CN114489196A

CN114489196A - 一种植物工厂控制系统

Info

Publication number: CN114489196A
Application number: CN202210034391.3A
Authority: CN
Inventors: 郑凌然
Original assignee: Hefei Chuang Nong Biotechnology Co ltd
Current assignee: Hefei Chuang Nong Biotechnology Co ltd
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-05-13

Abstract

本发明公开了一种植物工厂控制系统，涉及物联网技术。包括：存储器，用于存储预先生成的表征植物生长周期与若干标准生长参数相对应的生长参数调整范围表；计时器，用于在所述植物的生长过程中进行计时，获得所述植物的所述植物生长周期；数据采集模块，用于采集所述植物的实时生长参数；数据调整模块，分别连接所述存储器、所述计时器和所述数据采集模块，用于根据所述植物生长周期于生长参数调整范围表中进行匹配获得相应的所述标准生长参数，并根据所述标准生长参数对所述实时生长参数进行调整。具有以下有益效果：实时监控植物工厂中的实时光线数据、实时环境参数和实时营养液成分，并通过监控中心对植物生长状况进行监控。

Description

一种植物工厂控制系统

技术领域

本发明涉及物联网技术，尤其涉及一种植物工厂控制系统。

背景技术

随着人口的增长和城市化的加剧，中国对农产品需求的数量和质量持续增加，但是农业作为不可再生资源却在不断减少。大气污染、土壤污染和水污染等环境污染日益严重，气候变化及其灾害逐年增多，导致农田生产的不确定性增加，粮食、蔬菜、水果等食物产出数量和质量难以保证，同时食物安全问题日益凸显。如何通过现代化手段并结合物联网技术推进我国传统农业向现代农业迈进，合理利用农业生产资源，由人工走向智能，实现对农业的科学管理与精细耕种，最有效方法是建立植物工厂，进行科学管理和批量生产。

植物工厂指利用自动控制技术、生物技术、机器人和新材料等技术手段，对植物周年进行连续生产的系统，也就是利用物联网对植物生长的温度、湿度、光照、CO2浓度和营养液等环境条件进行自动控制，使工厂内植物生长不受自然气候制约的省力型生产；即通过设施内高精度环境控制实现作物周年连续生产，不受或很少受自然条件制约的高效农业生产系统，是技术和装备密集型产业。植物工厂被认为是解决食物安全难题的有效途径之一，是现代农业发展的趋势，受到世界各国的高度重视。

发明内容

本发明为了解决上述问题，现提出一种植物工厂控制系统，包括：

存储器，用于存储预先生成的表征植物生长周期与若干标准生长参数相对应的生长参数调整范围表；

计时器，用于在所述植物的生长过程中进行计时，获得所述植物的所述植物生长周期；数据采集模块，用于采集所述植物的实时生长参数；

数据调整模块，分别连接所述存储器、所述计时器和所述数据采集模块，用于根据所述植物生长周期于生长参数调整范围表中进行匹配获得相应的所述标准生长参数，并根据所述标准生长参数对所述实时生长参数进行调整；

温度调节模块，用于控制植物生长环境的温度。

优选的，所述生长参数为实时光线数据，所述生长参数调整范围表为标准光线数据与所述植物生长周期相对应的光线调整范围表，则所述数据采集模块包括：

第一采集单元，用于对所述植物工厂内的光线进行实时采集获得实时光线数据；则所述数据调整模块包括：

光线调整单元，用于根据所述植物生长周期于光线调整范围表中进行匹配获得所述标准光线数据，并根据所述标准光线数据对所述实时光线数据进行调整。

优选的，所述光线调整单元通过设置于植物工厂内的至少一LED补光灯对所述实时光线数据进行调整。

优选的，所述光线调整单元通过对所述LED补光灯进行光强调整，和/或对所述LED补光灯进行光质调整实现对所述实时光线数据进行调整。

优选的，所述光质包括白光光质，和/或红蓝复合光质、和/或红蓝间歇光质。

优选的，所述实时生长参数为实时环境参数，所述生长参数调整范围表为标准环境参数与所述植物生长周期相对应的环境参数调整范围表，则所述数据采集模块包括：

第二采集单元，用于采集所述植物工厂内的实时环境参数；

则所述数据调整模块包括：

环境调整单元，用于根据所述植物生长周期于环境参数调整范围表中进行匹配获得所述标准环境参数，并根据所述标准环境参数对所述实时环境参数进行调整。

优选的，所述实时生长参数为实时营养液成分，所述生长参数调整范围表为标准营养液成分与所述植物生长周期相对应的营养液成分调整范围表，则所述数据采集模块包括：第三采集单元，用于采集所述植物工厂内的实时营养液成分；则所述数据调整模块包括：营养液调整单元，用于根据所述植物生长周期于营养液成分调整范围表中进行匹配获得所述标准营养液成分，并根据所述标准营养液成分对所述实时营养液成分进行调整。

优选的，所述存储器、所述计时器、所述数据采集模块和所述数据调整模块之间采用WF-Iot物联网技术连接。

优选的，还包括一控制中心，连接所述数据采集模块，用于对所述数据采集模块采

集的所述实时生长参数进行监控。

优选的，还包括一高清摄像系统，连接所述控制中心，用于将实时采集的所述植物的实时状况传输给所述控制中心，以供工作人员查看。

具有以下有益效果：

本发明一种植物工厂控制系统，通过物联网技术应用在植物工厂中，实时监控植物工厂中的实时光线数据、实时环境参数和实时营养液成分，并通过监控中心对植物生长状况进行监控。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明较佳的实施例中，一种植物工厂控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明为了解决上述问题，现提出一种植物工厂控制系统，如图1所示，包括：

存储器1，用于存储预先生成的表征植物生长周期与若干标准生长参数相对应的生长参数调整范围表；

计时器2，用于在植物的生长过程中进行计时，获得植物的植物生长周期；数据采集模块3，用于采集植物的实时生长参数；

数据调整模块4，分别连接存储器1、计时器2和数据采集模块3，用于根据植物生长周期于生长参数调整范围表中进行匹配获得相应的标准生长参数，并根据标准生长参数对实时生长参数进行调整。

进一步的，所述植物工厂控制系统还包括温度调节模块，用于控制植物生长环境的温度。

具体地，本实施例中，为了能更加科学和有效的控制植物生长，本发明一种植物工厂控制系统，通过物联网技术应用在植物工厂中，实时监控植物工厂中的实时光线数据、实时环境参数和实时营养液成分，并通过监控中心对植物生长状况进行监控，在存储器1中存储有预先生成的表征植物生长周期与若干标准生长参数相对应的生长参数调整范围表，将植物生长周期中最符合植物生长的标准生长参数一一对应而得到生长参数调整范围表，植物依据该生长参数调整范围表中设定的标准生长参数进行良好、快速的生长。

本发明较佳的实施例中，实时生长参数为实时光线数据，生长参数调整范围表为标准光线数据与植物生长周期相对应的光线调整范围表，则数据采集模块3包括：

第一采集单元31，用于对植物工厂内的光线进行实时采集获得实时光线数据；

则数据调整模块4包括：

光线调整单元41，用于根据植物生长周期于光线调整范围表中进行匹配获得标准光线数据，并根据标准光线数据对实时光线数据进行调整。

具体地，本实施例中，当实时生长参数为实时光线数据时，需要控制植物在不同生长周期中需要不同的光强和光质，外部的光线调整装置收到光线调整单元41发送的控制指令对植物工厂内的实时光线数据进行调整以使实时光线数据调整到植物的标准光线数据范围内，以实现植物快速、健康地成长。

本发明较佳的实施例中，光线调整单元41通过设置于植物工厂内的至少一LED补光灯对实时光线数据进行调整。

具体地，本实施例中，LED补光灯通过PCB印刷板，将LED补光灯中的红光灯珠、蓝光灯珠、白光灯珠、绿光灯珠分开控制实现不同的光强和光质，以满足植物在育苗期、生长期、开花期、结果期等生长周期中所需要的光强和光质，使得植物在不同生长周期内都能够更好的生长。优选的，通过光学仿真软件LightTools对LED补光灯进行光学建模，在此基础上对LED补光灯进行设计，实现LED补光灯发光面设计更合理，使LED补光灯的光强和光质的分布更均匀；优选的，LED补光灯具备足够多的光质调控种类，红蓝复合光质、红蓝连续光质、及其它有益光质均可以实现单独调控，以满足不同植物在不同生长期内对光强和光质的要求，最终形成光强均匀、光质合理的实时光线。

本发明较佳的实施例中，光线调整单元41通过对LED补光灯进行光强调整，和/或对LED补光灯进行光质调整实现对实时光线数据进行调整。

本发明较佳的实施例中，光质包括白光光质，和/或红蓝复合光质、和/或红蓝间歇光质。

本发明较佳的实施例中，实时生长参数为实时环境参数，生长参数调整范围表为标准环境参数与植物生长周期相对应的环境参数调整范围表，

则数据采集模块3包括：

第二采集单元32，用于采集植物工厂内的实时环境参数；

则数据调整模块4包括：

环境调整单元42，用于根据植物生长周期于环境参数调整范围表中进行匹配获得标准环境参数，并根据标准环境参数对实时环境参数进行调整。

具体地，本实施例中，实时生长参数为实时环境参数时，优选的，环境参数包括植物工厂中的温度、湿度和二氧化碳浓度等与植物生长关系密切的参数，当植物工厂中温度、或湿度、或二氧化碳浓度和植物生长周期中的标准温度、标准湿度和标准二氧化碳浓度产生偏离时，环境调整单元42发送指令给相应的温度调节装置、或湿度调节装置、或二氧化碳浓度调节装置根据环境参数调整范围表进作调节温度、或湿度、或二氧化碳浓度使其在各自的标准范围内。

本发明较佳的实施例中，实时生长参数为实时营养液成分，生长参数调整范围表为标准营养液成分与植物生长周期相对应的营养液成分调整范围表，则数据采集模块3包括：

第三采集单元33，用于采集植物工厂内的实时营养液成分；

则数据调整模块包括：

营养液调整单元43，用于根据植物生长周期于营养液成分调整范围表中进行匹配获得标准营养液成分，并根据标准营养液成分对实时营养液成分进行调整。

具体地，本实施例中，实时生长参数为实时营养液成分时，营养液成分为与植物生长关系密切的参数，当营养液成分产生偏离时，营养液调整单元43发送相应的控制指令到相应的营养液调整装置，营养液调整装置根据营养液成分调整范围表进行调节，使实时营养液成分在标准营养液成分范围内。

本发明较佳的实施例中，存储器1、计时器2、数据采集模块3和数据调整模块4之间采用WF-Iot物联网技术连接。

具体地，本实施例中，本发明植物工厂控制系统可以采用物联网系统架构、云及边缘的分布式协同及低功耗处理技术。植物工厂控制系统可以自动检测并接入多种无线、有线网络设备和异构数据，包括通过WIFI、蓝牙、红外、GPRS/2G/3G/4G等无线接入技术及CAN、LAN、RS232/485等通讯方式，以提升复杂环境下数据采集的可靠性。

本发明较佳的实施例中，还包括一控制中心5，连接数据采集模块3，用于对数据采集模块3采集的实时生长参数进行监控。

具体地，本实施例中，控制中心5可以设置在植物工厂外围，通过WF-IoT与数据采集模块连接获取实时生长参数。

本发明较佳的实施例中，还包括一高清摄像系统6，连接控制中心5，用于将实时采集的植物的实时状况传输给控制中心5，以供工作人员查看。

具体地，本实施例中，高清摄像系统6通过WF-IoT接入控制中心5，实现高清摄像视频通过WF-IoT物联网技术中的I/O触发信息或COM接口进行交互联动；优选的，控制中心5还连接一移动端，移动端通过WIFI远程连接控制中心5，工作人员通过移动端可以远程实时监控植物的实时生长参数和植物的生长状态。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种植物工厂控制系统，其特征在于，包括：

计时器，用于在所述植物的生长过程中进行计时，获得所述植物的所述植物生长周期；

数据采集模块，用于采集所述植物的实时生长参数；

温度调节模块，用于控制植物生长环境的温度。

2.根据权利要求1所述的植物工厂控制系统，其特征在于，

所述实时生长参数为实时光线数据，所述生长参数调整范围表为标准光线数据与所述植物生长周期相对应的光线调整范围表，则所述数据采集模块包括：

第一采集单元，用于对所述植物工厂内的光线进行实时采集获得实时光线数据；

则所述数据调整模块包括：

3.根据权利要求2所述的植物工厂控制系统，其特征在于，所述光线调整单元通过设置于植物工厂内的至少一LED补光灯对所述实时光线数据进行调整。

4.根据权利要求3所述的植物工厂控制系统，其特征在于，所述光线调整单元通过对所述LED补光灯进行光强调整，和/或对所述LED补光灯进行光质调整实现对所述实时光线数据进行调整。

5.根据权利要求4所述的植物工厂控制系统，其特征在于，所述光质包括白光光质，和/或红蓝复合光质、和/或红蓝间歇光质。

6.根据权利要求1所述的植物工厂控制系统，其特征在于，所述实时生长参数为实时环境参数，所述生长参数调整范围表为标准环境参数与所述植物生长周期相对应的环境参数调整范围表，则所述数据采集模块包括：第二采集单元，用于采集所述植物工厂内的实时环境参数；

则所述数据调整模块包括：

7.根据权利要求1所述的植物工厂控制系统，其特征在于，所述实时生长参数为实时营养液成分，所述生长参数调整范围表为标准营养液成分与所述植物生长周期相对应的营养液成分调整范围表，则所述数据采集模块包括：

第三采集单元，用于采集所述植物工厂内的实时营养液成分；

则所述数据调整模块包括：

营养液调整单元，用于根据所述植物生长周期于营养液成分调整范围表中进行匹配获得所述标准营养液成分，并根据所述标准营养液成分对所述实时营养液成分进行调整。

8.根据权利要求1所述的植物工厂控制系统，其特征在于，所述存储器、所述计时器、所述数据采集模块和所述数据调整模块之间采用WF-Iot物联网技术连接。

9.根据权利要求1所述的植物工厂控制系统，其特征在于，还包括一控制中心，连接所

述数据采集模块，用于对所述数据采集模块采集的所述实时生长参数进行监控。

10.根据权利要求9所述的植物工厂控制系统，其特征在于，

还包括一高清摄像系统，连接所述控制中心，用于将实时采集的所述植物的实时状况传输给所述控制中心，以供工作人员查看。