CN115868335A - 一种植物照明栽培方法、栽培装置及照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物照明栽培方法、栽培装置及照明系统，所述的植物照明栽培方法包括：获取植物所处的环境信息，并获取植物的图像信息；根据植物的图像信息，从植物特征数据库中匹配对应的植物类型，并确定植物当前生长周期所处阶段；根据植物所处的环境信息、植物类型和当前生长周期所处阶段，调节其所需要的生长栽培环境；根据当前植物生长周期所处阶段，以及调整后的栽培环境，调整植物生长的光照环境，调整植物生长的光照环境；本申请通过识别出不同植物类型，识别植物不同生长期，并针对性的智能控制其生长环境，真正实现智能种植，节省人工成本，用最短的时间、较低的配套资源，获得最好的质量和产量。
Description
技术领域
本发明涉及植物生长照明技术领域，尤其涉及的是一种植物照明栽培方法、栽培装置及照明系统。
背景技术
在植物照明领域，光对植物的生长发育起着重要作用，光参与植物的光合作用，为植物提供能量，另外可作为信号调控植物的生长发育，例如发芽、开花、茎叶的生长，如果是不同植物，不同生长期对温湿度、水分、养分、通风、清洁消毒等要求也不一样，不同生长期对光照的强度也不一样，对园艺种植区的管理人员或者后台监理人员有一定的技术要求，单靠人工来控制植物生长环境、营养配方供给，需要投入大量的人工成本，因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是一种植物照明栽培方法、栽培装置及照明系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明第一方面提供了一种植物照明栽培方法，应用于栽培装置，所述的植物照明栽培方法包括：
获取植物所处的环境信息，并获取植物的图像信息；
根据植物的图像信息，从植物特征数据库中匹配对应的植物类型，并确定植物当前生长周期所处阶段；
根据植物所处的环境信息、植物类型和当前生长周期所处阶段，调节其所需要的生长栽培环境；
根据当前植物生长周期所处阶段，以及调整后的栽培环境，调整植物生长的光照环境，其中，所述光照环境包括光谱配方、光源角度、光源高度和光照强度。
优选的，所述环境信息包括温度信息、湿度信息、环境光照信息、养分信息；其中，养分信息包括EC值和PH值。
优选的，所述图像信息包括植物的形状特征、颜色特征、叶片特征、茎秆特征和株高信息。
优选的，所述光谱配方包括光谱频段为420-500nm的蓝光、光谱频段为600-700nm的绿光和光谱频段为320-400nm的紫光。
第二方面，本发明提供了一种栽培装置，采用上述的植物照明栽培方法，其特征在于，包括控制单元和与所述控制单元连接的输入单元和输出单元，所述输入单元用于采集植物所处的环境信息和植物的图像信息，并发送至控制单元，所述控制单元用于处理分析所述输入单元的信息，并控制所述输出单元调节植物所处的生长栽培环境。
优选的，所述输入单元包括图像识别模块、环境检测模块、光照检测模块和养分检测模块，所述图像识别模块用于采集植物的图像信息，所述环境检测模块用于采集植物所处环境的温度信息和湿度信息，所述光照检测模块用于检测植物所处环境的外部光照强度，所述养分检测模块用于检测植物所处的栽培基质内的养分信息。
优选的，所述输出单元包括光照调节模块、湿度调节模块、营养液喷灌模块、杀菌过滤模块、变温模块、通风模块和角度高度调节模块，所述光照调节模块用于调节光谱配方和光照强度，所述湿度调节模块用于调节植物所处环境的湿度，所述营养液喷灌模块用于供给植物所需要的养分，所述杀菌过滤模块用于对培养基质过滤杀菌，所述变温模块用于调节植物所处环境的温度，所述通风模块用于调节植物所处环境的气流，所述角度高度调节模块用于调节光源照射角度和植物之间的距离。
优选的，所述角度高度调节模块包括角度高度调节模块包括拱形轨道、移动组件、升降组件和光源，所述移动组件设置于拱形轨道上，升降组件设置与移动组件上，光源设置于升降组件的活动端，用于使光源沿拱形轨道移动，模拟太阳的东升西落，全方位对植物进行照射。
优选的，所述栽培装置还包括通信单元，所述通信单元和所述控制单元连接，用于和外部云服务器通信。
第三方面，本发明提供了一种光源系统，应用于上述的植物照明栽培方法，其特征在于，包括多个LED灯珠，多个所述LED灯珠按间隔阵列排列组成，每个所述LED灯珠的发光强度、发光颜色可以单独控制。
相对于现有技术的有益效果是，本申请通过识别出不同植物类型，识别植物不同生长期，并针对性的智能控制其生长环境，包括不同的光谱搭配、调节不同的光照强度、调整光照角度、调节不同的光量子通量密度PPFD，控制其生长环境，真正实现智能种植，节省人工成本，用最短的时间、较低的配套资源，获得最好的质量和产量，以及干净绿色的蔬菜或果实，人体所需要的人体营养成分，适宜于不同人的的口味。
附图说明
图1为本发明的植物照明栽培方法结构框架示意图；
图2为本发明的栽培装置结构框架示意图；
图3为本发明的栽培装置的输入单元结构框架示意图；
图4为本发明的栽培装置的输出单元结构框架示意图；
图5为本发明的拱形轨道截面结构示意图；
图6为本发明的移动组件结构示意图；
图7为本发明的升降组件结构示意图；
以上附图所示：1、拱形轨道；2、移动组件；3、升降组件；11、第一齿条；12、第二齿条；21、移动架；22、第一轮组；23、第二轮组；24、第一齿轮；25、第二齿轮；26、伺服电机；31、固定座；32、第三伺服电机；33、滚珠丝杆；34、固定架；35、升降架；36、光源安装板；341、第一导杆；342、第二导杆；343、底板；351、升降顶板；352、第三导杆；353、第四导杆。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明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，不是用于限制本发明。
如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种植物照明栽培方法，应用于栽培装置，所述的植物照明栽培方法包括以下步骤：
获取植物所处的环境信息，并获取植物的图像信息；
根据植物的图像信息，从植物特征数据库中匹配对应的植物类型，并确定植物当前生长周期所处阶段；
根据植物所处的环境信息、植物类型和当前生长周期所处阶段，调节其所需要的生长栽培环境；
根据当前植物生长周期所处阶段，以及调整后的栽培环境，调整植物生长的光照环境，其中，所述光照环境包括光谱配方、光源高度和光照强度。
在本发明的一个实施例中，首先获取植物所处的环境信息，同时获取植物的图像信息；可以理解的是，植物可以是种子，也可以是植物本体，根据植物的图像信息，在植物特征数据库内查找当前植物信息并与之进行特征匹配，确认该植物的类型，同时根据该类型植物不同生长期的特征，如种子阶段、育苗期、成熟期等的不同特征，确定植物当前生长周期所处阶段；根据植物所处的环境信息、植物类型和当前生长周期所处阶段，驱动栽培装置调节其所需要的生长栽培环境；由于不同植物不同的生长期对光照的强度、光谱的配比以及光量子通量密度需求也不一样，根据当前植物生长周期所处阶段，以及调整后的栽培环境，调整植物生长的光照强度，并调整光谱配比，使光照环境和其生长周期对光照的需求一致，通过调节光源高度，达到调节光通量密度的作用，使植物的光合作用及植物体内功能性化学物质的积累更加良好；本申请通过识别出不同植物类型，识别植物不同生长期，并针对性的智能控制其生长环境，包括不同的光谱搭配、调节不同的光照强度、调整光照角度、调节不同的光量子通量密度PPFD，控制其生长环境，真正实现智能种植，节省人工成本，用最短的时间、较低的配套资源，获得最好的质量和产量，以及干净绿色的蔬菜或果实，人体所需要的人体营养成分，适宜于不同人的的口味。
优选的，所述环境信息包括温度信息、湿度信息、环境光照信息、养分信息；其中，养分信息包括EC值和PH值。
在本发明的一个实施例中，温度信息指的是植物所处的环境温度，湿度信息指的是所处环境的湿度，环境光照信息指的是外部环境光照，在外部环境光照不足的情况下，通过调节植物的光照环境，以适应当前植物生长周期所处阶段需要的光照，为植物提供能量，另外可作为信号调控植物的生长发育，例如发芽、开花、茎叶的生长，另外，高浓度的EC值，即可溶性盐类会使植物受到损伤或造成植株根系的死亡，同样不适宜的Ph值可能导致病虫滋生，影响微生物的生存，导致植物无法生长和存活，所以调节EC值和PH值，对植物的生长至关重要。
优选的，所述图像信息包括植物的形状特征、颜色特征、叶片特征、茎秆特征和株高信息。
在本发明的一个实施例中，由于不同植物具有不同的形状特征、颜色特征、叶片特征、茎秆特征和株高特征，可以根据图像信息和植物特征数据库中的各种植物特征比对，来判断当前植物类型和该植物当前生长周期所处阶段，根据其所需要的温度、湿度、光照和养分，来调节其所需要的生长环境。
优选的，所述光谱配方包括光谱频段为420-500nm的蓝光、光谱频段为600-700nm的绿光和光谱频段为320-400nm的紫光。
在本发明的一个实施例中，光谱频段为420-500nm的蓝光，使植物叶绿体中的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素吸收比较强，对植物氮化物同化和蛋白质合成有促进作用，促进植物的形态建成，对植物的初期作用大，建立发达的根系，影响植物的向光性，促进植物开放气孔，促进光合作用的效率；光谱频段为600-700nm的绿光作用是，在弱光环境中，叶绿素、植物光敏色素Pr/Pfr吸收率高，光合作用效率高，有利于促进植物的生长，同时促进植物有机物的合成，使植物长高，叶面长大；红光通过调节光敏色素，调控植物形态建成；光谱频段为320-400nm的紫光，用于促进植物形成花青素，花果类植物上色，抑制枝叶下胚轴伸长，可防止植物徒长，增加植物养分的含量和有机物的积累，口感好。
第二方面，本发明提供了一种栽培装置，如图2-4所示，采用上述的植物照明栽培方法，包括控制单元和与所述控制单元连接的输入单元和输出单元，所述输入单元用于采集植物所处的环境信息和植物的图像信息，并发送至控制单元，所述控制单元用于处理分析所述输入单元的信息，并控制所述输出单元调节植物所处的生长栽培环境。
在本发明的一个实施例中，输入单元、输出单元分别和控制单元通信连接，用于将采集的植物所处的环境信息和植物的图像信息发送给控制单元，控制单元根据植物的图像信息在植物特征数据库内查找当前植物信息并与之进行特征匹配，确认该植物的类型，同时根据该类型植物不同生长期的特征，确定植物当前生长周期所处阶段，控制输出单元调节当前植物所需要的生长栽培环境，并调整植物生长的光照环境。
优选的，所述输入单元包括图像识别模块、环境检测模块、光照检测模块和养分检测模块，所述图像识别模块用于采集植物的图像信息，所述环境检测模块用于采集植物所处环境的温度信息和湿度信息，所述光照检测模块用于检测植物所处环境的外部光照强度，所述养分检测模块用于检测植物所处的栽培基质内的养分信息。
在本发明的一个实施例中，图像识别模块视觉识别培养基质内的种子的形状特征、颜色特征发送至控制单元，获取植物育苗、成熟期植物叶片特征、茎秆特征和株高信息，发送给控制单元，环境检测模块采集植物所处环境的温度信息和湿度信息，并发送至控制单元，光照检测模块用于检测植物所处环境的外部光照强度，并发送至控制单元，养分检测模块用于检测植物所处的栽培基质内的养分信息，并发送至控制单元；在本实施例中，图像识别模块采用视觉相机采集图像信息，环境光模块通过光照度传感器采集植物所处环境外部光照度信息，养分检测模块采用EC检测仪检测培养基质内的E值，采用PH检测仪检测培养基质内的PH值，可以理解的是，培养基质可以是水或土壤。
优选的，所述输出单元包括光照调节模块、湿度调节模块、营养液喷灌模块、杀菌过滤模块、变温模块、通风模块和光源高度调节模块，所述光照调节模块用于调节光谱配方和光照强度，所述湿度调节模块用于调节植物所处环境的湿度，所述营养液喷灌模块用于供给植物所需要的养分，所述杀菌过滤模块用于对培养基质过滤杀菌，所述变温模块用于调节植物所处环境的温度，所述通风模块用于调节植物所处环境的气流，所述光源高度调节模块用于调节光源和植物之间的距离。
在本发明的一个实施例中，光照调节模块用于调节光谱配方和光照强度，光谱配方包括可以单独调节一项或同时调节多项的光谱频段为420-500nm的蓝光、光谱频段为600-700nm的绿光和光谱频段为320-400nm的紫光，不同的植物适合的光谱颜色比例有所不同，在不同生长阶段所适宜的光照配方也不同，可通过调节不同颜色的光源，达到预期效果，光照强度是影响植物生长的关键性因素，其作用多是促进果实的发育成熟，如玉莲、番茄等植物，必须保证有足够强度的光线照晒，才能开花结实；在本实施例中，光源包括多个LED灯珠，多个LED灯珠按间隔阵列排列组成，每个所述LED灯珠的发光强度、发光颜色可以单独控制，当然，光照调节模块还可以包括遮蔽外部环境光线的遮光组件，在外部光照过强时，对外部光照按照当前植物生长周期所处阶段的需要进行不同程度的遮蔽；
湿度调节模块用于调节植物所处环境的湿度，空气湿度对植物的生长发育有较大影响，空气湿度过大，易使枝叶徒长，花瓣霉烂、落花，并易引起病虫蔓延，空气长期干燥，就会生长不良，影响开花和结果，本实施例中的湿度调节模块采用喷雾状水或采用加湿器的方法调节环境湿度；
营养液喷灌模块用于供给植物所需要的养分，本实施例中的营养液喷灌模块可采用水培滴加，也可以喷施水雾，还可以滴入土壤中，也可以喷洒于叶面；
杀菌过滤模块用于对培养基质过滤杀菌，若是土壤栽培，采用土壤消毒剂，若是无土栽培可采用沙滤灭菌，在过滤通道内设置第一层为90厘米厚的石英砂，第二层为硅酸盐材料滤膜，使培养液3m/d～7m/d(米/天)的速度依次穿过过石英砂层和硅酸盐材料滤膜，对培养液过滤杀菌；也可采用采用紫外线处理方法，通过检测营养液中的pH值、Ec值，确定紫外线灯功率、紫外线的剂量、光照流速,紫外线灯的压力,并针对不同的病原物提供不同紫外线灯的参数，对培养液杀菌；
变温模块和通风模块和湿度调节模块配合使用，通风可以控制气温的升高，还可以降低环境湿度，通风模块采用风机和可控制开闭的通风口，控制环境气流，变温模块可采用电热线加温、热风炉加温、地下热交换加温、地下温泉水供热等，根据植物需要的生长栽培环境，实时调节当前的环境；
光源高度调节模块用于调节光源和植物之间的距离，在同一光照强度的光源下，安装高度与PPFD即落在植物上的光子数量的关系是安装高度增加，PPFD以2次方的速率下降，控制植物与光源的高度，可以降低光源功率，减少系统能耗。
优选的，如图5-7所示，所述角度高度调节模块包括拱形轨道1、移动组件2、升降组件3和光源，所述移动组件2设置于拱形轨道1上，升降组件3设置与移动组件2上，光源设置于升降组件3的活动端。
采用拱形轨道1使光源沿拱形轨道1移动，模拟太阳的东升西落，全方位对植物进行照射，避免植物有些部分接收不到光照，造成生长不良。
具体的，所述拱形轨道1的截面为工字型，其左右两侧面分别沿其长度方向设置有第一齿条11和第二齿条12。
所述移动组件2包括移动架21，所述移动架21顶面左侧垂直设置有第一轮组22，右侧垂直设置有第二轮组23，所述第一轮组22和所述拱形轨道1内部左侧滚动连接，所述第二轮组23和所述拱形轨道1内部右侧滚动连接，所述第一轮组22和第二轮组23之间的移动架21顶面左右两侧分别转动设置有第一齿轮24和第二齿轮25，所述第一齿轮24和所述第一齿条11啮合，所述第二齿轮25和所述第二齿条12啮合，所述移动架21内设置有伺服电机26，所述伺服电机26带动所述第一齿轮24转动。
进一步的，也可以设置第二伺服电机带动第二齿轮25转动。
移动组件2通过第一轮组22和第二轮组23做为支撑滚动，使移动组件2运动顺滑，通过伺服电机26带动第一齿轮24转动，使第一齿轮24沿第一齿条11长度方向移动，第二齿轮25则沿第二齿条12运动，可以精确控制移动组件2移动的时间和速度。
所述升降组件3包括固定座31、第三伺服电机32、滚珠丝杆33、固定架34、升降架35、和光源安装板36，所述固定座31设置于移动架21底端，所述固定架34设置于所述固定座31底面，所述升降架35滑动设置于所述固定架34内，所述滚珠丝杆33转动设置于所述固定架34内，所述升降架35和所述固定架34滑动连接，并和所述滚珠丝杆33螺旋连接，所述第三伺服电机32设置于所述固定座31上，用于带动所述滚珠丝杆33转动，所述光源安装板36设置于所述升降架35底端，光源设置于光源安装板36上。
具体的，固定架34包括分别垂直设置于固定座31底部的第一导杆341和第二导杆342，第一导杆341和第二导杆342底端连接有底板343，升降架35包括升降顶板351、第三导杆352和第四导杆353，第三导杆352和第四导杆353分别垂直设置于升降顶板351底面，所述升降顶板351分别与所述第一导杆341和第二导杆342滑动连接，第三导杆352和第四导杆353分别和底板343滑动连接，滚珠丝杆33顶部和固定座31转动连接，底部和底板343转动连接，中部和升降顶板351螺旋连接，光源安装板36连接第三导杆352和第四导杆353底端，滚珠丝杆33转动时，推动升降顶板351沿第一导杆341和第二导杆342滑动，升降顶板351推动第三导杆352和第四导杆353垂直运动，进而推动光源垂直运动。
升降组件3通过第三伺服电机32带动滚珠丝杆33转动，从而驱动升降架35沿固定架34长度方向滑动，进而带动光源安装板36升降，用于调节光源和植物之间的距离，在同一光照强度的光源下，安装高度与PPFD即落在植物上的光子数量的关系是光源高度增加，PPFD以2次方的速率下降，控制植物与光源的高度，可以降低光源功率，减少系统能耗。
优选的，所述控制单元包括处理器，所述处理器配置有只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和外部存储器，所述外部存储器用于存储植物特征数据库。
在本发明的一个实施例中，处理器可以包括一个或多个处理核心，处理器利用各种接口和线路连接输出单元和输出单元的各个部分,处理器可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing,DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray,FPGA)、可编程逻辑阵列(Programble LogicArray,PLA)中的至少一个硬件形式来实现；只读存储器，可存储用于实现操作系统的指令，用于实现上述各个方法实施例的指令等，外部存储器用于存储植物特征数据库。
优选的，所述栽培装置还包括通信单元，所述通信单元和所述处理器连接，用于和外部云服务器通信。
在本发明的一个实施例中，通信单元和外部云服务器通信，将当前输入单元和输出单元的状态信息发送至云服务器，通过云服务器可同时控制多个栽培装置，还用于及时更新植物特征数据库。
第三方面，本发明还提供了一种光源系统，应用于上述的植物照明栽培方法，包括多个LED灯珠，多个所述LED灯珠按间隔阵列排列组成，每个所述LED灯珠的发光强度、发光颜色可以单独控制。
在本发明的一个实施例中，多个LED灯珠按间隔阵列排列组成，如依次直线排列的蓝光灯珠、绿光灯珠、紫光灯珠，也可按圆形间隔排列，或由RGBW灯珠阵列组成，每个LED灯珠的发光强度、发光颜色可以单独控制，可根据需要调节不同的光谱配方和光照强度，光源系统安装在光源高度调节模块上，通过光源高度调节模块调节光源高度，可以降低光源功率，减少能耗。
本申请通过识别出不同植物类型，识别植物不同生长期，并针对性的智能控制其生长环境，包括不同的光谱搭配、调节不同的光照强度、调整光照角度、调节不同的光量子通量密度PPFD，控制其生长环境，真正实现智能种植，节省人工成本，用最短的时间、较低的配套资源，获得最好的质量和产量。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种植物照明栽培方法，应用于栽培装置，其特征在于，所述的植物照明栽培方法包括：
获取植物所处的环境信息，并获取植物的图像信息；
根据植物的图像信息，从植物特征数据库中匹配对应的植物类型，并确定植物当前生长周期所处阶段；
根据植物所处的环境信息、植物类型和当前生长周期所处阶段，调节其所需要的生长栽培环境；
根据当前植物生长周期所处阶段，以及调整后的栽培环境，调整植物生长的光照环境，其中，所述光照环境包括光谱配方、光源角度、光源高度和光照强度。
2.根据权利要求1所述的一种植物照明栽培方法，其特征在于，所述环境信息包括温度信息、湿度信息、环境光照信息、养分信息；其中，养分信息包括EC值和PH值。
3.根据权利要求1所述的一种植物照明栽培方法，其特征在于，所述图像信息包括植物的形状特征、颜色特征、叶片特征、茎秆特征和株高信息。
4.根据权利要求1所述的一种植物照明栽培方法，其特征在于，所述光谱配方包括光谱频段为420-500nm的蓝光、光谱频段为600-700nm的绿光和光谱频段为320-400nm的紫光。
5.一种栽培装置，采用如权利要求1-4任意一项所述的植物照明栽培方法，其特征在于，包括控制单元和与所述控制单元连接的输入单元和输出单元，所述输入单元用于采集植物所处的环境信息和植物的图像信息，并发送至控制单元，所述控制单元用于处理分析所述输入单元的信息，并控制所述输出单元调节植物所处的生长栽培环境。
6.根据权利要求5所述的一种栽培装置，其特征在于，所述输入单元包括图像识别模块、环境检测模块、光照检测模块和养分检测模块，所述图像识别模块用于采集植物的图像信息，所述环境检测模块用于采集植物所处环境的温度信息和湿度信息，所述光照检测模块用于检测植物所处环境的外部光照强度，所述养分检测模块用于检测植物所处的栽培基质内的养分信息。
7.根据权利要求5所述的一种栽培装置，其特征在于，所述输出单元包括光照调节模块、湿度调节模块、营养液喷灌模块、杀菌过滤模块、变温模块、通风模块和角度高度调节模块，所述光照调节模块用于调节光谱配方和光照强度，所述湿度调节模块用于调节植物所处环境的湿度，所述营养液喷灌模块用于供给植物所需要的养分，所述杀菌过滤模块用于对培养基质过滤杀菌，所述变温模块用于调节植物所处环境的温度，所述通风模块用于调节植物所处环境的气流，所述角度高度调节模块用于调节光源照射角度和植物之间的距离。
8.根据权利要求7所述的一种栽培装置，其特征在于，所述角度高度调节模块包括角度高度调节模块包括拱形轨道、移动组件、升降组件和光源，所述移动组件设置于拱形轨道上，升降组件设置与移动组件上，光源设置于升降组件的活动端，用于使光源沿拱形轨道移动，模拟太阳的东升西落，全方位对植物进行照射。
9.根据权利要求5所述的一种栽培装置，其特征在于，所述栽培装置还包括通信单元，所述通信单元和所述控制单元连接，用于和外部云服务器通信。
10.一种光源系统，应用于权利要求1-4任意一项所述的植物照明栽培方法，其特征在于，包括多个LED灯珠，多个所述LED灯珠按间隔阵列排列组成，每个所述LED灯珠的发光强度、发光颜色可以单独控制。
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Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104322297A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-02-04 | 北京中农腾达科技有限公司 | 一种促进植物生长的光源照射装置 |
| CN205093237U (zh) * | 2015-08-07 | 2016-03-23 | 湖北凯昌光电科技有限公司 | 无极灯植物生长系统 |
| CN106386391A (zh) * | 2016-08-12 | 2017-02-15 | 四川省卡亿电子商务有限公司 | 一种全面监控的自动灌溉植物种植装置系统 |
| CN107131477A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-09-05 | 爱盛生物科技（上海）有限公司 | 光谱可调的led植物生长灯 |
| CN107211771A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-09-29 | 湖南汇科技术咨询有限公司 | 植物栽培系统 |
| CN207083250U (zh) * | 2017-05-10 | 2018-03-09 | 江西圣诚实业有限公司 | 一种铁皮石斛人工栽培智能照明控制装置 |
| CN110663382A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-01-10 | Awl农业科技（泰州）有限公司 | 一种基于大数据的农业环境监管系统 |
| CN210017315U (zh) * | 2019-03-08 | 2020-02-07 | 韩永萍 | 一种无土栽培蔬菜用种植装置 |
| CN111373961A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-07 | 杭州月光宝盒科技有限公司 | 一种led植物生长灯系统 |
| 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 |
| US20200344965A1 (en) * | 2019-04-30 | 2020-11-05 | AVA Technologies Inc. | Gardening apparatus |
| CN212971124U (zh) * | 2020-08-31 | 2021-04-16 | 电凯(常州)新能源技术研究院有限公司 | 智能化雾耕栽培装置 |
| CN112867196A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-28 | 广东技术师范大学 | 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 |
| CN113348898A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-09-07 | 淮南师范学院 | 一种用于植物逆境生理实验的强光源辅助装置 |
| CN113875523A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-01-04 | 安徽袁粮水稻产业有限公司 | 一种水稻耐热性多样本同步鉴定方法 |
| CN114793671A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-29 | 青岛海礼荟景观艺术有限公司 | 一种室内植物的养殖方法、设备及介质 |
| CN115176616A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-10-14 | 上海应用技术大学 | 一种林下种植系统 |
-
2022
- 2022-12-06 CN CN202211557388.6A patent/CN115868335A/zh active Pending
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104322297A (zh) * | 2014-11-28 | 2015-02-04 | 北京中农腾达科技有限公司 | 一种促进植物生长的光源照射装置 |
| CN205093237U (zh) * | 2015-08-07 | 2016-03-23 | 湖北凯昌光电科技有限公司 | 无极灯植物生长系统 |
| CN106386391A (zh) * | 2016-08-12 | 2017-02-15 | 四川省卡亿电子商务有限公司 | 一种全面监控的自动灌溉植物种植装置系统 |
| CN107131477A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-09-05 | 爱盛生物科技（上海）有限公司 | 光谱可调的led植物生长灯 |
| CN207083250U (zh) * | 2017-05-10 | 2018-03-09 | 江西圣诚实业有限公司 | 一种铁皮石斛人工栽培智能照明控制装置 |
| CN107211771A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-09-29 | 湖南汇科技术咨询有限公司 | 植物栽培系统 |
| CN210017315U (zh) * | 2019-03-08 | 2020-02-07 | 韩永萍 | 一种无土栽培蔬菜用种植装置 |
| US20200344965A1 (en) * | 2019-04-30 | 2020-11-05 | AVA Technologies Inc. | Gardening apparatus |
| CN110663382A (zh) * | 2019-10-21 | 2020-01-10 | Awl农业科技（泰州）有限公司 | 一种基于大数据的农业环境监管系统 |
| 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 |
| CN111373961A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-07 | 杭州月光宝盒科技有限公司 | 一种led植物生长灯系统 |
| CN212971124U (zh) * | 2020-08-31 | 2021-04-16 | 电凯(常州)新能源技术研究院有限公司 | 智能化雾耕栽培装置 |
| CN112867196A (zh) * | 2021-01-12 | 2021-05-28 | 广东技术师范大学 | 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 |
| CN113348898A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-09-07 | 淮南师范学院 | 一种用于植物逆境生理实验的强光源辅助装置 |
| CN113875523A (zh) * | 2021-09-07 | 2022-01-04 | 安徽袁粮水稻产业有限公司 | 一种水稻耐热性多样本同步鉴定方法 |
| CN114793671A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-07-29 | 青岛海礼荟景观艺术有限公司 | 一种室内植物的养殖方法、设备及介质 |
| CN115176616A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-10-14 | 上海应用技术大学 | 一种林下种植系统 |
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