植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法及其裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法，包括如下步驟：A調(diào)整人工光源強(qiáng)度；B調(diào)節(jié)人工光源距離植物冠層的距離；C對(duì)人工光源上設(shè)置的調(diào)焦透鏡進(jìn)行調(diào)焦，以控制人工光源透過(guò)調(diào)焦透鏡后的投射到植物冠層的光斑大??；通過(guò)C與A和\或B的協(xié)同運(yùn)作，將強(qiáng)度盡量低的人工光源置于植物冠層上方適合距離處，使透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光以能滿足植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)投射到植物冠層，形成的光斑大小在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙。本發(fā)明還提供用于所述精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置，主要由光源架、升降機(jī)構(gòu)、光源-透鏡單元和電源構(gòu)成。本發(fā)明的方法為植物提供精準(zhǔn)的光照范圍和強(qiáng)度，大大避免了栽培過(guò)程中光能的浪費(fèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法及其裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及設(shè)施栽培領(lǐng)域，具體涉及一種植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法及其裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]已有研究表明適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充光照可以使植物生長(zhǎng)速度加快，品質(zhì)提升，同時(shí)具有調(diào)節(jié)其光形態(tài)建成，調(diào)節(jié)花期等效果。隨著植物工廠技術(shù)的發(fā)展與人們對(duì)高品質(zhì)蔬菜、花卉的追求，完全使用人工光進(jìn)行蔬菜、花卉栽培的植物工廠也越來(lái)越多的被建設(shè)并投入運(yùn)營(yíng)。
[0003]植物不管是利用基質(zhì)栽培技術(shù)、水耕栽培技術(shù)還是氣霧栽培技術(shù)進(jìn)行種植，也不管是小苗定植時(shí)、植物生長(zhǎng)前期定植時(shí)、植物生長(zhǎng)后期定植時(shí)，均需在各棵植物周邊留出足夠的間隙，以使植物繼續(xù)得以伸展長(zhǎng)大，避免相互擁擠造成徒長(zhǎng)、黃化，甚至不透氣、溫度過(guò)高以致植物腐爛等。
[0004]當(dāng)使用人工補(bǔ)光或者完全人工光進(jìn)行栽培時(shí)，在整個(gè)植物生長(zhǎng)期間很大一部分光落到了植物以外的間隙上，造成很大的能源浪費(fèi)。如圖1所示，S為植物冠層投影面積，t為生長(zhǎng)時(shí)間，圖中曲線為植物冠層投影面積隨生長(zhǎng)時(shí)間變化曲線。陰影部分為現(xiàn)有照射方式下投在植物以外的光的面積，即可被節(jié)約的部分。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)植物生長(zhǎng)期間很大一部分光落到了植物以外的間隙上，造成很大能源浪費(fèi)的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法及其裝置。
[0006]本發(fā)明的植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法，包括如下步驟:
[0007]A調(diào)整人工光源強(qiáng)度；
[0008]B調(diào)節(jié)人工光源距離植物冠層的距離；
[0009]C對(duì)人工光源上設(shè)置的調(diào)焦透鏡進(jìn)行調(diào)焦，以控制人工光源透過(guò)調(diào)焦透鏡后的投射到植物冠層的光斑大小；
[0010]通過(guò)C與A和\或B的協(xié)同運(yùn)作，將強(qiáng)度盡量低的人工光源置于植物冠層上方適合距離處，使透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光以能滿足植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)投射到植物冠層，形成的光斑大小在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙。
[0011]所述能滿足植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)，針對(duì)不同植物標(biāo)準(zhǔn)不同，一般在50-150 μ mo I.m 2.s 1 范圍內(nèi)。
[0012]在C與八和\或B的協(xié)同運(yùn)作時(shí)，在能達(dá)到所需效果(以能滿足植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)投射到植物冠層，形成的光斑大小在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙)的前提下，人工光源的強(qiáng)度越小越好。
[0013]其中，所述C與A和\或8的協(xié)同運(yùn)作，通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):
[0014]I人工手動(dòng)調(diào)節(jié)；
[0015]或II機(jī)械智能調(diào)節(jié)。
[0016]其中，所述II機(jī)械智能調(diào)節(jié)，為以攝像頭檢測(cè)植物冠層的面積和形狀，將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)，以控制系統(tǒng)調(diào)控C與A和\或B的協(xié)同運(yùn)作。
[0017]本發(fā)明還提供用于所述植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置，主要由光源架、升降機(jī)構(gòu)、η個(gè)光源-透鏡單元和電源構(gòu)成；所述光源-透鏡單元分若干排安裝在光源架上，光源-透鏡單元由人工光源和設(shè)置在其上的一組調(diào)焦透鏡構(gòu)成:通過(guò)升降機(jī)構(gòu)調(diào)整光源架的高度，電源為光源-透鏡單元中的人工光源提供電能并調(diào)節(jié)其光強(qiáng)；η為自然數(shù)。
[0018]當(dāng)需為光源架下種植的η棵植物提供人工光時(shí)，就在光源架上安裝η個(gè)光源-透鏡單元，對(duì)植物一對(duì)一的提供人工光照射。
[0019]本裝置使用時(shí)，調(diào)節(jié)電源達(dá)到A調(diào)整人工光源強(qiáng)度的作用；調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)達(dá)到B調(diào)節(jié)人工光源距離植物冠層的距離的作用；調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離達(dá)到C對(duì)人工光源上設(shè)置的調(diào)焦透鏡進(jìn)行調(diào)焦，以控制人工光源透過(guò)調(diào)焦透鏡后的投射到植物冠層的光斑大小的作用。
[0020]其中，所述一組調(diào)焦透鏡為至少一個(gè)的調(diào)焦透鏡，所述調(diào)焦透鏡為凸透鏡和/或菲涅爾透鏡。
[0021]其中，所述人工光源為植物栽培中常用的人工光源，優(yōu)選紅色LED光源和藍(lán)色LED光源。
[0022]其中，所述調(diào)節(jié)其光強(qiáng)為調(diào)節(jié)紅色LED光源的光強(qiáng)和調(diào)節(jié)藍(lán)色LED光源的光強(qiáng)。
[0023]其中，用于所述植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置，還包括攝像頭和控制系統(tǒng):以攝像頭檢測(cè)植物冠層面積和形狀，將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)，以控制系統(tǒng)對(duì)電源、升降機(jī)構(gòu)和調(diào)焦透鏡進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)控C與A和\或B的協(xié)同運(yùn)作。
[0024]其中，所述攝像頭安裝在光源架上，優(yōu)選可以沿光源架前后左右移動(dòng)，以確保能檢測(cè)到光源架下所有植物冠層的面積和形狀。
[0025]本發(fā)明還提供所述裝置的使用方法，具體步驟如下:
[0026]I)在植物冠層面積較小時(shí)，調(diào)節(jié)電源使人工光源的光強(qiáng)較小，調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層較短，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，再次調(diào)節(jié)電源，使到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)；
[0027]2)隨著植物逐漸長(zhǎng)大，逐漸調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層稍遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小在全覆蓋長(zhǎng)大的植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，調(diào)節(jié)電源，使到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)。
[0028]所述裝置的使用方法，優(yōu)選具體步驟如下:
[0029]以攝像頭檢測(cè)植物冠層面積和形狀，將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)，以控制系統(tǒng)控制進(jìn)行步驟I)、步驟2)。
[0030]本發(fā)明還提供所述植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法在植物栽培中的應(yīng)用。
[0031]本發(fā)明還提供用于所述植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置在植物栽培中的應(yīng)用。
[0032]本發(fā)明植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0033]1、在確保提供植物所需光的前提下，通過(guò)精準(zhǔn)照明節(jié)提供精準(zhǔn)的光照范圍，最大可能地減少了人工光投射到植物之間的間隙造成的浪費(fèi)。
[0034]2、通過(guò)距離和光強(qiáng)的調(diào)節(jié)，在精準(zhǔn)控制照明強(qiáng)度，滿足各個(gè)時(shí)期植物所需光強(qiáng)的前提下，盡可能降低人工光源的能耗，最大幅度地節(jié)能。
[0035]3、以機(jī)械智能調(diào)節(jié)電源、升降機(jī)構(gòu)和調(diào)焦透鏡，在達(dá)到及時(shí)調(diào)整、精準(zhǔn)調(diào)整的同時(shí)，大大節(jié)約了人力勞動(dòng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為【背景技術(shù)】中整個(gè)植物生長(zhǎng)期間植物冠層投影面積隨時(shí)間的變化曲線。
[0037]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1使用一塊調(diào)焦透鏡的光源-透鏡單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1使用一塊調(diào)焦透鏡的光源-透鏡單元的照片，a為投射的光斑較小時(shí)的照片，b是投射的光斑較大時(shí)的照片。
[0040]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2使用兩塊調(diào)焦透鏡的光源-透鏡單元結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖7為本發(fā)明實(shí)施例2使用兩塊調(diào)焦透鏡的光源-透鏡單元的照片，a為投射的光斑較小時(shí)的照片，b是投射的光斑較大時(shí)的照片。
[0043]其中，S為植物冠層投影面積，t為生長(zhǎng)時(shí)間，I為光源架，2為升降機(jī)構(gòu)，3為光源-透鏡單元,4為電源,5為攝像頭,6為控制系統(tǒng),7為人工光源,8為調(diào)焦透鏡。

【具體實(shí)施方式】
[0044]以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0045]實(shí)施例1本發(fā)明用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置I
[0046]本實(shí)施例的用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2，由光源架1、升降機(jī)構(gòu)2、24個(gè)光源-透鏡單元3和電源4構(gòu)成；所述光源-透鏡單元3分成4排安裝在光源架上，每排6個(gè)。光源-透鏡單元3的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3，由人工光7和設(shè)置在其上的一組調(diào)焦透鏡8構(gòu)成:通過(guò)升降機(jī)構(gòu)2調(diào)整光源架I的高度，電源4為光源-透鏡單元3中的人工光源7提供電能并調(diào)節(jié)其光強(qiáng)。
[0047]本實(shí)施例光源-透鏡單元3所用的一組調(diào)焦透鏡8含有一塊調(diào)焦透鏡(見(jiàn)圖3)，所用調(diào)焦透鏡為150_的菲涅爾透鏡，可以規(guī)格相應(yīng)的凸透鏡替換。
[0048]本實(shí)施使用一塊調(diào)焦透鏡的光源-透鏡單元的照片見(jiàn)圖4。4a為投射的光斑較小時(shí)的照片，此時(shí)人工光源距離光斑(照片中為映射在白紙的光斑，表示植物冠層所在位置，下同)的的高度為30cm，調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離是10cm，光斑大小為直徑5cm ；4b是投射的光斑較大時(shí)的照片，此時(shí)人工光源距離光斑的的高度為30cm，調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離是Icm,光斑大小為直徑26cm。
[0049]本發(fā)明所用人工光源為紅色LED光源和藍(lán)色LED光源，4排光源-透鏡單元3每個(gè)均為紅-藍(lán)雙芯片LED。人工光源的種類(lèi)(除了 LED光源，還可以選用植物栽培中常用的其他人工光源)和排列方式可依據(jù)植物的具體需要而進(jìn)行調(diào)整。
[0050]實(shí)施例2本發(fā)明用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置2
[0051]本實(shí)施例的用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖5，由光源架1、升降機(jī)構(gòu)2、30個(gè)光源-透鏡單元3、電源4、攝像頭5和控制系統(tǒng)6構(gòu)成；所述光源-透鏡單元3分成5排安裝在光源架上，每排6個(gè)。光源-透鏡單元3的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖6，由人工光7和設(shè)置在其上的一組調(diào)焦透鏡8構(gòu)成:通過(guò)升降機(jī)構(gòu)2調(diào)整光源架I的高度，電源4為光源-透鏡單元3中的人工光源7提供電能并調(diào)節(jié)其光強(qiáng)，所述攝像頭5安裝在光源架I上，可以沿光源架I前后左右移動(dòng)，以攝像5檢測(cè)光源架I下植物冠層的面積和形狀，將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)6，以控制系統(tǒng)6對(duì)電源4、升降機(jī)構(gòu)2和光源-透鏡單元3中的調(diào)焦透鏡8進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0052]本實(shí)施例光源-透鏡單元3所用的一組調(diào)焦透鏡8含有兩塊調(diào)焦透鏡(見(jiàn)圖6)，所用調(diào)焦透鏡為一塊25_的凸透鏡和一塊150_的菲涅爾透鏡，規(guī)格相應(yīng)的凸透鏡和菲涅爾透鏡可以相互替換。使用時(shí)距離人工光源較近的凸透鏡的位置一般不變，調(diào)整距離人工光源較遠(yuǎn)的菲涅爾透鏡的位置。
[0053]本實(shí)施使用兩塊調(diào)焦透鏡的光源-透鏡單元的照片見(jiàn)圖7，其中人工光源和25mm的凸透鏡距離非常近，僅0.5cm，照片中的人工光源被凸透鏡和將凸透鏡安裝在人工光源上的支架所遮擋。a為投射的光斑較小時(shí)的照片，此時(shí)人工光源距離光斑的的高度為30cm，凸透鏡距離人工光源的距離是0.5cm，菲涅爾透鏡距離人工光源的距離是10cm，光斑大小為直徑5cm ；b是投射的光斑較大時(shí)的照片，此時(shí)人工光源距離光斑的的高度為30cm，凸透鏡距離人工光源的距離是0.5cm，菲涅爾透鏡距離人工光源的距離是1cm，光斑大小為直徑20cmo
[0054]本發(fā)明所用人工光源為紅色LED光源和藍(lán)色LED光源，5排光源-透鏡單元3每個(gè)均為紅-藍(lán)雙芯片LED。人工光源的種類(lèi)(除了 LED光源和/或藍(lán)色LED光源，還可以選用植物栽培中常用的其他人工光源)和排列方式可依據(jù)植物的具體需要而進(jìn)行調(diào)整。
[0055]實(shí)施例3使用用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置I
[0056]本實(shí)施例所用的的用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置參見(jiàn)實(shí)施例I。
[0057]在光源架下按照6X4種植4排共24棵小油菜，位置和光源架上按照的光源-透鏡單兀3形成一對(duì)一的關(guān)系。
[0058]人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，具體步驟如下:
[0059]I)在小油菜植物冠層面積較小時(shí)，調(diào)節(jié)電源使人工光源的光強(qiáng)較小，調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層較短(10cm)，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離(5cm)，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小(直徑4cm)在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，再次調(diào)節(jié)電源使人工光源的功率為0.5ff(不加透鏡需功率為1.5W)，到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)100 μ mol.πΓ2.s—1 ；
[0060]2)隨著小油菜逐漸長(zhǎng)大，逐漸調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層稍遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小在全覆蓋長(zhǎng)大的植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，調(diào)節(jié)電源，使到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)。當(dāng)小油菜長(zhǎng)成時(shí)，光源架距離植物冠層15cm，調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離1cm，植物冠層形成的光斑大小直徑20cm，人工光源的功率為2W(不加透鏡需功率為3W)，本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)150 μ mol.m_2.s'
[0061]按照本實(shí)施的方法，以全人工光照的方式種植一茬24棵小油菜所用的電能為8KW,比常規(guī)全人工光照的方式節(jié)省電能68%。
[0062]本實(shí)施例在確保提供植物所需光的前提下，通過(guò)精準(zhǔn)照明節(jié)最大可能地減少了人工光投射到植物之間的間隙造成的浪費(fèi)；同時(shí)本實(shí)施通過(guò)距離和光強(qiáng)的調(diào)節(jié)，在滿足各個(gè)時(shí)期植物所需光強(qiáng)的前提下，盡可能使人工光源的能耗較小，最大幅度地節(jié)能。
[0063]實(shí)施例4使用用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置2
[0064]本實(shí)施例所用的的用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置參見(jiàn)實(shí)施例2。
[0065]在光源架下按照6X4種植4排共24棵生菜，位置和光源架上按照的光源-透鏡單兀3形成一對(duì)一的關(guān)系。
[0066]機(jī)械智能調(diào)節(jié)，具體步驟如下:以攝像頭檢測(cè)植物冠層面積和形狀，將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)，以控制系統(tǒng)控制進(jìn)行如下操作:
[0067]I)在生菜植物冠層面積較小時(shí)，調(diào)節(jié)電源使人工光源的光強(qiáng)較小，調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層較短(10cm)，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離(5cm)，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小(直徑4cm)在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，再次調(diào)節(jié)電源使人工光源的功率為0.5ff(不加透鏡需功率為1.5W)，到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)100 μ mol.m_2.s—1 ；
[0068]2)隨著生菜逐漸長(zhǎng)大，逐漸調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層稍遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小在全覆蓋長(zhǎng)大的植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，調(diào)節(jié)電源，使到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)。當(dāng)生菜長(zhǎng)成時(shí)，光源架距離植物冠層15cm，調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離lcm，植物冠層形成的光斑直徑20cm，人工光源的功率為2W(不加透鏡需功率為3W)，本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)150 μ mol.m_2.s'
[0069]按照本實(shí)施的方法，以全人工光照的方式種植一茬24棵生菜所用的電能為8KW，比常規(guī)全人工光照的方式節(jié)省電能68%。
[0070]本實(shí)施例在確保提供植物所需光的前提下，通過(guò)精準(zhǔn)照明節(jié)最大可能地減少了人工光投射到植物之間的間隙造成的浪費(fèi)；同時(shí)本實(shí)施通過(guò)距離和光強(qiáng)的調(diào)節(jié)，在滿足各個(gè)時(shí)期植物所需光強(qiáng)的前提下，盡可能使人工光源的功率較小，最大幅度地節(jié)能；而且本實(shí)施例以機(jī)械智能調(diào)節(jié)電源、升降機(jī)構(gòu)和調(diào)焦透鏡，在達(dá)到及時(shí)調(diào)整、精準(zhǔn)調(diào)整的同時(shí)，大大節(jié)約了人力勞動(dòng)。
[0071]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法，其特征在于，包括如下步驟: 八調(diào)整人工光源強(qiáng)度； 8調(diào)節(jié)人工光源距離植物冠層的距離； 0對(duì)人工光源上設(shè)置的調(diào)焦透鏡進(jìn)行調(diào)焦，以控制人工光源透過(guò)調(diào)焦透鏡后的投射到植物冠層的光斑大小； 通過(guò)與八和\或8的協(xié)同運(yùn)作，將強(qiáng)度盡量低的人工光源置于植物冠層上方適合距離處，使透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光以能滿足植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)投射到植物冠層，形成的光斑大小在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法，其特征在于，所述與八和\或8的協(xié)同運(yùn)作，通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn): I人工手動(dòng)調(diào)節(jié)； 或II機(jī)械智能調(diào)節(jié)。
3.如權(quán)利要求2所述的植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法，其特征在于，所述II機(jī)械智能調(diào)節(jié)，為以攝像頭檢測(cè)植物冠層的面積和形狀，將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)，以控制系統(tǒng)調(diào)控與八和\或8的協(xié)同運(yùn)作。
4.用于權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置，其特征在于，主要由光源架、升降機(jī)構(gòu)、II個(gè)光源-透鏡單元和電源構(gòu)成；所述光源-透鏡單元分若干排安裝在光源架上，光源-透鏡單元由人工光源和設(shè)置在其上的一組調(diào)焦透鏡構(gòu)成:通過(guò)升降機(jī)構(gòu)調(diào)整光源架的高度，電源為光源-透鏡單元中的人工光源提供電能并調(diào)節(jié)其光強(qiáng)；II為自然數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的用于權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置，其特征在于，所述一組調(diào)焦透鏡為至少一個(gè)的調(diào)焦透鏡，所述調(diào)焦透鏡為凸透鏡和丨或菲涅爾透鏡。
6.如權(quán)利要求4所述的用于權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置，其特征在于，還包括攝像頭和控制系統(tǒng):以攝像頭檢測(cè)植物冠層面積和形狀，將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)，以控制系統(tǒng)對(duì)電源、升降機(jī)構(gòu)和調(diào)焦透鏡進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)控與八和\或8的協(xié)同運(yùn)作。
7.使用權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述裝置的方法，其特征在于，具體步驟如下: 1)在植物冠層面積較小時(shí)，調(diào)節(jié)電源使人工光源的光強(qiáng)較小，調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層較短，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，再次調(diào)節(jié)電源，使到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)； 2)隨著植物逐漸長(zhǎng)大，逐漸調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層稍遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小在全覆蓋長(zhǎng)大的植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，調(diào)節(jié)電源，使到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)。
8.使用權(quán)利要求6所述裝置的方法，其特征在于，具體步驟如下:以攝像頭檢測(cè)植物冠層面積和形狀，將檢測(cè)結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)，以控制系統(tǒng)控制進(jìn)行操作: 1)在植物冠層面積較小時(shí)，調(diào)節(jié)電源使人工光源的光強(qiáng)較小，調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層較短，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小在全覆蓋植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，再次調(diào)節(jié)電源，使到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)； 2)隨著植物逐漸長(zhǎng)大，逐漸調(diào)節(jié)升降機(jī)構(gòu)使光源架距離植物冠層稍遠(yuǎn)，調(diào)節(jié)調(diào)焦透鏡距離人工光源的距離，使得透過(guò)調(diào)焦透鏡射出的光在植物冠層形成的光斑大小在全覆蓋長(zhǎng)大的植物冠層的前提下盡量少地投射到植物之間的間隙，調(diào)節(jié)電源，使到達(dá)植物冠層的光強(qiáng)為能滿足本階段植物生長(zhǎng)所需的光強(qiáng)。
9.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法在植物栽培中的應(yīng)用。
10.權(quán)利要求4-6任一項(xiàng)所述用于植物人工光栽培智能精準(zhǔn)照明節(jié)能方法的裝置在植物栽培中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】F21V5/04GK104359049SQ201410609775
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】李琨, 楊其長(zhǎng), 魏強(qiáng), 巫國(guó)棟, 劉文科, 程瑞鋒, 仝宇欣, 張義, 方慧, 肖平 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所