当日天气预报数据，上述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间；
实时光照强度采集模块1120，用于采集上述地理位置的实时光照强度；
补光预期指数生成模块1130，用于基于上述目标植物的生长特性数据、上述累积光照数据和上述当日天气预报数据，生成上述目标植物的补光预期指数；
第一补光模块1140，用于当上述补光预期指数小于预设指数阈值时，在上述日出时间之前控制补光灯对上述目标植物进行补光；
当日累积光照数据计算模块1150，用于基于上述实时光照强度，计算上述目标植物的当日累积光照数据；
第二补光模块1160，用于当上述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在上述日落时间之后控制上述补光灯对上述目标植物进行补光。
在一个可选的实施例中，上述装置还可以包括：
第二数据获取模块，用于获取上述目标植物的生长特性数据和累积光照数据；
相应的，补光预期指数生成模块1130可以包括：
指数生成单元，用于基于上述生长特性数据、上述累积光照数据和上述当日天气预报数据，生成上述补光预期指数。
在一个具体的实施例中，上述指数生成单元可以包括：
计算维度确定单元，用于基于上述生长特性数据，确定上述补光预期指数的多个计算维度；
目标参数确定单元，用于基于上述累积光照数据或上述当日天气预报数据，确定每个计算维度的目标参数；
目标赋值确定单元，用于基于上述每个计算维度的预设参数赋值表和上述目标参数，确定上述每个计算维度的目标赋值；
累加处理单元，用于对上述每个计算维度的预设放大因子和上述目标赋值之积进行累加处理，得到上述补光预期指数。
在本说明书实施例中，上述第一补光模块1140可以包括：
第一补光时间段确定单元，用于基于上述补光预期指数，确定上述日出时间之前的第一补光时间段；
第一补光单元，用于在上述第一补光时间段控制上述补光灯以预设光照强度对上述目标植物进行补光。
在一个可选的实施例中，上述当日累积光照数据计算模块1150可以包括：
第一计算单元，用于基于上述第一补光时间段和上述预设光照强度，计算上述目标植物的第一累积光照数据；
第二计算单元，用于基于上述日出时间至上述日落时间之间的实时光照强度，计算上述目标植物的第二累积光照数据；
当日累积光照数据单元，用于基于上述第一累积光照数据和上述第二累积光照数据，得到上述当日累积光照数据。
在本说明书实施例中，第二补光模块1160可以包括：
第二补光时间段确定单元，用于基于上述预设累积阈值与上述当日累积光照数据的差值，确定目标光照强度和上述日落时间之后的第二补光时间段；
第二补光单元，用于在上述第二补光时间段控制上述补光灯以上述目标光照强度对上述目标植物进行补光。
在一个可选的实施例中，上述装置还可以包括：
第三计算单元，用于基于上述第二补光时间段和上述目标光照强度，计算上述目标植物的第三累积光照数据；
第一更新单元，用于基于上述第三累积光照数据，更新上述当日累积光照数据；
第二更新单元，用于基于更新后的当日累积光照数据，更新上述累积光照数据。
在一个可选的实施例中，上述装置还可以包括：
温度采集模块，用于采集上述目标植物的实时土壤温度和上述地理位置的实时气温；
监测模块，用于对上述实时土壤温度和上述实时气温分别进行监测；
补光停止模块，用于当监测到上述实时土壤温度满足预设土壤温度条件和/或监测到上述实时气温满足预设气温条件时，停止控制上述补光灯对上述目标植物进行补光。
上述的装置实施例中的装置与方法实施例基于同样地发明构思。在此不再一一赘述。
本申请实施例提供了一种植物补光设备，如图12所示，该植物补光设备包括处理器和存储器，该存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，该至少一条指令或该至少一段程序由该处理器加载并执行以实现如上述方法实施例所提供的植物补光方法。
存储器可用于存储软件程序以及模块，处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据上述设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器还可以包括存储器控制器，以提供处理器对存储器的访问。
本申请实施例还提供了一种存储介质，上述存储介质可设置于服务器之中以保存用于实现方法实施例中一种的植物补光方法相关的至少一条指令或至少一段程序，该至少一条指令或该至少一段程序由该处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的植物补光方法。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以位于计算机网络的多个网络服务器中的至少一个网络服务器。可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
由上述本申请提供的植物补光方法、装置、系统、设备或存储介质的实施例可见，利用本申请实施例提供的技术方案，一方面，可以结合当日天气预报、植物的生长特性数据和累积光照数据等因素对植物的当日累积光照数据进行预判，得到植物的补光预期指数，提升了补光预判的准确性；另一方面，基于补光预期指数与预设指数阈值的比较结果判断是否在日出时间之前进行补光，然后基于当日实际的累积光照数据判断是否在日落时间之后进行二次补光，分时段补光，并根据补光强度和补光时长对补光量进行精确控制，有效提升植物对补充光照的利用率，从而提升补光效益，有效保障植物的果实品质；另一方面，降低补光运行成本，提升补光的针对性，避免能源浪费。
需要说明的是：上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和存储介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指示相关的硬件完成，上述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种植物补光方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标植物所处地理位置的当日天气预报数据、所述目标植物的生长特性数据和累积光照数据，所述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间，所述累积光照数据包括近期累积光照数据和历史累积光照数据；
采集所述地理位置的实时光照强度；
基于所述生长特性数据，确定所述目标植物的补光预期指数的多个计算维度；
基于所述累积光照数据或所述当日天气预报数据，确定每个计算维度的目标参数；
基于所述每个计算维度的预设参数赋值表和所述目标参数，确定所述每个计算维度的目标赋值；
对所述每个计算维度的预设放大因子和所述目标赋值之积进行累加处理，生成所述目标植物的补光预期指数，所述补光预期指数用于预测所述目标植物当日的补光需求度；
当所述补光预期指数小于预设指数阈值时，基于所述补光预期指数，确定所述日出时间之前的第一补光时间段；
在所述第一补光时间段控制补光灯以预设光照强度对所述目标植物进行补光；
基于所述实时光照强度，计算所述目标植物的当日累积光照数据；
当所述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述实时光照强度，计算所述目标植物的当日累积光照数据，包括：
基于所述第一补光时间段和所述预设光照强度，计算所述目标植物的第一累积光照数据；
基于所述日出时间至所述日落时间之间的实时光照强度，计算所述目标植物的第二累积光照数据；
基于所述第一累积光照数据和所述第二累积光照数据，得到所述当日累积光照数据。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的方法，其特征在于，所述在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光，包括：
基于所述预设累积阈值与所述当日累积光照数据的差值，确定目标光照强度和所述日落时间之后的第二补光时间段；
在所述第二补光时间段控制所述补光灯以所述目标光照强度对所述目标植物进行补光。
4.根据权利要求1至2任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
采集所述目标植物的实时土壤温度和所述地理位置的实时气温；
对所述实时土壤温度和所述实时气温分别进行监测；
当监测到所述实时土壤温度满足预设土壤温度条件和/或监测到所述实时气温满足预设气温条件时，停止控制所述补光灯对所述目标植物进行补光。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生长特性数据包括生长阶段，所述方法还包括：
更新所述生长阶段；
基于更新后的生长阶段，更新所述每个计算维度的预设放大因子。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述生长特性数据包括植物种类，所述方法还包括：
更新所述植物种类；
基于更新后的植物种类，更新所述多个计算维度；
基于多个更新计算维度，更新每个更新计算维度的所述预设参数赋值表和所述预设放大因子。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当日天气预报数据包括当日气温数据，所述多个计算维度包括气温维度，所述基于所述累积光照数据或所述当日天气预报数据，确定每个计算维度的目标参数包括：
从所述当日气温数据中确定在所述日出时间的前后一小时之间的气温范围；
基于所述气温范围的中间值，确定所述气温维度的目标参数。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光之后，所述方法还包括：
基于所述第二补光时间段和所述目标光照强度，计算所述目标植物的第三累积光照数据；
基于所述第三累积光照数据，更新所述当日累积光照数据；
基于更新后的当日累积光照数据，更新所述累积光照数据。
9.一种植物补光系统，其特征在于，所述系统包括外部数据库，光照传感器，数据处理模块，控制模块和补光灯，其中：
所述外部数据库，用于存储目标植物所处地理位置的当日天气预报数据、所述目标植物的生长特性数据和累积光照数据，所述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间，所述累积光照数据包括近期累积光照数据和历史累积光照数据；
所述光照传感器，用于采集所述目标植物的实时光照强度；
所述数据处理模块，用于从所述外部数据库获取所述当日天气预报数据、所述生长特性数据和所述累积光照数据；从所述光照传感器中获取所述实时光照强度；基于所述生长特性数据，确定所述目标植物的补光预期指数的多个计算维度；基于所述累积光照数据或所述当日天气预报数据，确定每个计算维度的目标参数；基于所述每个计算维度的预设参数赋值表和所述目标参数，确定所述每个计算维度的目标赋值；对所述每个计算维度的预设放大因子和所述目标赋值之积进行累加处理，生成所述目标植物的补光预期指数，所述补光预期指数用于预测所述目标植物当日的补光需求度；当所述补光预期指数小于预设指数阈值时，基于所述补光预期指数，确定所述日出时间之前的第一补光时间段；向所述控制模块发送所述第一补光时间段；基于所述实时光照强度，计算所述目标植物的当日累积光照数据；向所述控制模块发送所述当日累积光照数据；
所述控制模块，用于当所述补光预期指数小于预设指数阈值时，在所述第一补光时间段控制所述补光灯以预设光照强度对所述目标植物进行补光；当所述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光。
10.一种植物补光装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取目标植物所处地理位置的当日天气预报数据、所述目标植物的生长特性数据和累积光照数据，所述当日天气预报数据包括：日出时间和日落时间，所述累积光照数据包括近期累积光照数据和历史累积光照数据；
实时光照强度采集模块，用于采集所述地理位置的实时光照强度；
计算维度确定模块，用于基于所述生长特性数据，确定所述目标植物的补光预期指数的多个计算维度；
目标参数确定模块，用于基于所述累积光照数据或所述当日天气预报数据，确定每个计算维度的目标参数；
目标赋值确定模块，用于基于所述每个计算维度的预设参数赋值表和所述目标参数，确定所述每个计算维度的目标赋值；
补光预期指数生成模块，用于对所述每个计算维度的预设放大因子和所述目标赋值之积进行累加处理，生成所述目标植物的补光预期指数，所述补光预期指数用于预测所述目标植物当日的补光需求度；
第一补光时间段确定模块，用于当所述补光预期指数小于预设指数阈值时，基于所述补光预期指数，确定所述日出时间之前的第一补光时间段；
第一补光模块，用于在所述第一补光时间段控制补光灯以预设光照强度对所述目标植物进行补光；
当日累积光照数据计算模块，用于基于所述实时光照强度，计算所述目标植物的当日累积光照数据；
第二补光模块，用于当所述当日累积光照数据小于预设累积阈值时，在所述日落时间之后控制所述补光灯对所述目标植物进行补光。
11.一种植物补光设备，其特征在于，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任意一项所述的植物补光方法。
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