CN206074432U - 一种植物生长状态实时监测的led照明系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可实时监测植物生长状态的LED照明系统，包括了LED光源、光谱探测装置、数据采集及分析装置，其特征在于能够发射具有特定光谱的LED光源，并由LED照明光源与光谱探测装置联合作用，通过光谱探测装置对经植物表面反射和吸收后的LED入射光进行实时探测，由数据采集装置对探测得到的光谱信息进行收集反馈给分析记录装置，最终由分析记录装置对植物生长状态进行判定，实现对植物生长状态进行实施监测的功能。本实用新型提出的具有实时监测功能LED照明系统不仅可以获取叶绿素的含量信息，同时也可以对其他的一些病虫害进行监测，这对及时发现并救治植物、消除病虫害有着十分重要的现实意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及植物培育技术领域，特别涉及一种能够兼顾植物生长补光和植物生长状态监测的功能系统。
背景技术
随着LED光源研究的发展，面向植物生长应用的LED植物生长灯也逐渐得到推广应用。LED光源的特色在于可以通过LED芯片设计植物生长所需要的光源，最大限度地促进植物的生长。同时，光源的智能控制也能够有效的结合植物生长周期，进行周期性控制照明，从而实现有效培育的目的。但是目前市场上，包括多数研究院所，对于LED光源在植物照明系统中应用的探索主要集中在如何优化设计LED光源光谱，使其能够与植物生长需求光谱相匹配。对于植物而言，应用选择性光谱的照明促生长和照明过程中植物生长状况的实时监测同样重要，对于植物生长过程的实时监测也更有利与研究人员对植物生长培育模式进行研究。
植物生长过程中叶绿素反应了其生长状况，但是另一方面对于植物所感染病虫害的情况也需要进行准确的判断，以便有效的防治这些病虫害，实现高质量的植物培育。专利CN201010200933.7就基于这一考虑提出一种植物叶绿素在线检测的装置。但是这种装置一方面通过激发植物叶绿素荧光进行检测，另一方面这种检测装置只是针对叶绿素进行检测分析。
为此，本实用新型提出一种基于特征光谱吸收的植物生长状态实时在线监测的系统，该系统可通过对LED照明光源与探测装置的联合设计能够实现对植物生长状态进行监测。
实用新型内容
本实用新型提出一种可实时监测植物生长状态的LED照明系统，其特征在于能够发射具有特定光谱的LED光源，由LED照明光源与光谱探测装置联合作用，通过光谱探测装置对经植物表面反射和吸收后的LED入射光进行实时探测，由数据采集装置对探测得到的光谱信息进行收集反馈给分析记录装置，最终由分析记录装置对植物生长状态进行判定，实现对植物生长状态进行实施监测的功能。
由于植物体内所含有叶绿素，以及遭受病虫害后体内所含病菌具有特异性，这些特异性表现在对于光谱吸收或反射的特征谱不同。为此选取植物生长过程中适宜观察的部位作为实施检测部位，将检测部位置于光源发射端和探测端之间的光路上，当光经过检测部位后吸收光具有标识特异分子的特征峰，探测端对此类特征峰进行比对分析可发现是否存在导致植物病害的菌类。一般而言，叶绿素是对光谱产生吸收的重要组成部分，其自身的吸收也存在特征峰。对于叶绿素吸收后产生的特征光谱进行积分，一定程度上也可以获得叶绿素含量的信息。对于吸收光谱中信息实时测试分析，便可实现植物生长状态的实时监测。在专利CN201420663093.1中，对分析记录装置如何判定植物生长状态、进行实时监测的功能进行了详细的描述。
作为优选，所述照明系统主要包含了LED光源、光谱探测装置、数据采集及分析装置。
作为优选，所述照明系统中LED光源包含了三个波段光谱，其中420nm～500nm、600nm～750nm两个波段的光谱主要为植物生长提供必要的补光，第三个波段光谱为监测波段，根据植物中特监测物质特性设定。
作为优选，所述照明系统中LED光源监测波段照射在植物叶面上。
作为优选，所述照明系统中的光谱探测装置测试经植物叶面吸收的吸收光谱。
作为优选，所述光谱探测装置主要由滤波器、探测器、导数放大器、聚光镜、光电倍增管以及数字处理芯片构成。
作为优选，所述探测器中的光探测器可为电荷耦合器、光电倍增管、光电二极管、光电导探测器中的任一种。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：本实用新型的一种实时监测植物生长状态的LED照明系统，通过实时测试分析吸收光谱中的信息，实现了植物生长状态的实时监测。植物生长状态的实时监测不仅可以获取叶绿素的含量信息，同时也可以对其他的一些病虫害进行监测，这对及时发现并救治植物、消除病虫害有着十分重要的现实意义。
附图说明
图1为一种植物生长状态实时监测的LED照明系统的结构示意图。
图2为一种植物生长状态实时监测的LED照明系统实施例的原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
具体实施例
一种采用吸收谱作为植物中特定物质监测光谱的植物生长状态实时监测LED照明系统，具体包含了LED光源1-1、光谱探测装置1-2、数据采集及光谱分析系统1-3。LED光源1-1发射的光2-1照射到受监测植物叶面上，初始光的光谱为2-3。经过植物叶面中特征物质吸收之后，初始光2-1变为出射光2-2，光谱2-3变为光谱2-4。光谱2-4被光谱探测装置1-2接收并得到光谱信息，光谱信息经过数据采集及分析装置1-3进行收集比对，用于判定是否存在该特定物质。
以上所述的具体实施方式对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的最优选实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种可实时监测植物生长状态的LED照明系统，包括了LED光源、光谱探测装置、数据采集及分析装置，其特征在于能够发射具有特定光谱的LED光源，并由LED照明光源与光谱探测装置联合作用，通过光谱探测装置对经植物表面反射和吸收后的LED入射光进行实时探测，由数据采集装置对探测得到的光谱信息进行收集反馈给分析记录装置，最终由分析记录装置对植物生长状态进行判定，实现对植物生长状态进行实施监测的功能。
2.根据权利要求1所述的一种可实时监测植物生长状态的LED照明系统，其特征在于，所述的LED光源发射的光谱中至少包含了一种不小于300nm且用于植物生长状态检测的波长。
3.根据权利要求1所述的一种可实时监测植物生长状态的LED照明系统，其特征在于，所述的LED光源发射的光谱中至少包含了一种不小于300nm的有益于植物生长的波长。
4.根据权利要求1所述的一种可实时监测植物生长状态的LED照明系统，其特征在于，所述的LED光源照射位置至少照射在能够表征植物生长状态的植物上某一位置，该位置具体为植物的叶、茎上的某一部位。
5.根据权利要求1所述的一种可实时监测植物生长状态的LED照明系统，其特征在于，所述的光谱探测装置主要由滤波器、探测器、导数放大器、聚光镜、光电倍增管以及数字处理芯片构成。
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|---|---|---|---|---|
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