CN206302797U - 基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，其特征在于：至少包括：位于植物上方的多盏LED灯；所述LED灯包括红光LED灯、蓝光LED灯、以及自然光LED灯；用于控制LED灯与植物之间距离的升降机构；用于控制LED灯工作状态的POE低压恒压供电设备；所述POE低压恒压供电设备通过网线与每盏LED灯连接。通过采用上述技术方案，当植物光照不足时，通过LED灯对植物进行光照补充，满足植物正常生长的光照需求；通过升降机构控制LED灯与植物之间的距离，进而提高光照利用率，减少光源的损耗，与传统的高压钠灯相比较，散热量少，同时保证植物生长环境的温度均匀性，故障率低、延长使用寿命。

Description

基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及农业科技技术领域，特别是涉及一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统。

背景技术

众所周知，光照与作物的生长有密切的关系。最大限度的捕捉光能，充分发挥植物光合作用的潜力，将直接关系到农业生产的效益。近年来由于市场需求的推动，普遍采用温室大棚生产反季节花卉、瓜果、蔬菜等，由于冬春两季日照时间短，作物生长缓慢，产量低，因此急需进行补光；中国北方大部分地处亚洲东部，属温带季风型气候。在冬春季节受西伯利亚冷空气南下的影响，有时由于冷暖气流的交汇融合而形成雨雪。出现少则1—3天的低温寡照，多则7至8天连阴寡照天气。据近50年来北京地区资料统计，这种长期连阴寡照的天气出现几率为20％左右，近10年来为40％，近3年出现2次，为60％以上。这就是说北京冬春连阴寡照灾害呈日趋严重之势，已成为冬春季保护地生产的重大灾害性天气。直接威胁以日光温室为代表的保护地生产，其表现为：

(1)光照强度低于其补偿点时有机物质的消耗多于积累，植株干质量下降，甚至死亡。即使在弱光的条件下植株的生长也表现衰弱、出现徒长现象。

(2)影响开花结果。茄果类、瓜类蔬菜对光照时间与强度都有一定的要求，如西瓜光照时间少于11小时则幼果全部脱落。对光照强度要求中等的蔬菜如豌豆、菜豆、芹菜、萝卜、葱等。对光照强度要求较弱的蔬菜如莴苣、菠菜、茼蒿、姜等这类蔬菜要求光强较低。在北京地区日光温室内生产茄果类蔬菜，即使在晴天情况下，由于有塑料棚幕的削减作用其光照强度也不能达到光饱和点，但可达到光补偿点以上(这也是日光温室生产的茄果类蔬菜味道偏淡的原因)。若在多云和阴天情况下，光照则更显不足，光照强度不够，光照时间又短，达不到补偿点。因而出现光合效率急剧下降，干物质积累迅速减少，病害快速增加的情况，损失已成定局。

(3)对连阴寡照灾害程度的划分，根据研究和生产实践的总结，一般将灾害划分为3级。1。轻级：连续3天无日照；或连阴4天中有3天无日照，此时黄瓜、番茄、大椒等疫病、霜霉病开始出现。2。中级：连续4—7天无日照；或日照时数<3h连续7天以上；或1月内出现2次轻级寡照，此时黄瓜、番茄、大椒等病害普遍发生，但通过药剂防治等措施尚可控制。3。重级连续阴天≥8天；或日照时数<3h连续10天以上；或1月内出现2次中级寡照，此时已10％一20％病害难以控制，大部出现减产，并继续发展。

因此，近年来，植物补光技术得到了快速的发展，目前，传统的补光主要采用的是高压钠灯；这种高压钠灯在一定程度上满足了植物补光的需求，但是实践发现，其存在如下的缺陷：一、由于高压钠灯功率大，散热比较多，因此需要设置在距离植物比较远的地方，这样一方面增加了光能的浪费，另外一方面也使得大棚内的温度不均匀，靠近高压钠灯的位置温度高，反之温度低；二、由于高压钠灯发出的光为全光谱，但是在实际种植过程中，每种植物对光谱的需求是不尽相同的，因此这样进一步浪费了大量的光能，降低了光能的利用率；三、高压钠灯的发热大，因此寿命短，同时故障率高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，该基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统用于对植物的补光，保证植物的正常光照需要，使得植物能够正常生长。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，至少包括：

位于植物上方的多盏LED灯；所述LED灯包括红光LED灯、蓝光LED灯、以及自然光LED灯；

用于控制LED灯与植物之间距离的升降机构；

用于控制LED灯工作状态的POE低压恒压供电设备；所述POE低压恒压供电设备通过网线与每盏LED灯连接。

进一步：还包括用于检测光照强度的光强传感器；所述光强传感器的信号输出端子通过控制器与POE低压恒压供电设备电连接。

更进一步：在所述光强传感器的感光元件处设置有带通滤光片。

更进一步：所述带通滤光片包括：光波长度范围是640～780nm的红光带通滤光片、光波长度范围是470nm～505nm的蓝光带通滤光片、光波长度范围是505nm～570nm的绿光带通滤光片；所述光强传感器包括第一光强传感器、第二光强传感器和第三光强传感器；所述红光带通滤光片位于第一光强传感器的感光元件处，所述蓝光带通滤光片位于第二光强传感器的感光元件处；所述绿光带通滤光片位于第三光强传感器的感光元件处。

更进一步：还包括用于检测LED灯与植物之间距离的距离传感器；所述距离传感器安装在LED灯上。

更进一步：所述升降机构包括：用于悬挂LED灯的固定杆(2)；在所述固定杆(2)上固定有转向滑轮(5)，在所述转向滑轮(5)上设置有绳索，所述绳索的一端与LED灯固定连接；所述绳索的另一端与绕绳轮连接；所述绕绳轮安装于电机的输出轴上。

更进一步：在所述POE低压恒压供电设备与LED灯之间还设置有时控开关。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案，当植物光照不足时，能够通过LED灯对植物进行光照补充，满足植物正常生长的光照需求；通过升降机构控制LED灯与植物之间的距离，进而提高光照利用率，减少光源的损耗，与传统的高压钠灯相比较，散热量少，保证植物生长环境的温度均匀性；通过采用光照传感器和带通滤光片，能够针对不同的植物进行特定光谱的光照补充，进一步提高光照的利用率，通过采用时控开关，满足光照的时间间隔性需求，保证植物健康茁壮成长；与传统的高压钠灯相比较，本实用新型还具有安全系数高，使用寿命长，接线端子处防潮的优点；

与传统的LED灯供电方式相比较，由于传统的LED灯供电采用的是恒流源，电源封装与灯体内，为了防止因潮湿导致接口锈蚀损坏的技术问题；传统的技术是将电源和灯体封装于一体，但是这样会因为通风不好导致不便于散热，从而导致电源及LED灯珠因受热而损坏，寿命降低；而本发明采用的是恒压供电，此时电源和灯体分离设置，这样即可防止因潮湿导致接口锈蚀损坏的技术问题；同时也不存在封装的问题；

由于本发明中采用的是POE低压恒压供电设备，因此在系统中可以不用POE交换机。植物补光主要包括三个方面：1、光照强度；可通过LED灯的调节进而调照度本身；还可以调整照射距离。2、光照时间：本发明可以随时控制。3、光照波长：可以用红、蓝、绿自由组合控制。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例第一优选实施例的结构图；

图2是本实用新型优选实施例第二优选实施例的结构图；

图3是本实用新型优选实施例第三优选实施例的结构图；

图4是本实用新型优选实施例第四优选实施例的结构图。

图5是本实用新型优选实施例中升降机构的结构图。

其中：1、支撑架；2、固定杆；3、盆栽植物；4、LED灯；5、转向滑轮；6、固定滑轮。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1，一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，包括：

位于植物上方的多盏LED灯；所述LED灯包括红光LED灯、蓝光LED灯、以及自然光LED灯；

用于控制LED灯与植物之间距离的升降机构；

用于控制LED灯工作状态的POE低压恒压供电设备；所述POE低压恒压供电设备通过网线与每盏LED灯连接。一般POE低压恒压供电设备可以安装于大棚外或者是监控室内；

本优选实施例的工作原理为：首先通过升降机构调整LED与植物表面之间的距离，一般情况下，LED灯与植物上表面之间的距离保持在15cm左右；随后根据植物对光照的需求，开启特定光谱的LED灯，进而对植物进行补光。

请参阅图2，一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，包括：

位于植物上方的多盏LED灯；所述LED灯包括红光LED灯、蓝光LED灯、以及自然光LED灯；

用于控制LED灯与植物之间距离的升降机构；

用于控制LED灯工作状态的POE低压恒压供电设备；所述POE低压恒压供电设备通过网线与每盏LED灯连接；一般POE低压恒压供电设备可以安装于大棚外或者是监控室内；

用于检测光照强度的光强传感器；所述光强传感器的信号输出端子通过控制器与POE低压恒压供电设备电连接。

为了进一步提高光谱的利用率：在所述光强传感器的感光元件处设置有带通滤光片。

所述带通滤光片包括：光波长度范围是640～780nm的红光带通滤光片、光波长度范围是470nm～505nm的蓝光带通滤光片、光波长度范围是505nm～570nm的绿光带通滤光片；所述光强传感器包括第一光强传感器、第二光强传感器和第三光强传感器；所述红光带通滤光片位于第一光强传感器的感光元件处，所述蓝光带通滤光片位于第二光强传感器的感光元件处；所述绿光带通滤光片位于第三光强传感器的感光元件处。

本优选实施例的工作原理为：首先通过升降机构调整LED与植物表面之间的距离，一般情况下，LED灯与植物上表面之间的距离保持在15cm左右；随后根据第一光强传感器、第二光强传感器和第三光强传感器的检测数据，结合不同植物对光谱的需求，开启特定光谱的LED灯，进而对植物进行补光。

请参阅图3，一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，包括：

位于植物上方的多盏LED灯；所述LED灯包括红光LED灯、蓝光LED灯、以及自然光LED灯；

用于控制LED灯与植物之间距离的升降机构；

用于控制LED灯工作状态的POE低压恒压供电设备；所述POE低压恒压供电设备通过网线与每盏LED灯连接；一般POE低压恒压供电设备可以安装于大棚外或者是监控室内；

用于检测LED灯与植物之间距离的距离传感器；所述距离传感器安装在LED灯上；

本优选实施例的工作原理为：首先通过升降机构调整LED与植物表面之间的距离，一般情况下，LED灯与植物上表面之间的距离保持在15cm左右；随后根据第一光强传感器、第二光强传感器和第三光强传感器的检测数据，结合不同植物对光谱的需求，开启特定光谱的LED灯，进而对植物进行补光。植物在生长的过程中，LED灯与植物上表面之间的距离不断减少，此时距离传感器将检测信息发送给控制器，当检测距离缩小至安全距离以内时，则通知工作人员及时启动升降机构，进而对LED灯的高度进行调节。

请参阅图4，一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，包括：

位于植物上方的多盏LED灯；所述LED灯包括红光LED灯、蓝光LED灯、以及自然光LED灯；

用于控制LED灯与植物之间距离的升降机构；

用于控制LED灯工作状态的POE低压恒压供电设备；所述POE低压恒压供电设备通过网线与每盏LED灯连接；一般POE低压恒压供电设备可以安装于大棚外或者是监控室内；

用于检测光照强度的光强传感器；所述光强传感器的信号输出端子通过控制器与POE低压恒压供电设备电连接；

用于检测LED灯与植物之间距离的距离传感器；所述距离传感器安装在LED灯上；

为了进一步提高光谱的利用率：在所述光强传感器的感光元件处设置有带通滤光片。

所述带通滤光片包括：光波长度范围是640～780nm的红光带通滤光片、光波长度范围是470nm～505nm的蓝光带通滤光片、光波长度范围是505nm～570nm的绿光带通滤光片；所述光强传感器包括第一光强传感器、第二光强传感器和第三光强传感器；所述红光带通滤光片位于第一光强传感器的感光元件处，所述蓝光带通滤光片位于第二光强传感器的感光元件处；所述绿光带通滤光片位于第三光强传感器的感光元件处。

本优选实施例的工作原理为：首先通过升降机构调整LED与植物表面之间的距离，一般情况下，LED灯与植物上表面之间的距离保持在15cm左右；随后根据第一光强传感器、第二光强传感器和第三光强传感器的检测数据，结合不同植物对光谱的需求，开启特定光谱的LED灯，进而对植物进行补光。当检测距离缩小至安全距离以内时，则通知工作人员及时启动升降机构，进而对LED灯的高度进行调节；或者是控制器直接驱动升降机构进行升降动作。

请参阅图5，上述每个优选实施例中的升降机构的实现方式比较多，本优选实施例根据具体的种植环境而设计下列结构：

本优选实施例的植物为盆栽植物，这类盆栽植物3位于层状结构的支撑架1上，该升降机构包括：用于悬挂LED灯4的固定杆2；所述固定杆2位于每层支持板的下方；在所述固定杆2上固定有转向滑轮5，在所述转向滑轮5上设置有绳索，所述绳索的一端与LED灯固定连接；所述绳索的另一端与绕绳轮连接；所述绕绳轮安装于电机的输出轴上。在上述基础上，为了防止绳索缠绕，在每个固定杆2的端部还设置有固定滑轮6，绳索依次经过转向滑轮5、固定滑轮6后与绕绳轮连接。这种控制LED灯升降的方式与控制支撑板升降的方式相比较，能够很好地保证盆栽植物的稳定性，防止盆栽植物掉落。

为了满足植物的正常生长需求，植物的光照需求也不能够过多，因此在上述每个实施例的基础上，在所述POE低压恒压供电设备与LED灯之间还设置有时控开关。这样根据植物不同生长阶段对植物的补光时常进行智能化的控制。保证植物的健康茁壮成长。

在上述多个优选实施例中，POE低压恒压供电设备与多盏LED灯之间组成一个星型网络，这样即可通过POE低压恒压供电设备对每盏LED灯的工作状态进行准确的控制和监控，保证每盏灯均时刻处于正确的工作状态。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，其特征在于：至少包括：

位于植物上方的多盏LED灯；所述LED灯包括红光LED灯、蓝光LED灯、以及自然光LED灯；

用于控制LED灯与植物之间距离的升降机构；

用于控制LED灯工作状态的POE低压恒压供电设备；所述POE低压恒压供电设备通过网线与每盏LED灯连接。

2.根据权利要求1所述基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，其特征在于：还包括用于检测光照强度的光强传感器；所述光强传感器的信号输出端子通过控制器与POE低压恒压供电设备电连接。

3.根据权利要求2所述基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，其特征在于：在所述光强传感器的感光元件处设置有带通滤光片。

4.根据权利要求3所述基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，其特征在于：所述带通滤光片包括：光波长度范围是640～780nm的红光带通滤光片、光波长度范围是470nm～505nm的蓝光带通滤光片、光波长度范围是505nm～570nm的绿光带通滤光片；所述光强传感器包括第一光强传感器、第二光强传感器和第三光强传感器；所述红光带通滤光片位于第一光强传感器的感光元件处，所述蓝光带通滤光片位于第二光强传感器的感光元件处；所述绿光带通滤光片位于第三光强传感器的感光元件处。

5.根据权利要求1-4任一项所述基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，其特征在于：还包括用于检测LED灯与植物之间距离的距离传感器；所述距离传感器安装在LED灯上。

6.根据权利要求5所述基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，其特征在于：所述升降机构包括：用于悬挂LED灯的固定杆(2)；在所述固定杆(2)上固定有转向滑轮(5)，在所述转向滑轮(5)上设置有绳索，所述绳索的一端与LED灯固定连接；所述绳索的另一端与绕绳轮连接；所述绕绳轮安装于电机的输出轴上。

7.根据权利要求2所述基于低压恒压供电的植物补光智能控制系统，其特征在于：在所述POE低压恒压供电设备与LED灯之间还设置有时控开关。