[發(fā)明專利]一種面向作物整株需光差異的多通道補光調(diào)控方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810304781.1
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108717307B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡瑾;來海斌;張海輝;張盼;辛萍萍;張仲雄
• 申請（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號: G05D25/02
• 分類號: G05D25/02;A01G17/04
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種面向作物整株需光差異的多通道補光調(diào)控方法，包括如下步驟：

第一步：在補光區(qū)域，基于植株頂葉上方的雙目視覺系統(tǒng)，采集植株葉片圖像，然后由圖像處理方法計算出頂葉到株間葉位的葉片透光指數(shù)β；

第二步：基于植株頂葉位置PAR光照傳感器，檢測植株頂葉位置的環(huán)境光強Q₁，然后由葉片透光指數(shù)β計算出株間葉位的環(huán)境光強Q₂，Q₂＝β*Q₁；

第三步：調(diào)用頂燈的PWM反饋算法求出頂燈PWM占空比Z₁，調(diào)用株間燈的PWM反饋算法求出株間燈PWM占空比Z₂，頂燈和株間燈組成了補光燈組；

第四步：分別將頂燈和株間燈的PWM占空比信號和相應(yīng)補光燈的ID號組成數(shù)據(jù)包，然后由ZigBee協(xié)調(diào)器以組播的形式發(fā)出，補光燈組接收數(shù)據(jù)并解析響應(yīng)，從而精確控制補光燈組的亮度，實現(xiàn)不同葉位的按需智能精確補光；

其特征在于，所述第三步中：

Z₁＝Z⁰₁+ΔPWM₁，其中，Z⁰₁是頂燈的前一次PWM占空比，ΔPWM₁是頂燈的PWM占空比調(diào)整量，ΔPWM₁＝k₁*ΔQ₁，ΔQ₁是頂葉光強變化量，ΔQ₁＝Q¹_閾-Q₁，Q¹_閾是頂葉光強閾值；k₁是頂燈的光強和PWM占空比對應(yīng)系數(shù)，根據(jù)頂燈亮度和驅(qū)動電流線性關(guān)系曲線，計算頂燈的輸入電流，再根據(jù)PWM占空比和輸出電流關(guān)系曲線計算得到k₁；

Z₂＝Z⁰₂+ΔPWM₂，其中，Z⁰₂是株間燈的前一次PWM占空比，ΔPWM₂是株間燈的PWM占空比調(diào)整量，ΔPWM₂＝k₂*ΔQ₂，ΔQ₂是株間葉位的光強變化量，ΔQ₂＝Q²_閾-Q₂-β*ΔQ₁，Q²_閾是株間葉位光強閾值，β*ΔQ₁為頂燈光強變化量對株間葉位環(huán)境光強的影響，k₂是株間燈的光強和PWM占空比對應(yīng)系數(shù)，根據(jù)株間燈亮度和驅(qū)動電流線性關(guān)系曲線，計算株間燈的輸入電流，再根據(jù)PWM占空比和輸出電流關(guān)系曲線計算得到k₂。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向作物整株需光差異的多通道補光調(diào)控方法，其特征在于，所述第一步中，葉片透光指數(shù)β指單位面積上透過的光量與所有照射在此單位面積光量之比，即為單位面積上沒有綠色葉片所占得比例；計算公式為：葉片透光指數(shù)(β)＝1-單位面積上的綠色葉片面積(m²)/單位面積(m²)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述面向作物整株需光差異的多通道補光調(diào)控方法，其特征在于，在補光過程中，如果累計補光時間小于13小時，則每隔T分鐘，對需補光量進行實時修正，即重新檢測頂葉環(huán)境光強，由葉片透光指數(shù)計算株間葉位的環(huán)境光強，再由相應(yīng)的PWM反饋算法進行PWM占空比信號的修正，以實現(xiàn)立體補光設(shè)備的動態(tài)調(diào)控，補光量實時修正時間T可由環(huán)境條件和用戶需要確定；如果累計補光時間大于13小時，則關(guān)閉補光燈組。