CN115606438A - 一种用于动植物照明的智能调控装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于动植物照明的智能调控装置及方法，智能调控装置的第一调节机构被配置为至少用于控制第一交换源与第三交换源的至少包括换热和换气等物质能量交换过程，第一调节机构能够基于第二调节机构的至少一个控制器所产生的第一反馈信息调节第一交换源以使种植架的第二交换源的参数处于第二调节机构的调节范围，并且第二调节机构能够产生第二反馈信息通过作用于至少一个控制器的方式以优化第一交换源与第三交换源的至少包括换热和换气等物质能量交换过程；智能调控方法包括以下步骤：通过第一调节机构为第三交换源的至少包括蓄热器的设备计算控制指令，并且控制指令被传送到设置在第二调节机构的用于反馈式调节的控制器上。
Description
技术领域
本发明涉及农业装备技术领域，尤其涉及一种用于动植物照明的智能调控装置及方法。
背景技术
日光温室系统一般分为四个组成部分：种植土壤层、作物层、室内空气层和温室覆盖维护结构层。它们之间的物质和能量交换以及与外界的交换包括：光照热辐射、长波热辐射、通风热交换、与覆盖材料的热交换、人工加热系统、与土壤热交换以及作物蒸腾作用。引发上述的能量交换的原因有三种：传导传热、对流传热和辐射传热。冬季温室内白天的热量主要来自太阳辐射；夜间的热量主要来自墙体或者土壤或者是加温设备，土壤白天的蓄积热量以及其它的热源包括补光照明装置等高温物体在温室内释放的能量等。温室的散热有三种途径，第一是透过覆盖材料的透射传热，也即围护传热、辐射热；第二是通过缝隙漏风的换气传热；第三是与土壤热交换的地中传热。
随着闭锁式生产系统的逐渐发展，其单位产量的初期投资成本和运行成本正越来越比温室具有优势。在建设成本方面，闭锁式系统的主要构成部件是家用电气化产品以及大量生产的工业产品。而且随着技术的进步和价格的降低，性能价格比较高。相比之下，温室的主要构成部件是温室专用的。在运行成本方面，闭锁式植物工厂内进行高精度环境控制，需要使用空调、风机等设备，消耗大量的电能，因此电能的消耗是闭锁式植物工厂运行成本的主要部分。与照明相比，空调消耗电力较少的原因是因为闭锁式系统由绝热的壁板构成，系统内与外界的热量交换极少，而照明灯具产生的热量由空调排出系统之外。在闭锁式种苗生产系统中育苗，当育苗密度越高或育苗时间越短，每株苗的用电费用越低，而在闭锁式系统中即使提高育苗的密度也可以生产高品质的苗，而且能缩短苗期。
现有技术中如公开号为CN111065261A的专利文献所提出的一种植物工厂，其中，网状地板通过分层支承框架形成在栽培室中，并且地板被分隔成具有两层或更多层的多层式结构的栽培层，从而使投入资源最小化并使空间和能量利用效率最大化。另外，在该植物工厂中，栽培室空气循环供给部分形成栽培室被分隔成的所有栽培层内的水平空气流；层间空气循环部分形成通过网状地板形成栽培室被分隔成的栽培层之间的层间循环空气流；栽培台空气供给部分形成在栽培台内分隔成的种植层中的竖直下行气流。因此，该植物工厂的优点在于，无论在栽培室中的地点如何都均匀地提高了横跨栽培室的空气流速度，从而可以减小温度和二氧化碳浓度的偏差，由此增强了净光合速率和植物生长率从而提高了生产率。
现有技术中如公开号为CN112788946A的专利文献所提出的一种用于种植植物的温室，该温室包括：用于生长农作物的种植区，以及用于控制所述种植区中温室内部气候的气候控制系统。该控制系统包括：用于对所述温室空气除湿的冷凝器；温室空气换热器，用于冷凝器进气口上游的种植区中所产生的所述温室空气与冷凝器出气口下游的冷凝器中所产生的经除湿的所述温室空气之间进行换热；第一可控旁路，用于允许所述温室空气绕过所述温室空气换热器；可控风扇；混合室，该混合室与换热器的排气口和种植区呈流体连通，且具有出气口以及用于从温室外部环境引入环境空气的可控入口，其中所述出气口具有用于使空气与种植区呈流体连通的受控风扇。
上述专利所提出的技术方案是针对有效利用外部空气等资源且能够稳态控制设施农业的内部环境以使内部环境的温湿度、CO2浓度等参数能够保持均匀的问题进行设计，但自然光和/或可见光照射所带来的叶片温度变化未进行考虑，并且其主要控制叶片温度，对根系温度等参数变化未进行充分考虑，更容易引起叶片温度与根系温度的匹配失衡，对植物的生长造成胁迫。
此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。
发明内容
本发明公开了一种用于动植物照明的智能调控装置，包括：用于调节第一交换源的第一调节机构以及用于调节种植架的第二交换源的第二调节机构，第一调节机构被配置为至少用于控制第一交换源与第三交换源的至少包括换热和换气等物质能量交换过程，第一调节机构能够基于第二调节机构的至少一个控制器所产生的第一反馈信息调节第一交换源以使种植架的第二交换源的参数处于第二调节机构的调节范围，并且第二调节机构能够产生第二反馈信息通过作用于至少一个控制器的方式以优化第一交换源与第三交换源的至少包括换热和换气的物质能量交换过程。
根据一种优选的实施方式，智能调控装置包括：若干个调节机构，其被配置为用于将种植架的第二交换源调节至适宜条件，每个调节机构、具有相关联的控制器和交换源，交换源受控于控制器以向调节机构提供物质和热量以在调节机构相关联的不同环境之间生成物质浓度梯度和温度梯度，耦合至换热管的控制器被配置为控制与交换源相关联的泵送设备，以调节相应的换热管的流量，控制器被配置为基于由相应的交换源引起的至少包括第一反馈信息和第二反馈信息来控制换热管的流量。
现有技术中通过设置空调或加热器的方式对密闭型温室的内部的温度湿度环境进行控制，但上述调控方式造成的能耗进一步增加了设施农业的运行成本，现有技术中通常会引入自然光或者与外界通风的方式对温室内部的环境进行控制，利用外部的阳光和空气则会降低成本，但阳光与通风状况不便于控制，进一步增加了调控的难度，使得植物会存在温度和湿度等参数具有差异；现有技术中的用于监测环境变化的传感器分布得更为均匀才能够避免局部变化对整体造成影响，进一步增加了设备成本，而且调节和监测的时间上的不匹配也会进一步使得植物处于受胁迫的环境，影响植物生长，还会造成能源浪费；并且现有的调控模式是对整体的环境进行调控，走廊、种植架上方的室内空气也会于种植架处于相同的环境，而上述位置是非必要的，会进一步增加温控的能源消耗。
因此本发明针对上述问题进行设计，将种植架的温湿度调节机构和室内的温湿度调节机构进行分离，将照明设备的温控机构和种植架的温湿度调节机构进行集成，从而在种植层上形成多个适宜植物生长的小环境，使得温度和湿度变化更便于监测，控制调控措施更为及时，并且其主要针对种植架周围的环境进行调节，降低了因调节整体环境所造成的能量损耗，并且相较于现有技术中的方案，室内温度和湿度的参数会处于相对较低的水平，室内与室外的参数差异减小，进一步降低了整体的能耗。
根据一种优选的实施方式，第二调节机构关联于第一换热管和第二换热管以在第二调节机构两侧环境之间提供控制以使第二调节机构的两侧环境相互关联，第一换热管被配置为用于载运流体冷却剂以在照明设备的操作期间提取照明设备生成的热量，第二换热管被配置为用于载运流体冷却剂从而在照明设备和培养盘之间建立热传导。
植物的生长过程中，叶片温度和根系温度以及两者之间的温度关联对植物的生长过程中的影响较大，CO2扩散以及植物的水分蒸腾主要通过气孔进行扩散，因而气孔导度是光合作用和水分蒸腾的决定性因素，但不同的根系温度、不同的叶片温度以及不同的CO2浓度都对气孔导度有影响，并且根系温度对酶活性、细胞膜通透性有影响，进而影响了根系的对水以及矿物质的吸收，则会通过减少向叶片输送的水分和矿物质等过程对植株叶片的发育造成影响。叶片所在的环境与根系所在的环境的控温方式不同，照明设备所产生的热辐射以及通风所带来的空气对流都会对叶片温度造成影响，影响因素较多，进一步提高了温控的难度和能耗。因此，本发明通过第二调节机构200以及其所控制的第三控制器201和第四控制器202在第一环境和第二环境之间建立联系，使得第一环境和第二环境所造成的根系参数变化以及叶片参数变化都处于相互匹配的状态，避免匹配失衡对植物造成胁迫，并且降低调节所带来的能耗。
根据一种优选的实施方式，第二调节机构包括用于控制培养盘温度的第一控制器和至少用于控制照明设备的温度的第二控制器，第二控制器能够基于第一控制器所产生的第三反馈信息调节第一换热管的流量。
本发明公开了一种智能调控方法，方法包括以下步骤：通过第一调节机构为第三交换源的至少包括蓄热器的设备计算控制指令，并且控制指令被传送到设置在第二调节机构的用于反馈式调节的控制器上；第一调节机构能够基于第二调节机构的至少一个控制器所产生的第一反馈信息调节第一交换源以使种植架的第二交换源的参数处于第二调节机构的调节范围；第二调节机构能够产生第二反馈信息通过作用于至少一个控制器的方式以优化第一交换源与第三交换源的至少包括换热和换气等物质能量交换过程。
根据一种优选的实施方式，生成第一反馈信息包括以下步骤：从耦合到第一调节机构的监测设备处接收至少包括温度的关联于第一交换源的第一环境参数以及关联于第三交换源的第三环境参数；基于第一环境参数和第三环境参数获取与第一调节机构相关联的至少包括第二交换源的第一调节参数，第一调节参数至少包括第二交换源的光照参数和温度参数以及CO2浓度。
根据一种优选的实施方式，形成第二反馈信息包括以下步骤：从耦合到第二调节机构的监测设备处接收至少包括温度的关联于第一交换源的第一环境参数以及关联于第二交换源的第二环境参数；基于第一环境参数和第二环境参数获取与第一调节机构相关联的至少包括第一交换源的第二调节参数。
根据一种优选的实施方式，第一环境参数的获取过程包括以下步骤：在第一调节机构和第二调节机构的多个工作状态下，基于关联于第一调节机构和第二调节机构的若干个监测设备获取种植架的至少包括照度和温度的调节参数，通过第一控制器获取关联于照明设备的至少包括温度的第三调节参数，同时通过第二控制器获取关联于培养盘的至少包括温度的第四调节参数。
根据一种优选的实施方式，智能调控方法还包括以下步骤：第二调节机构关联于第一换热管和第二换热管以形成相互关联的第一环境和第二环境，第一换热管被配置为用于载运流体冷却剂以在照明设备的操作期间提取照明设备生成的热量，第二换热管被配置为用于载运流体冷却剂从而在照明设备和培养盘之间建立热传导。
根据一种优选的实施方式，智能调控方法还包括以下步骤：第二控制器能够基于第一控制器所产生的第三反馈信息调节第一换热管的流量，第三反馈信息的获取包括以下步骤：从耦合到培养盘的监测设备处接收关联于培养盘的至少包括温度的第三调节参数；基于第三调节参数针对第一控制器的调节范围生成第三反馈信息。
附图说明
图1是本发明的智能调控装置的简化整体结构示意图；
图2是本发明的智能调控装置的第二交换源的简化整体结构示意图；
图3是本发明的智能调控装置的调节机构的连接示意图；
图4是本发明的智能调控方法的简化流程示意图。
附图标记列表
1：种植架；2：照明设备；3：培养盘；100：第一调节机构；200：第二调节机构；401：第一交换源；402：第二交换源；403：第三交换源；101：第一控制器；102：第二控制器；201：第三控制器；202：第四控制器；501：第一换热管；502：第二换热管；503：第三换热管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明公开了一种用于动植物照明的智能调控装置，包括：用于调节第一交换源401的第一调节机构100以及用于调节种植架1的第二交换源402的第二调节机构200，第一调节机构100被配置为至少用于控制第一交换源401与第三交换源403的至少包括换热和换气等物质能量交换过程，第一调节机构100能够基于第二调节机构200的至少一个控制器201、202所产生的第一反馈信息调节第一交换源401以使种植架1的第二交换源402的参数处于第二调节机构200的调节范围，并且第二调节机构200能够产生第二反馈信息通过作用于至少一个控制器101、102的方式以优化第一交换源401与第三交换源403的至少包括换热和换气等物质能量交换过程。
根据一种优选的实施方式，智能调控装置包括：若干个调节机构100、200，其被配置为用于将种植架1的第二交换源调节至适宜条件，每个调节机构100、200具有相关联的控制器101、102、201、202和交换源401、402、403，交换源401、402、403受控于控制器101、102、201、202以向调节机构100、200提供物质和热量以在调节机构100、200相关联的不同环境之间生成物质浓度梯度和温度梯度，耦合至换热管501、502、503的控制器101、102、201、202被配置为控制与交换源401、402、403相关联的泵送设备，以调节相应的换热管501、502、503的流量，控制器101、102、201、202被配置为基于由相应的交换源401、402、403引起的至少包括第一反馈信息和第二反馈信息来控制换热管501、502、503的流量。
本发明将种植架的温湿度调节机构所关联的调节设备和室内的温湿度调节机构所关联的调节设备进行分离，将照明设备的温控设备和种植架的温湿度调控设备进行集成，从而在种植层上形成多个适宜植物生长的小环境，使得温度和湿度变化更便于监测，控制调控措施更为及时，并且其主要针对种植架周围的环境进行调节，降低了因调节整体环境所造成的能量损耗，并且相较于现有技术中的方案，室内温度和湿度的参数会处于相对较低的水平，室内与室外的参数差异减小，进一步降低了整体的能耗。
具体地，与第二调节机构200相互关联的第一调节机构100的第一控制器101和第二控制器102用于控制第一交换源401与第三交换源403的物质能量交换过程。
例如第一控制器101用于控制如温室等设施农业的以采光的形式进行的能量交换过程，其可以控制例如遮阳设备等能够改变温室等设施农业的采光程度的设备的工作状况来实现对自然光这种难以控制的来自第三交换源的能量进行控制，或者第一控制器101用于控制温室等设施农业的以通风的形式进行的物质浓度和能量交换过程，其可以通过控制如用于通风的风扇等能够引起如温室等设施农业的湿度和CO2浓度等物质浓度以及空气温度等参数变化的形式存在的物质和能量交换过程。
例如第二控制器102可以控制相变储热罐等能够用于储存通过空气流通的方式与第一交换源进行的能量和物质交换所产生的热量的设备，或者第二控制器102可以控制制冷设备通过第三换热管503以调节种植设备的营养液的温度，第二控制器102包括其所关联的设备属于较为成熟的技术，如公开号为CN108243795A、CN106678929A等发明所提出的方案，因此本发明对此不多赘述。
进一步地，第一控制器101和第二控制器102通过对上述设备的控制以对第三交换源403中的自然光和空气中的能量和物质进行利用，对第二交换源402的参数进行调整，从而降低第一调节机构100所关联的设备的能耗，以降低配置有该系统的如温室等设施农业的运行成本。
具体地，第一调节机构100连通其所包含的第一控制器101和第二控制器102对第一交换源401的参数的控制不能得到精细控制，会受到自然光和空气自身容易变化的因素以及空气扩散过程不可控的影响，使得第一交换源401产生局部温差、调节存在滞后以及调节后的参数与预定调节参数存在差异等问题，进而造成植物近旁的小环境的变化，产生因温度和湿度等因素存在的胁迫，影响植物生长，因此需要第一调节机构100基于温室等设施农业的物理模型以及所在位置的光照、温度等因素的变化产生用于控制第一控制器101和第二控制器102的控制指令以改善第一控制器101和第二控制器102对其所关联的设备的控制状况，进而优化第三交换源403和第一交换源401的物质能量交换过程。第一调节机构100所产生的用于控制第一控制器101和第二控制器102的控制指令是基于处理温室等设施农业的物理模型、所在位置的光照、温度等因素的变化以及来自第二调节机构200的控制指令来实现的，其中，利用温室等设施农业的物理模型、所在位置的光照、温度等因素对第一控制器101和第二控制器102进行控制属于较为成熟的技术，如公开号为CN103941782A、CN114036813A等发明所提出的方案，因此本发明对此不多赘述。
而针对其所造成的缺陷，本发明利用第一调节机构100对来自第二调节机构200的第一反馈信息进行处理，从而优化第三交换源403与第一交换源401的物质能量交换过程对第二交换源402所造成的影响，第一调节机构100配置的现有技术中的对一天内气温变化以及一段时间内的天气变化所造成的温湿度和光照变化进行考量，利用第一控制器和第二控制器所关联的设备将第一交换源401的内部环境保持在第二调节机构的调节范围内，针对一天内因为太阳引起的至少包括温度上升和下降以及一段时间内的晴天数量和雨天数量的比例变化所引起的整体性的温度上升或下降、湿度增加或减小的参数变化所造成的外部影响对第一调节机构100的控制策略进行调整，降低设施的整体的运行成本。以第一调节机构100所能预测到的接下来要出现长时间的阴雨天为例，在阴雨天时，需要保持设施内的温度，加热设备会带来较大的能耗，因此需要在阴雨天到来前的晴朗天气里，利用第一调节机构100的第二控制器102所关联的相变储热设备选择性地将中午阳光充足的情况下所造成的第二交换源内部温度较高的空气所携带的热量进行存储，并且对其与加热设备所带来的费用进行考量，以在接下来的阴雨中降低制热设备以及湿度调节设备所造成的能源消耗，有效利用自然光以及空气等资源，达到在长时间尺度上的降低运行成本的效果。
可选地，第二控制器102对其关联的设备的控制内容包括调节其所关联的用于调节流量的泵的运行参数，并且根据泵的运行参数发送用于操作相变储热设备的控制指令，控制指令包括泵的入口处加入的冷却剂的流量以及相变储热设备的冷却剂的出口温度。
可选地，交换源是指温度、湿度、CO2浓度等物理参数相对均衡的环境，其中，第一交换源401为温室等设施农业的内部环境，第二交换源为种植架等设施近旁的小环境，第三交换源403为室外环境。
进一步地，在利用第一调节机构100以及第二调节机构200对第二交换源402的环境进行调节时，第二调节机构200是通过控制第二交换源402与第三交换源403进行物质能量交换的方式，并且通过产生第二反馈信息控制第一控制器和第二控制器来控制第三交换源403与第一交换源401的物质能量交换过程，对第一交换源401和第二交换源402的物质能量交换过程进行控制。
例如，第三控制器201可以是通过控制第一换热管501载运流体冷却剂的流量，第四控制器202可以是通过控制第二换热管502载运流体冷却剂的流量，进而控制第二交换源402的包括培养盘温度的第二环境以及照明设备与培养盘之间的空间的第一环境的温度等参数，其中，第三控制器201是较为成熟的现有技术，可以是公开号为CN102811606A的专利所提出的技术方案。
具体地，第三控制器201以及第四控制器202所进行的控制能够确保第二交换源402的环境处于相对稳定的适宜植物生长的环境，但这一调节过程中，第二交换源402不可避免地与第一交换源401发生物质和能量交换，因此在第二调节机构调节第二交换源的过程中，会基于上述过程中，增强第三控制器201和第四控制器202所控制的设备的流量，以降低上述耗散所造成的参数损耗，而这一过程中，必然会造成大量的能量消耗，因此需要对第一交换源401进行调节以降低第二调节机构200及其关联设备所造成的能量损耗，而第一交换源401与第三交换源403进行物质能量交换所带来的能源消耗以及对第二交换源402造成的干扰也需要进行考虑，因此需要第一调节机构100基于第二调节机构所产生的第二反馈信息以及第一反馈信息对第二交换源402的参数进行调整，从而在保证第二交换源402能够具有相对稳定的环境的情况下，有效利用自然光和空气的物质和能源，并且进一步降低第一调节机构100和第二调节机构200所造成消耗。
换言之，通过第一调节机构和第二调节机构调节第一交换源401和第二交换源402的物质梯度以及温度梯度差异，并考量上述梯度差异所造成的第二调节机构401的调节能耗以及第二调节机构200因消除第一调节机构100所造成的第一交换源变化所产生的干扰所带来的能耗进行反馈和负反馈调节，基于第一调节机构100所调取的模型和天气变化等干扰因素对长时间尺度运行的能耗进行优化。
根据一种优选的实施方式，第二调节机构200关联于第一换热管501和第二换热管502以形成相互关联的第一环境和第二环境，第一换热管501被配置为用于载运流体冷却剂以在照明设备2的操作期间提取照明设备2生成的热量，第二换热管502被配置为用于载运流体冷却剂从而在照明设备2和培养盘3之间建立热传导。
根据一种优选的实施方式，第二调节机构200包括用于控制培养盘3温度的第三控制器201和至少用于控制照明设备2的温度的第四控制器202，第四控制器202能够基于第三控制器201所产生的第三反馈信息调节第一换热管501的流量以调节照明设备2附近的第一环境的温度。
CO2扩散以及植物的水分蒸腾主要通过气孔进行扩散，因而气孔导度是光合作用和水分蒸腾的决定性因素，但不同的根系温度、不同的叶片温度以及不同的CO2浓度都对气孔导度有影响，并且根系温度对酶活性、细胞膜通透性有影响，进而影响了根系的对水以及矿物质的吸收，则会通过减少向叶片输送的水分和矿物质等过程对植株叶片的发育造成影响。因此，本发明通过第二调节机构200以及其所控制的第三控制器201和第四控制器202在第一环境和第二环境之间建立联系，使得第一环境和第二环境所造成的根系参数变化以及叶片参数变化都处于相互匹配的状态，避免匹配失衡对植物造成胁迫，并且降低调节所带来的能耗。
具体地，第三控制器201能够调节第一环境的CO2浓度、温度和湿度，第四控制器202能够调节第二环境的温度，但其所调节的参数不能够真实反映对植物造成的影响，第一调节机构所造成的湿度变化以及温度变化会对上述参数进行影响，因此在上述两者之间建立联系进行控制更加便于构造植株所需要的环境。
进一步地，在利用第二调节机构200对第一环境和第二环境进行控制的过程中，第一环境和第二环境之间参数变化具有关联，如第一环境的湿度和第二环境的温度是相互关联的，第一环境的二氧化碳浓度与第二环境的矿物质浓度相互关联的。以第一环境的湿度和第二环境的温度是相互关联的对第一环境和第二环境的关联进行说明，第三控制器201调节的湿度参数又会对植物叶片的蒸腾作用产生抑制，因而第四控制器202调节的根系温度会使水分蒸腾影响则进一步减小，因此第一环境的湿度和第二环境的温度，并且从C02的浓度能够判断出相应的气孔导度，进而能够检测上述关联参数的调节效果，因而可以从耦合到培养盘3的监测设备处接收关联于培养盘3的至少包括温度的第三调节参数，但其由于温度传导速率的影响，不能有效反映植物的根系温度变化，因此本发明通过第三控制器201进行处理，第三控制器201基于调节范围产生作用于第四控制器202的第三反馈信息，从而根据第一环境的温湿度调控难度以及能耗使得第四控制器202调节培养盘的温度，使得湿度变化和温度变化协同变化，进而使上述两个因素进行关联。
可选地，第二调节机构200包括用于充当控制模块的单片机等设备以用于处理反馈信息以及关联于控制模块的设备，其中，关联于控制模块的设备是将照明设备和培养盘集成的一体化照明设备，是现有技术中较为成熟的技术，在此不过多赘述。
利用玻璃温室等设施种植植物进行研究是广泛应用的技术，但用于研究的植株的种植的数量通常较小，因此玻璃温室中会种植多种来自不同环境的植株，植株分布地区各异造成的环境差异，使得玻璃温室之中需要建立多种生长环境，极大地增加了调控难度。而本发明所提出的系统能够有效解决上述问题，在保证外部环境(第三交换源)不对玻璃温室内部的环境(第一交换源)造成干扰的情况下，使得玻璃温室内部的环境处于相对稳定的状态，并且基于相同的玻璃温室内部的环境使得处于不同种植架的植株处于不同的生长环境(第二交换源)之中。以新疆的哈密瓜培养为例，调节第二交换源的对哈密瓜的生长环境进行模拟，利用远程采集的所在环境(新疆)种植地的因素进行采集，从而利用第一调节机构和第二调节机构对第二交换源的参数进行调节，现有技术中采集温湿度等环境因素的技术较为成熟，因此过多赘述。
具体地，但上述调节过程中，会出现如补光装置不能够准确模拟红外光等光线对植物的底部、中部以及顶部的不同位置处的叶片的蒸腾作用的影响，风速变化所造成的温度以及湿度变化也不能进行准确模拟，只能在整体上提供给植物相对贴近的环境，调节设备调节参数也存在滞后性，使得环境差异较为明显，模拟效果较差。但在本发明中，利用第一环境和第二环境相互关联的特征，针对单一参数利用多个控制器进行调节，以第一环境的湿度和第二环境的温度是相互关联的对环境模拟进行说明，第三控制器201调节的湿度参数又会对植物叶片的蒸腾作用产生抑制，因而第四控制器202调节的根系温度会使水分蒸腾影响则进一步减小，因此第一环境的湿度和第二环境的温度，并且从C02的浓度能够判断出相应的气孔导度，进而能够检测上述关联参数的调节效果，因而可以从耦合到培养盘3的监测设备处接收关联于培养盘3的至少包括温度的第三调节参数，但其由于温度传导速率的影响，不能有效反映植物的根系温度变化，因此本发明通过第三控制器201进行处理，第三控制器201基于调节范围产生作用于第四控制器202的第三反馈信息，从而根据第一环境的温湿度调控难度以及能耗使得第四控制器202调节培养盘的温度，使得湿度变化和温度变化协同变化，进而加快了上述参数的变化调节速度。
本发明公开了一种智能调控方法，方法包括以下步骤：
通过第一调节机构100为第三交换源403的至少包括蓄热器的设备计算控制指令，并且控制指令被传送到设置在第二调节机构200的用于反馈式调节的控制器201、202上；
第一调节机构100能够基于第二调节机构200的至少一个控制器201、202所产生的第一反馈信息调节第一交换源401以使种植架1的第二交换源402的参数处于第二调节机构200的调节范围；
第二调节机构200能够产生第二反馈信息通过作用于至少一个控制器101、102的方式以优化第一交换源401与第三交换源403的至少包括换热和换气等物质能量交换过程。
根据一种优选的实施方式，生成第一反馈信息包括以下步骤：
从耦合到第一调节机构100的监测设备处接收至少包括温度的关联于第一交换源401的第一环境参数以及关联于第三交换源403的第三环境参数；
基于第一环境参数和第三环境参数获取与第一调节机构100相关联的至少包括第二交换源402的第一调节参数，
第一调节参数至少包括第二交换源402的光照参数和温度参数以及CO2浓度。
根据一种优选的实施方式，形成第二反馈信息包括以下步骤：
从耦合到第二调节机构200的监测设备处接收至少包括温度的关联于第一交换源401的第一环境参数以及关联于第二交换源402的第二环境参数；
基于第一环境参数和第二环境参数获取与第一调节机构100相关联的至少包括第一交换源401的第二调节参数。
根据一种优选的实施方式，第一环境参数的获取过程包括以下步骤：
在第一调节机构100和第二调节机构200的多个工作状态下，基于关联于第一调节机构100和第二调节机构200的若干个监测设备获取种植架3的至少包括照度和温度的调节参数，
通过第三控制器201获取关联于照明设备2的至少包括温度的第三调节参数，同时通过第四控制器202获取关联于培养盘3的至少包括温度的第四调节参数。
根据一种优选的实施方式，智能调控方法还包括以下步骤：
第二调节机构200关联于第一换热管501和第二换热管502以形成相互关联的第一环境和第二环境，
第一换热管501被配置为用于载运流体冷却剂以在照明设备2的操作期间提取照明设备2生成的热量，
第二换热管502被配置为用于载运流体冷却剂从而在照明设备2和培养盘3之间建立热传导。
根据一种优选的实施方式，智能调控方法还包括以下步骤：
第四控制器202能够基于第三控制器201所产生的第三反馈信息调节第一换热管501的流量，
第三反馈信息的获取包括以下步骤：
从耦合到培养盘3的监测设备处接收关联于培养盘3的第至少包括温度的三调节参数；
基于第三调节参数针对第三控制器201的调节范围生成第三反馈信息。
在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种用于动植物照明的智能调控装置，包括：用于调节第一交换源(401)的第一调节机构(100)以及用于调节第二交换源(402)的第二调节机构(200)，
其中，所述第一调节机构(100)被配置为用于控制第一交换源(401)与第三交换源(403)的包括换热和换气的物质能量交换过程，
其特征在于，所述第一调节机构(100)能够基于所述第二调节机构(200)的控制器(201、202)所产生的第一反馈信息调节第一交换源(401)以使第二交换源(402)的参数处于所述第二调节机构(200)的调节范围，并且
所述第二调节机构(100`)能够产生第二反馈信息通过作用于控制器(101、102)的方式以优化第一交换源(401)与第三交换源(403)的包括换热和换气的物质能量交换过程。
2.一种用于动植物照明的智能调控装置，包括：
若干个调节机构(100、200)，其被配置为用于将种植架(1)的第二交换源(402)调节至适宜条件，其中，
每个调节机构(100、200)具有相关联的控制器(101、102、201、202)和交换源(401、402、403)，所述交换源(401、402、403)受控于所述控制器(101、102、201、202)以向所述调节机构(100、200)提供物质和热量以在所述调节机构(100、200)相关联的不同环境之间生成物质浓度梯度和温度梯度，
其特征在于，耦合至换热管(501、502、503)的所述控制器(101、102、201、202)被配置为控制与所述交换源(401、402、403)相关联的泵送设备，以调节相应的换热管(501、502、503)的流量，其中，
所述控制器(101、102、201、202)被配置为基于由相应的交换源(401、402、403)引起的第一反馈信息和第二反馈信息来控制所述换热管(501、502、503)的流量。
3.根据权利要求1或2所述的智能调控装置，其特征在于，第二调节机构(200)关联于第一换热管(501)和第二换热管(502)以在第二调节机构(200)两侧环境之间提供控制，以使第二调节机构(200)的两侧环境相互关联，其中，
所述第一换热管(501)被配置为用于载运流体冷却剂以在照明设备(2)的操作期间提取所述照明设备(2)生成的热量，
所述第二换热管(502)被配置为用于载运流体冷却剂从而在所述照明设备(2)和所述培养盘(3)之间建立热传导。
4.根据权利要求3所述的智能调控装置，其特征在于，所述第二调节机构(200)包括用于控制培养盘(3)温度的第三控制器(201)和用于控制照明设备(2)的温度的第四控制器(202)，其中，
所述第四控制器(202)能够基于所述第三控制器(201)所产生的第三反馈信息调节第一换热管(501)的流量以控制所述照明设备(2)的温度。
5.一种智能调控方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
通过所述第一调节机构(100)为第三交换源(403)的设备计算控制指令，并且所述控制指令被传送到设置在所述第二调节机构(200)的用于反馈式调节的控制器(201、202)上；
所述第一调节机构(100)能够基于所述第二调节机构(200)的至少一个控制器(201、202)所产生的第一反馈信息调节第一交换源(401)以使所述种植架(1)的第二交换源(402)的参数处于所述第二调节机构(200)的调节范围；
所述第二调节机构(200)能够产生第二反馈信息通过作用于至少一个控制器(101、102)的方式以优化第一交换源(401)与第三交换源(403)的包括换热和换气的物质能量交换过程。
6.根据权利要求5所述的智能调控方法，其特征在于，生成第一反馈信息包括以下步骤：
从耦合到第一调节机构(100)的监测设备处接收至少包括温度的关联于第一交换源(401)的第一环境参数以及关联于第三交换源(403)的第三环境参数；
基于第一环境参数和第三环境参数获取与所述第一调节机构(100)相关联的至少包括第二交换源(402)的第一调节参数，其中，
所述第一调节参数至少包括第二交换源(402)的光照参数和温度参数以及CO2浓度。
7.根据权利要求5所述的智能调控方法，其特征在于，形成第二反馈信息包括以下步骤：
从耦合到第二调节机构(200)的监测设备处接收至少包括温度的关联于第一交换源(401)的第一环境参数以及关联于第二交换源(402)的第二环境参数；
基于第一环境参数和第二环境参数获取与所述第一调节机构(100)相关联的至少包括第一交换源(401)的第二调节参数。
8.根据权利要求6所述的智能调控方法，其特征在于，第一环境参数的获取过程包括以下步骤：
在第一调节机构(100)和第二调节机构(200)的多个工作状态下，基于关联于第一调节机构(100)和第二调节机构(200)的若干个监测设备获取所述种植架(1)的至少包括照度和温度的调节参数，
其中，通过所述第三控制器(201)获取关联于照明设备(2)的至少包括温度的第三调节参数，同时通过所述第四控制器(202)获取关联于培养盘(3)的至少包括温度的第四调节参数。
9.根据权利要求5所述的智能调控方法，其特征在于，还包括以下步骤：
第二调节机构(200)关联于第一换热管(501)和第二换热管(502)以形成相互关联的第一环境和第二环境，
其中，所述第一换热管(501)被配置为用于载运流体冷却剂以在照明设备(2)的操作期间提取所述照明设备(2)生成的热量，
所述第二换热管(502)被配置为用于载运流体冷却剂从而在所述照明设备(2)和所述培养盘(3)之间建立热传导。
10.根据权利要求9所述的智能调控方法，其特征在于，还包括以下步骤：
第四控制器(202)能够基于所述第三控制器(201)所产生的第三反馈信息调节第一换热管(501)的流量，
其中，所述第三反馈信息的获取包括以下步骤：
从耦合到培养盘(3)的监测设备处接收关联于培养盘(3)的至少包括温度的第三调节参数；
基于所述第三调节参数针对所述第三控制器(201)的调节范围生成所述第三反馈信息。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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