CN113994828A - 一种植物生长控制设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种植物生长控制设备及方法。所述植物生长控制设备包括：控制机构、供电机构和调节机构；控制机构与供电机构和调节机构连接；供电机构包括制氢装置和充电单元，制氢装置与充电单元连接，控制机构用于驱动制氢装置对接收到的水能源进行电解以产出氢气，并将氢气供给充电单元；控制机构用于驱动充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给控制机构、调节机构和制氢装置；控制机构用于驱动调节机构调节植物的生长环境为预设生长环境。本申请不需要人工判断植物生长情况或环境，减少人工监控的时间和成本，精准且实时控制植物生长；本申请在植物生长过程中使用的电能自给自足；本申请为植物提供必要生长环境。
Description
技术领域
本申请涉及植物栽培技术领域，更具体地，涉及一种植物生长控制设备及方法。
背景技术
传统的植物生长中，需要自然降雨来提供植物生长的水分、自然照明来提供植物生长的光照，但自然环境不可控的，自然降雨量大会导致植物烂根、自然降雨量小会导致植物干枯、自然光照时间少会导致植物生长速度缓慢、自然光照时间长会导致植物干枯。
于是人们为了解决自然环境不可控的问题，制作了具有机器灌溉和机械照明功能的现有植物生长控制设备，人工日常观察植物的生长情况后，根据植物生长情况设置灌溉量和照明时间，一方面导致人工成本高，另一方面导致人工判断的方法是不精准、不实时的，当植物表现出缺少光照、缺少水份、光照过多、水分过多时，大概率已错过植物生长的关键点；另外普通的人们拥有的农业知识是有限的，当人们去种植不熟悉的植物时，难以判断植物当前的状态是否良好；且现有的植物生长控制设备所使用电能来自于电厂，植物生长的时间长，需要用到大量的电能，导致现有的植物生产控制设备不绿色、节能、低碳、环保。
发明内容
本申请实施例所要解决的技术问题在于针对现有技术的上述缺陷，提供了一种植物生长控制设备及方法；旨在解决现有技术中人工判断植物生长情况，而导致的人工成本高、不精准、不实时，遇到不熟悉的植物难以判断植物当前的状态是否良好，以及现有的植物生产控制设备不绿色、节能、低碳、环保的问题。
为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种植物生长控制设备，采用了如下所述的技术方案：
一种植物生长控制设备，包括：控制机构、供电机构和调节机构；所述控制机构与所述供电机构和调节机构连接；所述供电机构包括制氢装置和充电单元，所述制氢装置与所述充电单元连接，所述控制机构用于驱动所述制氢装置对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述充电单元；所述控制机构用于驱动所述充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构、调节机构和制氢装置；所述控制机构用于驱动所述调节机构调节植物的生长环境为预设生长环境。
进一步地，所述植物生长控制设备还包括：与所述控制机构连接的监控机构；所述控制机构用于驱动所述供电机构为所述监控机构提供运行电能；所述监控机构用于获取生长环境的实时环境信息并发送给所述控制机构；所述控制机构用于接收所述实时环境信息并与预设生长环境的环境信息进行比较，基于比较结果确定报警状态。
进一步地，所述制氢装置包括制氢单元和储氢单元，所述制氢单元与所述储氢单元连接；所述控制机构用于驱动所述制氢单元对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述储氢单元；所述控制机构用于驱动所述储氢单元存储氢气和/或输出氢气至所述充电单元。
进一步地，所述充电单元包括氢燃料电池和锂电池，所述氢燃料电池和所述锂电池连接；所述控制机构用于驱动所述氢燃料电池将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述锂电池充电；所述控制机构用于驱动所述锂电池给所述控制机构、调节机构和制氢装置提供稳定的运行电能。
进一步地，所述植物生长控制设备还包括：与控制机构连接的过滤装置，所述过滤装置与所述供电机构和调节机构连接；所述控制机构用于驱动所述供电机构为所述过滤装置提供运行电能；所述控制机构用于驱动所述过滤装置采集和过滤自然环境中的水以提取纯净水作为水能源，并将水能源供给所述制氢装置和调节机构。
进一步地，所述调节机构还包括：与控制机构连接的照明装置、湿度装置和温度装置中的至少一个；所述控制机构用于驱动所述供电机构为所述照明装置、湿度装置和温度装置提供运行电能；所述控制机构用于驱动所述照明装置调节生长环境中的光线；所述控制机构用于驱动所述湿度装置调节生长环境中的湿度；所述控制机构用于驱动所述温度装置调节生长环境中的温度。
具体地，所述照明装置包括与控制机构连接的多组红光LED灯珠、多组蓝光LED灯珠和多组白光LED灯珠；所述控制机构用于驱动所述供电机构为所述红光LED灯珠、蓝光LED灯珠和白光LED灯珠提供运行电能；所述控制机构用于驱动所述红光LED灯珠给植物的生长环境提供红光；所述控制机构用于驱动所述蓝光LED灯珠给植物的生长环境提供蓝光；所述控制机构用于驱动所述白光LED灯珠给植物的生长环境提供白光。
为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种植物生长控制方法，采用了如下所述的技术方案：
一种植物生长控制方法，所述方法包括如下步骤：
控制机构驱动制氢装置对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给充电单元；所述控制机构驱动所述充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构、调节机构和制氢装置；
在将苏云金芽胞杆菌转化为Bt毒蛋白基因与Ti质粒一起构建基因表达载体时、在转入农杆菌时、以及在感染后时，所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境为第一温度、第一湿度，在预设第一时间段中所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境中的光线为第一照明参数，将第一温度、第一湿度和第一照明参数作为当前预设生长环境；
所述调节机构基于当前预设生长环境运行预设时间后，在目的基因插入到颜色体DNA中时、以及在组织培养时，所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中的第一温度升高至第二温度、将生长环境中的第一湿度下降至第二湿度，在预设第二时间段中所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数，将第二温度、第二湿度和第二照明参数作为新的预设生长环境，所述调节机构基于新的预设生长环境运行，直至植物生长完成。
具体地，所述在预设第一时间段中所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境中的光线为第一照明参数的步骤具体包括：
在预设第一时间段中，所述控制机构驱动红光LED灯珠以第一红光照度给植物的生长环境提供红光，驱动蓝光LED灯珠以第一蓝光照度给植物的生长环境提供蓝光，驱动白光LED灯珠以第一白光光照度给植物的生长环境提供白光；
所述在预设第二时间段中所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数的步骤包括：
在预设第二时间段中，所述控制机构驱动所述红光LED灯珠以第二红光照度给植物的生长环境提供红光，驱动所述蓝光LED灯珠以第二蓝光照度给植物的生长环境提供蓝光，驱动所述白光LED灯珠以第二白光光照度给植物的生长环境提供白光，其中，所述第二红光照度大于第一红光照度，所述第二蓝光照度大于所述第一蓝光照度，所述第二白光光照度大于所述第一白光光照度。
具体地，所述第一温度为15-20°；所述第一湿度为70％-90％；所述第二温度为20-25°；第二湿度为50％-70％；所述红光波长为615nm-630nm、第一红光照度为5-10lx、第二红光照度为10-15lx；所述蓝光波长为445nm-460nm、第一蓝光照度为5-10lx、第二蓝光照度为10-15lx；所述白光色温为5000-7000K、所述第一白光照度为5-10lx、第二白光光照度为10-15lx。
与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：
将植物种子、幼苗或植物株等种植在设有调节机构的地方，避免自然环境对植物产生影响，使植物的生长环境可控；控制机构中存储有对应植物种子、幼苗或植物株的每一生长阶段所需要的生长环境，由控制机构驱动供电机构和调节机构运行，所述控制机构驱动所述供电机构中的制氢装置对接收到的水能源进行电解以产出氢气，供电机构中的充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并提供电能给所述控制机构和调节机构，采用供电机构使本申请在植物生长过程中使用的电能自给自足，不需要外接电厂用电，使本申请绿色、节能、低碳、环保；所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境为预设生长环境，调节机构可改变生长环境中光线的色温、照度和波长，还可改变生长环境中的湿度及温度，为植物提供必要的生长环境，保证植物的正常生长。
本申请不需要人工实时判断植物生长情况或生长环境，减少了人工监控的时间，降低了人工成本，还精准且实时控制植物的生长，不错过植物生长的关键点，使植物生长得更好、产量更高，另外，即便人们不熟悉植物的特性，难以判断植物当前的状态是否良好，也可以种植该植物，减少人工的判断参与有利于植物的种植推广和农业的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种植物生长控制设备的示意图；
图2是本申请实施例提供的一种植物生长控制方法的流程图；
图3是本申请实施例提供的一种植物生长控制方法中的监控流程图。
附图标记：100、控制机构；200、供电机构；210、制氢装置；211、制氢单元；212、储氢单元；220、充电单元；221、氢燃料电池；222、锂电池；300、调节机构；310、照明装置；320、湿度装置；330、温度装置；400、监控机构；410、光探测器；420、湿度探测器；430、温度探测器；500、过滤装置。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本申请实施例提供一种植物生长控制设备，如图1所示，所述植物生长控制设备包括：控制机构100、供电机构200和调节机构300；所述控制机构100与所述供电机构200和调节机构300连接；所述供电机构200包括制氢装置210和充电单元220，所述制氢装置210与所述充电单元220连接，所述控制机构100用于驱动所述制氢装置210对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述充电单元220；所述控制机构100用于驱动所述充电单元220将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构100、调节机构300和制氢装置210；所述控制机构100用于驱动所述调节机构300调节植物的生长环境为预设生长环境。
本申请实施例提供的植物生长控制设备在初次使用时，先外接外部设备为所述制氢装置210提供电能和水能源，使制氢装置210进行初始氢气的产出，制氢装置210产出初始氢气后将氢气提供给充电单元220，充电单元220将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，充电单元220将电能供给所述控制机构100、调节机构300和制氢装置210，使本申请正常运行；供电机构200使本申请在植物生长过程中使用的电能自给自足，不需要外接电厂用电，使本申请绿色、节能、低碳、环保；然后将植物种子、幼苗或植物株等种植在设有调节机构300的地方，避免自然环境对植物产生影响，使植物的生长环境可控；控制机构100中存储有对应植物种子、幼苗或植物株的每一生长阶段所需要的生长环境，由控制机构100驱动供电机构200和调节机构300运行，所述控制机构100驱动所述供电机构200产出电能，并提供电能给所述控制机构100和调节机构300，所述控制机构100驱动所述调节机构300调节生长环境为预设生长环境，调节机构300可改变生长环境中光线的色温、照度、波长以及空气的湿度、温度，为植物提供必要的生长环境，保证植物的正常生长。
本申请实施例中对抗病毒植物(油菜)进行育苗，首先控制机构100驱动供电机构200产出电能，并提供电能给所述控制机构100和调节机构300；在将苏云金芽胞杆菌转化为Bt毒蛋白基因与Ti质粒一起构建基因表达载体时、在转入农杆菌时、以及在感染后时，所述控制机构100驱动所述调节机构300调节生长环境为第一温度、第一湿度，在预设第一时间段中所述控制机构100驱动所述调节机构300调节生长环境中的光线为第一照明参数，将第一温度、第一湿度和第一照明参数作为当前预设生长环境；所述调节机构300基于当前预设生长环境运行预设时间后，在目的基因插入到颜色体DNA中时、以及在组织培养时，所述控制机构100驱动所述调节机构300将生长环境中的第一温度升高至第二温度、将生长环境中的第一湿度下降至第二湿度，在预设第二时间段中所述控制机构100驱动所述调节机构300将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数，将第二温度、第二湿度和第二照明参数作为新的预设生长环境，所述调节机构300基于新的预设生长环境运行，直至植物生长完成。
本申请不需要人工实时判断植物生长情况或生长环境，减少了人工监控的时间，降低了人工成本，还精准且实时控制植物的生长，不错过植物生长的关键点，使植物生长得更好、产量更高，另外，即便人们不熟悉植物的特性，难以判断植物当前的状态是否良好，也可以种植该植物，减少人工的判断参与有利于植物的种植推广和农业的发展。
当然，本申请提供的控制机构100中可以存储有其他植物进行育苗时每一生长阶段所需要的生长环境。
当然，本申请提供的控制机构100中可以存储有植物在某一生长阶段至另一生长阶段所需要的生长环境，不仅限于从植物的种子到植物的幼苗所需要的生长环境。
本申请实施例中，预设时间为植物生长从当前阶段生长至下一个阶段所需的时间，例如：一天；当然，可根据实际需求设置预设时间。
本申请实施例中，预设第一时间段和预设第二时间段均为白天6：00点至傍晚18:00点；当然，可根据实际需求设置预设时间。
进一步地，所述植物生长控制设备还包括：监控机构400；所述控制机构100用于驱动所述供电机构200为所述监控机构400提供运行电能；所述监控机构400用于获取生长环境的实时环境信息并发送给所述控制机构100；所述控制机构100用于接收所述实时环境信息并与预设生长环境的环境信息进行比较，基于比较结果确定报警状态。
本申请实施例中，在植物的生长过程中，监控机构400实时获取生长环境的实时环境信息，所述环境信息包括光线的色温、照度和波长，以及空气湿度和温度等参数。
在植物生长过程中，如果所述控制机构100接收的实时环境信息中光线的色温、照度、波长或者空气湿度、温度与预设生长环境的环境信息不相同，则控制机构100发出警报，提示人们出现异常情况；人工再一次将实时环境信息并与预设生长环境的环境信息进行比较判断，然后进行现场观测核对，人工确认异常后操作控制机构100驱动调节机构300改变生长环境，例如加温、降温、加湿、除湿、调节灯光、保持当前设置等。如果所述控制机构100接收的实时环境信息中光线的色温、照度、波长或者空气湿度、温度与预设生长环境的环境信息相同，则控制机构100不发出警报。
进一步地，所述监控机构400包括：光探测器410、湿度探测器420和温度探测器430中的至少一个；所述控制机构100用于驱动所述充电单元220为所述光探测器410、湿度探测器420和温度探测器430提供运行电能；所述光探测器410、湿度探测器420和温度探测器430分别用于获取生长环境中的光线的色温、照度、波长以及空气湿度、温度等参数并发送给所述控制机构100。
本申请实施例中，光探测器410包括红光探测器、蓝光探测器、白光探测器，红光探测器和蓝光探测器用于获取生长环境中的红光、蓝光的波长参数及照度参数，白光探测器用于获取生长环境中的色温参数和照度参数，湿度探测器420用于获取生长环境中的湿度参数；温度探测器430用于获取生长环境中的温度参数；多种装置的设置，精准地监控了植物生长环境的各项参数，保证植物的正常生长。
进一步地，所述制氢装置210包括制氢单元211和储氢单元212，所述制氢单元211与所述储氢单元212连接；所述控制机构100用于驱动所述制氢单元211对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述储氢单元212；所述控制机构100用于驱动所述储氢单元212存储氢气和/或输出氢气至所述充电单元220。
本申请实施例中所述制氢单元211在初次使用时，先外接外部设备为所述制氢单元211提供电能和水能源，使制氢单元211正常运行，制氢单元211对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述储氢单元212，制氢单元211可通过管道将氢供给储氢单元212，储氢单元212一方面防止制氢单元211将大量的、超出充电单元220当前所需量的氢气供给制氢单元211，而造成氢气的浪费；另一方面，可及时地为制氢单元211提供氢气，防止制氢单元211生成的氢不足而导致充电单元220产生的电能不足，有效防止植物生长控制设备的停止运行。
本申请实施例中制氢单元211除初次使用外，无需外部设备供电，制氢装置210与充电单元220的配合使本申请在植物生长过程中使用的电能实现自给自足，使本申请更加绿色、节能、低碳、环保。本申请实施例中所述外部设备为太阳能板、电厂，水厂、抽水器、过滤装置等。
进一步地，所述充电单元220包括氢燃料电池221和锂电池222，所述氢燃料电池221和所述锂电池222连接；所述控制机构100用于驱动所述氢燃料电池221将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述锂电池222充电；所述控制机构100用于驱动所述锂电池222给所述控制机构100、调节机构300和制氢装置210提供稳定的运行电能。
氢燃料电池221与空气接触，氢燃料电池221将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述锂电池222充电，氢燃料电池221通过化学能转化成电能，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式，不仅对环境无污染且发电效率高，使本申请更加绿色、节能、低碳、环保；锂电池222具有高储存能量密度、使用寿命长、额定电压高、高功率承受率、自放电率低的特点，氢燃料电池221将电能供给锂电池222充电，锂电池222可存储电能且再输出电压稳定的电能，由锂电池222为控制机构100、调节机构300和制氢装置210提供稳定的运行电能，防止过高的电压烧后设备或过低的电压导致设备无法运行，制氢单元211、氢燃料电池221和锂电池222的配合使供电机构200的发电效率高且电压稳定。本申请的供电机构200相对于水力发电和风机发电，对地理环境的要求低；本申请的供电机构200相对于火力发电，对环境的污染小；本申请的供电机构200相对于太阳能发电，受气候环境因素影响小、发电效率高且占地面积小。
本申请实施例中，供电机构200的氢燃料电池221为监控机构400的光探测器410、湿度探测器420和温度探测器430提供运行电能；最优地，由供电机构200的锂电池222为光探测器410、湿度探测器420和温度探测器430提供运行电能。
本申请实施例中，所述锂电池222为所述制氢装置210的制氢单元211和储氢单元212提供稳定的运行电能。所述储氢单元212与所述氢燃料电池221连接并为所述氢燃料电池221提供氢气。
进一步地，所述植物生长控制设备还包括：与控制机构100连接的过滤装置500，所述过滤装置500与所述供电机构200和调节机构300连接；所述控制机构100用于驱动所述供电机构200为所述过滤装置500提供运行电能；所述控制机构100用于驱动所述过滤装置500采集和过滤自然环境中的水以提取纯净水作为水能源，并将水能源供给所述制氢装置210和调节机构300。
本申请实施例中，自然环境中的水可以为河水、江水、雨水、地下水等，采用过滤装置500采集和过滤自然环境中的水以提取纯净水作为水能源，过滤装置500通过管道将水能源供给制氢装置210和调节机构300，使本申请在植物生长过程中使用的水能源实现自给自足，不需要外接水厂，从而使本申请更加绿色、节能、低碳、环保。
本申请实施例中所述过滤装置500在初次使用时，先外接外部设备为所述过滤装置500提供电能，所述过滤装置500采集和过滤自然环境中的水以提取纯净水作为水能源，并将水能源供给所述制氢装置210和调节机构300；然后制氢装置210先外接外部设备获取电能，所述制氢装置210对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述充电单元220；所述控制机构100驱动所述充电单元220将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构100、调节机构300、制氢装置210以及过滤装置500；本申请实施例中过滤装置500除初次使用外无需外部设备供电，制氢装置210也无需外部设备提供水能源，使本申请更加绿色、节能、低碳、环保。
或者，制氢装置210在初次使用时，先外接外部设备为所述制氢装置210提供电能和水能源，使制氢装置210正常运行，制氢装置210对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述充电单元220；所述控制机构100驱动所述充电单元220将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构100、调节机构300、制氢装置210以及过滤装置500，所述过滤装置500通过管道将水能源供给制氢装置210；本申请实施例中过滤装置500无需外部设备供电，制氢装置210除初次使用外无需外部设备提供水能源和电能，使本申请更加绿色、节能、低碳、环保。
最优地，本申请实施例中制氢装置210中的制氢单元211与过滤装置500连接，过滤装置500可通过管道将水能源供给制氢单元211。
进一步地，所述调节机构300还包括：与控制机构100连接的照明装置310、湿度装置320和温度装置330中的至少一个；所述控制机构100用于驱动所述供电机构200为所述照明装置310、湿度装置320和温度装置330提供运行电能；所述控制机构100用于驱动所述照明装置310调节生长环境中的光线；所述控制机构100用于驱动所述湿度装置320调节生长环境中的湿度；所述控制机构100用于驱动所述温度装置330调节生长环境中的温度。
本申请实施例中，湿度装置320包括除湿装置、加湿装置，除湿装置用于降低生长空间中的湿度，加湿装置用于增加生长空间中的湿度；温度装置330包括升温装置、降温装置，升温装置用于增加生长空间中的温度，降温装置用于降低生长空间中的温度；多种装置的设置，为植物提供必要的生长环境，保证植物的正常生长。
进一步地，本申请实施例中湿度装置320与过滤装置500连接，过滤装置500可通过管道将水能源供给湿度装置320中的加湿装置。
本申请实施例中，供电机构200的锂电池222为照明装置310、湿度装置320和温度装置330提供运行电能。
具体地，所述照明装置310包括与控制机构100连接的多组红光LED灯珠、多组蓝光LED灯珠和多组白光LED灯珠；所述控制机构100用于驱动所述供电机构200为所述红光LED灯珠、蓝光LED灯珠和白光LED灯珠提供运行电能；所述控制机构100用于驱动所述红光LED灯珠给植物的生长环境提供红光；所述控制机构100用于驱动所述蓝光LED给植物的生长环境提供蓝光；所述控制机构100用于驱动所述白光LED灯珠给植物的生长环境提供白光。
本申请实施例中，多组红光LED灯珠和多组蓝光LED灯珠作为生长灯，多组白光LED灯珠作为照明灯。
本申请实施例中，供电机构200的锂电池222为红光LED灯珠、蓝光LED灯珠和白光LED灯珠提供运行电能。
本申请实施例中对抗病毒植物(油菜)进行育苗，首先控制机构100驱动供电机构200产出电能，并提供电能给所述控制机构100和调节机构300；在将苏云金芽胞杆菌转化为Bt毒蛋白基因与Ti质粒一起构建基因表达载体时、在转入农杆菌时、以及在感染后时，所述控制机构100驱动所述调节机构300调节生长环境为第一温度、第一湿度，在预设第一时间段中所述控制机构100驱动所述调节机构300调节生长环境中的光线为第一照明参数，将第一温度、第一湿度和第一照明参数作为当前预设生长环境，其中，在预设第一时间段中，所述控制机构100驱动红光LED灯珠以第一红光照度给植物的生长环境提供红光，驱动蓝光LED灯珠以第一蓝光照度给植物的生长环境提供蓝光，驱动白光LED灯珠以第一白光光照度给植物的生长环境提供白光；
所述调节机构300基于当前预设生长环境运行预设时间后，在目的基因插入到颜色体DNA中时、以及在组织培养时，所述控制机构100驱动所述调节机构300将生长环境中的第一温度升高至第二温度、将生长环境中的第一湿度下降至第二湿度，在预设第二时间段中所述控制机构100驱动所述调节机构300将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数，将第二温度、第二湿度和第二照明参数作为新的预设生长环境，其中，在预设第二时间段中，所述控制机构100驱动所述红光LED灯珠以第二红光照度给植物的生长环境提供红光，驱动所述蓝光LED灯珠以第二蓝光照度给植物的生长环境提供蓝光，驱动所述白光LED灯珠以第二白光光照度给植物的生长环境提供白光，其中，所述第二红光照度大于第一红光照度，所述第二蓝光照度大于所述第一蓝光照度，所述第二白光光照度大于所述第一白光光照度，将第二温度、第二湿度和第二照明参数作为新的预设生长环境，所述调节机构300基于新的预设生长环境运行，直至植物生长完成。
本申请实施例中，所述第一温度为15-20°；所述第一湿度为70％-90％；所述第二温度为20-25°；第二湿度为50％-70％；所述红光波长为615nm-630nm、第一红光照度为5-10lx、第二红光照度为10-15lx；所述蓝光波长为445nm-460nm、第一蓝光照度为5-10lx、第二蓝光照度为10-15lx；所述白光色温为5000-7000K、所述第一白光照度为5-10lx、第二白光光照度为10-15lx。
进一步地，所述控制机构100包括：主控制器(未示出)和多个子控制器(未示出)，所述主控制器与多个所述子控制器通过无线或有线连接，多个所述子控制器分别与所述供电机构200和调节机构300连接，所述供电机构200为所述子控制器提供运行电能；所述主控制器驱动对应的所述子控制器以驱动所述供电机构200和调节机构300。
本申请实施例中，主控制器包括控制装置(未示出)、人机交互装置(未示出)、通讯装置(未示出)，所述控制装置分别与人机交互装置、通讯装置电性相连，所述主控制器通过通讯装置与子控制器通讯相连；使用植物生长控制设备前，通过人机交互装置在控制装置中预设对应植物种子、幼苗或植物株的生长流程；子控制器的数量为多个，多个子控制器分别与过滤装置500以及供电机构200的制氢单元211、储氢单元212、氢燃料电池221连接；监控机构400的光探测器410与调节机构300的照明装置310采用一个子控制器、湿度探测器420与湿度装置320采用一个子控制器、温度探测器430与温度装置330采用一个子控制器；控制装置根据植物种子、幼苗或植物株的每一生长阶段所需要的生长环境驱动对应的子控制器，对应的子控制器对应驱动过滤装置500，供电机构200的制氢单元211、储氢单元212、氢燃料电池221以及调节机构300的照明装置310、湿度装置320和温度装置330；监控机构400的光探测器410、湿度探测器420、温度探测器430将生长环境的实时环境信息发送给对应的子控制器，由子控制器发送给主控制器。
本申请实施例中，当控制装置接收的生长环境的实时环境信息与预设生长环境的环境信息不相同时，控制装置发出警报，并将警报传送给人机交互装置及时提示人们出现异常情况，人工核对异常情况后通过人机交互装置设置加温、降温、加湿、除湿、调节灯光、保持当前设置等操作，人机交互装置将操作传送给控制装置，控制装置发出对应的工作指令给对应的子控制器。
本申请实施例中，采用主控制器和子控制器，减少了主控制的计算量，降低了主控制器的计算速度，进而降低主控制器的成本。
本申请实施例中，主控制器直接与锂电池222连接，由主控制器驱动锂电池222为照明装置310、湿度装置320和温度装置330提供稳定的运行电能，便于主控制器获取发生装置的照明装置310、湿度装置320和温度装置330运行情况；监控机构400的光探测器410与调节机构300的照明装置310采用一个子控制器、湿度探测器420与湿度装置320采用一个子控制器、温度探测器430与温度装置330采用一个子控制器，便于对应的子控制器获取调节机构300和监控机构400的运行情况。
进一步地，植物种子、幼苗或植物株等可以种植在房间、柜子、货架、居民楼、大棚、温室或土壤生长介质中；本申请适用于多种场景。
本申请实施例还提供一种使用如上所述植物生长控制设备的植物生长控制方法，如图2所述，所述植物生长控制方法，包括如下步骤：
步骤S10，控制机构驱动制氢装置对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给充电单元；所述控制机构驱动所述充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构、调节机构和制氢装置；
步骤S20，在将苏云金芽胞杆菌转化为Bt毒蛋白基因与Ti质粒一起构建基因表达载体时、在转入农杆菌时、以及在感染后时，所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境为第一温度、第一湿度，在预设第一时间段中所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境中的光线为第一照明参数，将第一温度、第一湿度和第一照明参数作为当前预设生长环境；
步骤S30，所述调节机构基于当前预设生长环境运行预设时间后，在目的基因插入到颜色体DNA中时、以及在组织培养时，所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中的第一温度升高至第二温度、将生长环境中的第一湿度下降至第二湿度，在预设第二时间段中所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数，将第二温度、第二湿度和第二照明参数作为新的预设生长环境，所述调节机构基于新的预设生长环境运行，直至植物生长完成。
本申请实施例中，预设时间为植物生长从当前阶段生长至下一个阶段所需的时间，例如：一天；当然，可根据实际需求设置预设时间。
本申请实施例中，预设第一时间段和预设第二时间段均为白天6：00点至傍晚18:00点；当然，可根据实际需求设置预设时间。
本申请实施例提供的一种植物生长控制方法，应用前述的植物生长控制设备，在初次使用植物生长控制设备时，先外接外部设备为所述制氢装置提供电能和水能源，使制氢装置进行初始氢气的产出，制氢装置产出初始氢气后将氢气提供给充电单元，充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，充电单元将电能供给所述控制机构、调节机构和制氢装置，使本申请正常运行；供电机构使本申请在植物生长过程中使用的电能自给自足，不需要外接电厂用电，使本申请绿色、节能、低碳、环保；然后将植物种子、幼苗或植物株等种植在设有调节机构的地方，避免自然环境对植物产生影响，使植物的生长环境可控；控制机构中存储有对应植物种子、幼苗或植物株的每一生长阶段所需要的生长环境，由控制机构驱动调节机构，所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境中光线的色温、照度、波长以及空气的湿度、温度，为植物提供必要的生长环境，保证植物的正常生长；在将苏云金芽胞杆菌转化为Bt毒蛋白基因与Ti质粒一起构建基因表达载体时、在转入农杆菌时、以及在感染后时，所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境为第一温度、第一湿度，在预设第一时间段中所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境中的光线为第一照明参数，将第一温度、第一湿度和第一照明参数作为当前预设生长环境；所述调节机构基于当前预设生长环境运行预设时间后，在目的基因插入到颜色体DNA中时、以及在组织培养时，所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中的第一温度升高至第二温度、将生长环境中的第一湿度下降至第二湿度，在预设第二时间段中所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数，将第二温度、第二湿度和第二照明参数作为新的预设生长环境，所述调节机构基于新的预设生长环境运行，直至植物生长完成。
本申请不需要人工实时判断植物生长情况或生长环境，减少了人工监控的时间，降低了人工成本，还精准且实时控制植物的生长，不错过植物生长的关键点，使植物生长得更好、产量更高，另外，即便人们不熟悉植物的特性，难以判断植物当前的状态是否良好，也可以种植该植物，减少人工的判断参与有利于植物的种植推广和农业的发展。
当然，本申请提供的控制机构中可以存储有其他植物进行育苗时每一生长阶段所需要的生长环境。
当然，本申请提供的控制机构中可以存储有植物在某一生长阶段至另一生长阶段所需要的生长环境，不仅限于从植物的种子到植物的幼苗所需要的生长环境。
进一步地，所述在预设第一时间段中所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境中的光线为第一照明参数的步骤具体包括：
在预设第一时间段中，所述控制机构驱动红光LED灯珠以第一红光照度给植物的生长环境提供红光，驱动蓝光LED灯珠以第一蓝光照度给植物的生长环境提供蓝光，驱动白光LED灯珠以第一白光光照度给植物的生长环境提供白光；
所述在预设第二时间段中所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数的步骤包括：
在预设第二时间段中，所述控制机构驱动所述红光LED灯珠以第二红光照度给植物的生长环境提供红光，驱动所述蓝光LED灯珠以第二蓝光照度给植物的生长环境提供蓝光，驱动所述白光LED灯珠以第二白光光照度给植物的生长环境提供白光，其中，所述第二红光照度大于第一红光照度，所述第二蓝光照度大于所述第一蓝光照度，所述第二白光光照度大于所述第一白光光照度。
具体地，所述第一温度为15-20°；所述第一湿度为70％-90％；所述第二温度为20-25°；第二湿度为50％-70％；所述红光波长为615nm-630nm、第一红光照度为5-10lx、第二红光照度为10-15lx；所述蓝光波长为445nm-460nm、第一蓝光照度为5-10lx、第二蓝光照度为10-15lx；所述白光色温为5000-7000K、所述第一白光照度为5-10lx、第二白光光照度为10-15lx。
进一步地，如图3所述，所述植物生长控制方法还包括：
步骤S40，所述控制机构驱动所述供电机构为监控机构提供电能；
步骤S50，所述监控机构获取生长环境的实时环境信息并发送给所述控制机构；
步骤S60，所述控制机构接收实时环境信息并与预设生长环境的环境信息进行比较，基于比较结果确定报警状态。
本申请实施例中，在植物的生长过程中，监控机构实时获取生长环境的实时环境信息，所述环境信息包括光线的色温、照度和波长，以及空气湿度和温度等参数。
在植物生长过程中，如果所述控制机构接收的实时环境信息中光线的色温、照度、波长或者空气湿度、温度与预设生长环境的环境信息不相同，则控制机构发出警报，提示人们出现异常情况；人工再一次将实时环境信息并与预设生长环境的环境信息进行比较判断，然后进行现场观测核对，人工确认异常后操作控制机构以驱动调节机构改变生长环境，例如加温、降温、加湿、除湿、调节灯光、保持当前设置等。如果所述控制机构接收的实时环境信息中光线的色温、照度、波长或者空气湿度、温度与预设生长环境的环境信息相同，则控制机构不发出警报。
本申请实施例中，所述监控机构包括：光探测器、湿度探测器和温度探测器中的至少一个；所述控制机构驱动所述充电单元为所述光探测器、湿度探测器和温度探测器提供运行电能；所述光探测器、湿度探测器和温度探测器分别用于获取生长环境中的光线的色温、照度、波长以及空气湿度、温度等参数并发送给所述控制机构。
进一步地，所述步骤S10，控制机构驱动制氢装置对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给充电单元；所述控制机构驱动所述充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构、调节机构和制氢装置，具体包括：
所述制氢装置包括制氢单元和储氢单元，所述控制机构用于驱动所述制氢单元对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述储氢单元；所述控制机构用于驱动所述储氢单元存储氢气和/或输出氢气至所述充电单元；
所述充电单元包括氢燃料电池和锂电池，所述控制机构用于驱动所述氢燃料电池将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述锂电池充电；所述控制机构用于驱动所述锂电池给所述控制机构、调节机构和制氢装置提供稳定的运行电能。
进一步地，所述植物生长控制方法还包括：
控制机构驱动所述供电机构为所述过滤装置提供运行电能；所述控制机构驱动所述过滤装置采集和过滤自然环境中的水以提取纯净水作为水能源，并将水能源供给所述制氢装置和调节机构。
本申请实施例中所述过滤装置在初次使用时，先外接外部设备为所述过滤装置提供电能，所述过滤装置采集和过滤自然环境中的水以提取纯净水作为水能源，并将水能源供给所述制氢装置和调节机构；然后制氢装置先外接外部设备获取电能，所述制氢装置对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述充电单元；所述控制机构驱动所述充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构、调节机构、制氢装置以及过滤装置；本申请实施例中过滤装置除初次使用外无需外部设备供电，制氢装置也无需外部设备提供水能源，使本申请更加绿色、节能、低碳、环保。
或者，制氢装置在初次使用时，先外接外部设备为所述制氢装置提供电能和水能源，使制氢装置正常运行，制氢装置对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述充电单元；所述控制机构驱动所述充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构、调节机构、制氢装置以及过滤装置，所述过滤装置通过管道将水能源供给制氢装置；本申请实施例中过滤装置无需外部设备供电，制氢装置除初次使用外无需外部设备提供水能源和电能，使本申请更加绿色、节能、低碳、环保。
显然，以上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，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种植物生长控制设备，其特征在于，包括：
控制机构、供电机构和调节机构；
所述控制机构与所述供电机构和调节机构连接；
所述供电机构包括制氢装置和充电单元，所述制氢装置与所述充电单元连接，所述控制机构用于驱动所述制氢装置对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述充电单元；所述控制机构用于驱动所述充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构、调节机构和制氢装置；
所述控制机构用于驱动所述调节机构调节植物的生长环境为预设生长环境。
2.根据权利要求1所述的植物生长控制设备，其特征在于，所述植物生长控制设备还包括：与所述控制机构连接的监控机构；
所述控制机构用于驱动所述供电机构为所述监控机构提供运行电能；
所述监控机构用于获取生长环境的实时环境信息并发送给所述控制机构；
所述控制机构用于接收所述实时环境信息并与预设生长环境的环境信息进行比较，基于比较结果确定报警状态。
3.根据权利要求1所述的植物生长控制设备，其特征在于，所述制氢装置包括制氢单元和储氢单元，所述制氢单元与所述储氢单元连接；所述控制机构用于驱动所述制氢单元对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给所述储氢单元；所述控制机构用于驱动所述储氢单元存储氢气和/或输出氢气至所述充电单元。
4.根据权利要求1所述的植物生长控制设备，其特征在于，所述充电单元包括氢燃料电池和锂电池，所述氢燃料电池和所述锂电池连接；所述控制机构用于驱动所述氢燃料电池将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述锂电池充电；所述控制机构用于驱动所述锂电池给所述控制机构、调节机构和制氢装置提供稳定的运行电能。
5.根据权利要求1所述的植物生长控制设备，其特征在于，所述植物生长控制设备还包括：与控制机构连接的过滤装置，所述过滤装置与所述供电机构和调节机构连接；
所述控制机构用于驱动所述供电机构为所述过滤装置提供运行电能；
所述控制机构用于驱动所述过滤装置采集和过滤自然环境中的水以提取纯净水作为水能源，并将水能源供给所述制氢装置和调节机构。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的植物生长控制设备，其特征在于，所述调节机构还包括：与控制机构连接的照明装置、湿度装置和温度装置中的至少一个；
所述控制机构用于驱动所述供电机构为所述照明装置、湿度装置和温度装置提供运行电能；
所述控制机构用于驱动所述照明装置调节生长环境中的光线；
所述控制机构用于驱动所述湿度装置调节生长环境中的湿度；
所述控制机构用于驱动所述温度装置调节生长环境中的温度。
7.根据权利要求6所述的植物生长控制设备，其特征在于，所述照明装置包括与控制机构连接的多组红光LED灯珠、多组蓝光LED灯珠和多组白光LED灯珠；
所述控制机构用于驱动所述供电机构为所述红光LED灯珠、蓝光LED灯珠和白光LED灯珠提供运行电能；
所述控制机构用于驱动所述红光LED灯珠给植物的生长环境提供红光；
所述控制机构用于驱动所述蓝光LED灯珠给植物的生长环境提供蓝光；
所述控制机构用于驱动所述白光LED灯珠给植物的生长环境提供白光。
8.一种植物生长控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
控制机构驱动制氢装置对接收到的水能源进行电解，以产出氢气，并将氢气供给充电单元；所述控制机构驱动所述充电单元将接收到的氢气和空气中的氧气的化学能转化成电能，并将电能供给所述控制机构、调节机构和制氢装置；
在将苏云金芽胞杆菌转化为Bt毒蛋白基因与Ti质粒一起构建基因表达载体时、在转入农杆菌时、以及在感染后时，所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境为第一温度、第一湿度，在预设第一时间段中所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境中的光线为第一照明参数，将第一温度、第一湿度和第一照明参数作为当前预设生长环境；
所述调节机构基于当前预设生长环境运行预设时间后，在目的基因插入到颜色体DNA中时、以及在组织培养时，所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中的第一温度升高至第二温度、将生长环境中的第一湿度下降至第二湿度，在预设第二时间段中所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数，将第二温度、第二湿度和第二照明参数作为新的预设生长环境，所述调节机构基于新的预设生长环境运行，直至植物生长完成。
9.根据权利要求8所述的植物生长控制方法，其特征在于，所述在预设第一时间段中所述控制机构驱动所述调节机构调节生长环境中的光线为第一照明参数的步骤具体包括：
在预设第一时间段中，所述控制机构驱动红光LED灯珠以第一红光照度给植物的生长环境提供红光，驱动蓝光LED灯珠以第一蓝光照度给植物的生长环境提供蓝光，驱动白光LED灯珠以第一白光光照度给植物的生长环境提供白光；
所述在预设第二时间段中所述控制机构驱动所述调节机构将生长环境中光线的第一照明参数升高至第二照明参数的步骤包括：
在预设第二时间段中，所述控制机构驱动所述红光LED灯珠以第二红光照度给植物的生长环境提供红光，驱动所述蓝光LED灯珠以第二蓝光照度给植物的生长环境提供蓝光，驱动所述白光LED灯珠以第二白光光照度给植物的生长环境提供白光，其中，所述第二红光照度大于第一红光照度，所述第二蓝光照度大于所述第一蓝光照度，所述第二白光光照度大于所述第一白光光照度。
10.根据权利要求9所述的植物生长控制方法，其特征在于，所述第一温度为15-20°；所述第一湿度为70％-90％；所述第二温度为20-25°；第二湿度为50％-70％；所述红光波长为615nm-630nm、第一红光照度为5-10lx、第二红光照度为10-15lx；所述蓝光波长为445nm-460nm、第一蓝光照度为5-10lx、第二蓝光照度为10-15lx；所述白光色温为5000-7000K、所述第一白光照度为5-10lx、第二白光光照度为10-15lx。
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