CN105746202A - 基于pc/移动端远程控制的led植物照明系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统及方法，该系统远程控制端通过云服务器与控制处理器相连；控制处理器与云服务器、供电模块双向连接；传感器检测模块与控制处理器相连，将温室大棚内环境的检测情况反馈给控制处理器；驱动模块为LED照明模块提供稳恒直流或者脉宽调制电源，根据控制处理器的指令开启且调节LED灯组特定灯的亮度。本发明充分考虑植物生长发育周期和光合原理及对光谱波长选择性吸收原理以及根据植物对光谱敏感性不同，实现了远程控制端智能数据分析，进而实现温室大棚智能化、对不同植物不同光照环境的自适应精确补光。对植物科学合理补光，确保植物充分光合作用，缩短植物的培育和收获周期。
Description
技术领域
本发明属于自动化农业植物照明技术领域，具体涉及基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统及方法。
背景技术
光照是影响植物生长的重要因子，植物利用光能将二氧化碳和水转化为碳水化合物，光合作用是植物赖以生存的基础。用于植物生长的人工光源已广泛用于温室大棚内蔬菜、水果、花卉等作物的栽培。这些人工光源可以在没有日光条件下单独使用，或者在日光不足的条件下作为补光使用，帮助植物正常生长。传统的温室大棚植物照明设备一般需要生产管理员去温室大棚实际操作，不能根据温室大棚内部光照强度自动识别、自动补光，也不能针对特定植物进行精确补光。而现代农业已经朝向科技化、产业化的方向大步迈进，运用现代化的照明科技，实现按需调节作物的环境光度因素，是现代农业产业一个不可缺少的重要部分。
现阶段我国大部分设施农业仍然依靠白炽灯、荧光灯、高压钠灯等作为光源对植物进行补光，这些传统植物生长光源的光谱功率分布固定，光通量强度的可调范围较小，由于不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的，传统的补光技术未考虑不同植物及植物不同生长阶段需光量及光色的差异，造成补光不足、补光过度、补光不精确，能源浪费严重。
LED作为新型的半导体光源，其绿色环保、节能高效、窄光谱、体积小、响应速度快等特点使其在植物照明领域有着显著的优势。随着LED技术的迅速发展，LED的光效不断提高，成本不断降低，并且其在智能控制方面相对于传统光源具有明显的优势，这使得其在植物照明领域中的应用具有光明的前景。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于PC、移动智能端远程控制的LED植物照明系统及其补光方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统，包括远程控制端、云服务器、控制处理器、传感器检测模块、LED驱动模块、LED照明模块和供电模块；所述远程控制端通过云服务器与控制处理器双向连接；控制处理器与云服务器、供电模块双向连接；光照检测模块与控制处理器相连，将温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量检测数据反馈给控制处理器；LED驱动模块为LED照明模块提供稳恒直流或者脉宽调制电源；LED驱动模块根据控制处理器的指令开启且调节LED照明模块中LED灯组特定灯的亮度；供电模块与控制处理器、光照检测模块、驱动模块相连，提供电源；所述的远程控制端包括PC端和移动智能端，用于查看温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量，制定和调整温室大棚内植物的照明方案以及下传控制信号给控制处理器。
进一步优化实施地，所述的云服务器包括植物生长光照数据库，并负责远程控制端和控制处理器的数据传输，管理员根据温室大棚实际种植的植物从所述植物生长光照数据库中选出该植物，即可设置好该植物不同生长阶段所需光照类别及其强度，远程控制端再根据控制处理器反馈的温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量的数据进行分析，给出LED驱动模块所需调节的指令。
进一步优化实施地，所述传感器检测模块包括六种传感器模块，分别为光照检测模块、温湿度检测模块、二氧化碳检测模块、电导率检测模块、酸碱度检测模块和溶解氧含量检测模块。
进一步优化实施地，所述LED照明模块包括三种波长的LED光源，分别为由多个中心波长为450nm的窄带蓝光LED灯组成的蓝光模块、由多个中心波长为660nm的窄带红光LED灯组成的红光模块、由多个中心波长为960nm的窄带远红光LED灯组成的远红光模块。
进一步优化实施地，所述LED照明模块包括三种波长的LED光源，分别为由10个中心波长为450nm的窄带蓝光LED灯组成的蓝光模块、由10个中心波长为660nm的窄带红光LED灯组成的红光模块、由10个中心波长为960nm的窄带远红光LED灯组成的远红光模块。
一种利用所述的LED植物照明系统的LED植物照明方法，具体是：所述的光照检测模块将检测温室大棚内光照强度信息反馈给控制处理器，控制处理器将强度信息反馈给云服务器，远程控制端在PC端或者移动智能端通过检测信息和植物生长光照数据库的生长方案的对比，调整生长方案，给出控制指令，通过控制处理器传递到LED驱动模块，LED驱动模块根据控制信号驱动对应波长的LED照明模块，且直接控制对应的PWM调光器调节灯组亮度。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和技术效果：
本发明充分考虑植物生长发育周期和光合原理及对光谱波长选择性吸收原理以及根据植物对光谱敏感性不同，实现了远程控制端智能数据分析，进而实现温室大棚智能化、对不同植物不同光照环境的自适应精确补光。采用绿色照明光源LED灯作为照明光源，既实现节能环保，又降低了能耗，保证了大棚内作物均匀光照，提高了作物产量，解决了如今技术中光照不均匀导致的生长不一致的问题。利用LED光源蓝光LED、红光LED以及红外光LED的混合光，对植物科学合理补光，确保植物充分光合作用，缩短植物的培育和收获周期。
附图说明
图1为实例中基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统的原理框图；
图2为实例中基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统的LED照明模块。
图3为实例中基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统的传感器检测模块。
具体实施方式
以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述说明，但本发明的实施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。
如图1，基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统，包括远程控制端、云服务器、控制处理器、传感器检测模块、LED驱动模块、LED照明模块、以及供电模块；所述远程控制端通过云服务器与控制处理器相连；控制处理器与云服务器、供电模块双向连接；光照检测模块与控制处理器相连，将温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量检测数据反馈给控制处理器；驱动模块为LED照明模块提供稳恒直流或者脉宽调制电源；LED照明模块根据控制处理器的指令开启且调节LED灯组特定灯的亮度；供电模块与控制处理器、光照检测模块、驱动模块相连。所述的云服务器包括各种植物生长光照数据库，并负责远程控制端和控制处理器的数据传输，管理员根据温室大棚实际种植的植物从此数据库中选出该植物，即可设置好该植物不同生长阶段所需光照类别及其强度，远程控制端再根据控制处理器反馈的情况进行数据分析，给出LED照明模块所需调节信息。
如图2，LED照明模块包括三种波长的LED光源，分别为由10个中心波长为450nm的窄带蓝光LED灯组成的蓝光模块、由10个中心波长为660nm的窄带红光LED灯组成的红光模块、10个中心波长为960nm的窄带远红光LED灯组成的远红光模块。
如图3，本实例的传感器检测模块包括六种传感器模块，分别为光照检测模块、温湿度检测模块、二氧化碳检测模块、电导率检测模块、酸碱度检测模块和溶解氧含量检测模块。
进一步实施地：本实例还包括如下步骤，应首先获取某种植物在特定生长阶段内对光源光谱功率分布、光子通量强度和光周期的要求，这些数据应是经过先期的植物栽培实验得到的，它们将作为本实例的基础条件。具体实施时，可将这些数据输入、存储到本发明的云服务器上，为不同植物在不同生长时期的提供智能、变化的光照条件。在此基础条件上，本发明的LED植物照明方法为：光照检测模块将检测温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量检测数据反馈给控制处理器，控制处理器将光照信息反馈给云服务器，远程控制端在PC端或者移动智能端通过检测信息和植物生长光照数据库的生长方案的对比，调整生长方案，给出控制指令，通过控制处理器传递到LED驱动模块，根据控制信号驱动对应波长的LED模块，且直接控制对应的PWM调光器调节灯组亮度。
综上所述，本发明利用现有计算机软件控制技术、云服务器技术、无线传输技术、LED灯PWM调光等技术，充分考虑了不同波长光线对不同植物生长的不同阶段的影响，实现了远程控制端智能数据分析，进而实现温室大棚智能化、自适应精确补光，同时采用绿色照明光源LED灯作为补光灯，既实现节能环保，又降低了能耗，保证了大棚内作物均匀光照，提高了作物产量，解决了如今技术中光照不均匀导致的生长不一致的问题。另外，通过调节光照，可人为加快昼夜回圈，使植物生长速度远高于室外田地栽培的植物生长速度。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统，其特征在于，包括远程控制端、云服务器、控制处理器、传感器检测模块、LED驱动模块、LED照明模块和供电模块；所述远程控制端通过云服务器与控制处理器双向连接；控制处理器与云服务器、供电模块双向连接；传感器检测模块与控制处理器相连，将温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量检测数据反馈给控制处理器；LED驱动模块为LED照明模块提供稳恒直流或者脉宽调制电源；LED驱动模块根据控制处理器的指令开启且调节LED照明模块中LED灯组特定灯的亮度；传感器模块供电模块与控制处理器、光照检测模块、驱动模块相连，提供电源；所述的远程控制端包括PC端和移动智能端，用于查看温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量，制定和调整温室大棚内植物的照明方案以及下传控制信号给控制处理器。
2.根据权利要求1所述的基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统，其特征在于，所述的云服务器包括植物生长光照数据库，并负责远程控制端和控制处理器的数据传输，管理员根据温室大棚实际种植的植物从所述植物生长光照数据库中选出该植物，即可设置好该植物不同生长阶段所需光照类别及其强度，远程控制端再根据控制处理器反馈的温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量的数据进行分析，给出LED驱动模块所需调节的指令。
3.根据权利要求1所述的基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统，其特征在于，所述传感器检测模块包括六种传感器模块，分别为光照检测模块、温湿度检测模块、二氧化碳检测模块、电导率检测模块、酸碱度检测模块和溶解氧含量检测模块。
4.根据权利要求1所述的基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统，其特征在于，所述LED照明模块包括三种波长的LED光源，分别为由多个中心波长为450nm的窄带蓝光LED灯组成的蓝光模块、由多个中心波长为660nm的窄带红光LED灯组成的红光模块、由多个中心波长为960nm的窄带远红光LED灯组成的远红光模块。
5.根据权利要求4所述的基于PC/移动端远程控制的LED植物照明系统，其特征在于，所述LED照明模块包括三种波长的LED光源，分别为由10个中心波长为450nm的窄带蓝光LED灯组成的蓝光模块、由10个中心波长为660nm的窄带红光LED灯组成的红光模块、由10个中心波长为960nm的窄带远红光LED灯组成的远红光模块。
6.一种利用权利要求1-5任意一项所述的LED植物照明系统的LED植物照明方法，其特征在于所述的传感器检测模块将检测温室大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度，营养液的导电率、ph值、溶解氧含量的信息反馈给控制处理器，控制处理器将检测信息反馈给云服务器，远程控制端在PC端或者移动智能端通过检测信息和植物生长光照数据库的生长方案的对比，调整植物生长方案，给出控制指令，通过控制处理器传递到LED驱动模块，LED驱动模块根据控制信号驱动对应波长的LED照明模块，且直接控制对应的PWM调光器调节灯组亮度。
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