[發明專利]植物栽培的動態照明系統及供光方法

有效

• 申請號: 202210677660.8
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN114777055B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 陳曉麗;李友麗;郭文忠;王利春;徐凡
• 申請（專利權）人: 北京市農林科學院智能裝備技術研究中心
• 主分類號: F21S8/00
• 分類號: F21S8/00;F21V14/06;F21V5/04;F21V23/04;H05B45/10;F21Y115/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 白冬梅

本發明提供一種植物栽培的動態照明系統及供光方法，該系統包括：照明模組，以及電連接的攝像頭、數據處理模塊和電機；照明模組包括多個由LED陣列和調焦筒構成的照明單元，電機通過傳送帶與調焦筒相連，以控制照明單元調整焦面；攝像頭，用于在當前的第一周期內，采集目標圖像；數據處理模塊，用于基于目標圖像進行圖像分析，在分析結果滿足目標條件的情況下，生成第一控制指令；電機，用于基于第一控制指令，在當前的第二周期內以持續運轉，以調整照明單元經調焦后所投射出的光斑面積。本發明提供的植物栽培的動態照明系統及供光方法，能夠通過電信號實現機構調整，提高系統整體的自動化和智能化，節約電能。

技術領域

本發明涉及植物栽培技術領域，尤其涉及一種植物栽培的動態照明系統及供光方法。

背景技術

植物工廠作為設施農業的高階生產方式，具有環境高度可控、周年連續生產、生長少受自然條件制約等優勢，是未來高效農業的發展趨勢之一。植物工廠中所需的全部光照均由LED植物照明燈提供，所以光源能耗問題是制約人工光型植物工廠發展和應用的主要因素。

LED因具有體積小，壽命長、發熱少、光譜波段窄、光要素精量可調控等優點，但LED光效仍然不能滿足生產型植物工廠的能效要求，而植物的產能又與人工光源的光能投入息息相關，也就是說無法輕易降低電能投入，因此要解決這一問題只能依靠提高LED的光效。

LED光源光效的提升有兩種途徑，一種是通過LED芯片性能的提升，這一途徑依賴于材料技術的更新發展，研發周期較長，無法滿足當前人工光型植物工廠對光源光效提升的迫切需求。另一種途徑則是通過研發高效的供光方法和調光裝備，在植物栽培環節，盡量減少無效光能的產生，提高植物的光電利用效率。因此，如何提高光源能效和植物的光電利用效率的需求是目前業界亟待解決的重要課題。

發明內容

本發明提供一種植物栽培的動態照明系統及供光方法，用以解決現有技術中過于以來人工操作和評判，且光源能效和植物的光電利用效率較低的缺陷，實現全自動化的智能調焦，以提高光源能效和植物的光電利用效率，節約電能。

本發明提供一種植物栽培的動態照明系統，包括照明模組，以及電連接的攝像頭、數據處理模塊和電機；

所述照明模組包括多個由LED陣列和調焦筒構成的照明單元，所述電機通過傳送帶與所述調焦筒相連，以控制所述照明單元調整焦面；

所述攝像頭，用于在當前的第一周期內，采集目標圖像；

所述數據處理模塊，用于基于所述目標圖像進行圖像分析，在分析結果滿足目標條件的情況下，生成第一控制指令；

所述電機，用于基于所述第一控制指令，在當前的第二周期內以持續運轉，以調整所述照明單元經調焦后所投射出的光斑面積；

其中，所述目標圖像包括各栽培點所種植的植物在光斑覆蓋下的生長情況，所述第一周期是所述攝像頭的工作周期，所述第二周期是所述電機的工作周期，所述第二周期與所述植物的生長特征對應，每個所述照明單元對應一個栽培點。

根據本發明提供的一種植物栽培的動態照明系統，所述目標條件包括當前的第二周期對應的光斑面積小于目標植株面積；

其中，所述目標植株面積為所有栽培點的植株面積中的最小值。

根據本發明提供的一種植物栽培的動態照明系統，所述LED陣列與所述數據處理模塊電連接；

所述數據處理模塊，還用于在所述分析結果不滿足所述目標條件的情況下，生成第二控制指令，以控制所述LED陣列的輻射強度調整至與當前的光斑面積相匹配。

根據本發明提供的一種植物栽培的動態照明系統，所述調焦筒包括外螺紋筒和內螺紋筒；所述電機的齒輪和所述外螺紋筒通過所述傳送帶相連，所述LED陣列封裝于與所述內螺紋筒底部相連的基板表面。