一種自動監測植物生長高度的調光系統的制作方法

本發明涉及植物培養調光系統，具體是一種自動監測植物生長高度的調光系統。

背景技術：

光環境是植物生長發育不可缺少的重要物理環境因素之一，通過光強和光質調節，控制植株形態建成是設施栽培領域的一項重要技術；led(發光二極管)植物生長燈是一種以led為發光體，滿足植物光合作用所需光照條件的人造光源。在缺少日光的環境，這種燈具可充當日光，使植物能夠正常或者更好地生長發育，提高生產。

現有的led燈植物培養一般僅提供固定的光強和光質比，較先進的方式是按植物的生長周期提供相應的光強和光質比，但未考慮植物生長過程中高度變化的因素，且光強和光質的設置大多依據經驗，缺乏精準性和自適應性。cn105652923a一種基于機器視覺的自適應植物培養調光控制系統，考慮了植物生長過程中高度變化的因素，通過ccd工業相機采集植物圖像進行坐標轉換，使轉換后的植物圖像的坐標與圖像處理與分析單元中所設定的坐標系相匹配，以建立植物的高度坐標系。通過圖像處理與分析模塊得到植物實際的平均高度，最后通過自適應調光控制模塊獲得植物高度與光強和光質比的對應關系，實現自適應調節led板燈的目的。

但是，該調光控制系統通過ccd工業相機采集植物圖像，通過圖像處理與分析模塊得到植物實際的平均高度，為單點，植物高度與光強和光質比的對應關系不精準。另外，采用ccd工業相機和圖像處理與分析模塊，設備成本較高。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提供一種自動監測植物生長高度的調光系統，通過該系統可獲得植物生長時期每天、每個點的精準高度，對每一個點都可以智能調控，對光強和光質的調節更加精準。

實現本發明目的的技術方案是：

一種自動監測植物生長高度的調光系統，包括計算機、光源面板，以及設置在光源面板上的多個led燈及其驅動器，與現有技術不同的是：光源面板上還設有白光接收器、綠光接收器；系統還包括選擇模塊、類比轉數位模塊、控制模塊和pwm調光模塊；

所述白光接收器、綠光接收器分別與選擇模塊連接；選擇模塊、類比轉數位模塊、控制模塊、pwm調光模塊依次連接；

所述控制模塊還與計算機和pwm調光模塊連接；

所述led燈包括紅光led燈、白光led燈、藍光led燈和紫光led燈；每種顏色的led燈都各自由一路led驅動器輸出的pwm脈沖信號獨立進行驅動；

所述紅光led驅動器、白光led驅動器、藍光led驅動器的輸入端電連接pwm調光模塊；

所述植物種植區域采用白色種植板做底板，利用白光led燈照射種植區域，白光接收器接收植物表面反射回來的光，作為測試光源與反射關系數；

初始種植植物邊緣部分的光只有種植板的反射光，白光接收器接收后通過類比轉數位模塊將電壓數值轉為電壓訊號，電壓訊號通過控制模塊傳給計算機，將此設定為基礎值；

白光led燈照射種植區域，植物生長后，綠光接收器接收植物表面反射回來的綠光，通過類比轉數位模塊將電壓數值轉為電壓訊號，電壓訊號通過控制模塊傳給計算機；

植物生長高度不同，接收的綠光強度會改變，計算機比較白光接收器與綠光接收器的電壓值，判斷植物生長高度并適度調整led燈的pwm，再通過計算機傳送到pwm調光模塊控制相對應的led燈的光強和光質比。

所述選擇模塊判斷并選擇植物反射出來的光所感應的電磁波波長的顏色。

所述白光接收器和綠光接收器接收的電壓數值在0-5v時，該電壓經過類比轉數位模塊轉為電壓訊號。

所述光接收器根據待監測植物的表面顏色來選擇，以配合不同的植物生長，可選用白光接收器、綠光接收器、紅光接收器、黃光接收器等，為現有技術。

所述紅光led燈、白光led燈、藍光led燈和紫光led燈在光源面板的排列方式依據植物種植面積，以白光led燈為中心，圍繞中心按同心圓方式等間距排列于光源面板，紅光led燈分布于光源面板800-1800顆/m²，藍光led燈100-300顆/m²，白光led燈50-200顆/m²，紫光led燈2-10顆/m²，光傳感器10-20顆/m²。

所述紅光led燈波長在630-680nm、smd高功率或lamp、單顆功率為0.2w-2w；藍光led燈波長在450-500nm、smd高功率或lamp、單顆功率為0.2w-2w；紫光led燈波長在250-330nm、smd高功率或lamp、單顆功率為0.2w-2w，白光led燈在5000k-7000k色溫區間、smd高功率或lamp、單顆功率為0.2w-2w。

光接收器的收光范圍200-800nm波長。

本發明調光系統，根據植物生長過程中高度變化的因素，利用光射入物體表面，會反射出不同波長的特性，采用光接收器對植物的生長高度隨時進行監測，再通過辨識光接收器的強度變化，精準獲得植物的生長高度，最后根據植物生長的不同高度智能調節led燈的光強和光質比。通過該系統可獲得植物生長時期每天、每個點的精準高度，對每一個點都可以智能調控，對光強和光質的調節更加精準。

附圖說明

圖1為本發明調光系統的結構框圖。

圖2為本發明調光系統中白光和綠光接收器辨識植物不同生長期高度示意圖。

圖中，1.白光led燈2.白光接收器3.綠光接收器4.芹菜。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明內容作進一步的說明，但不是對本發明的限定。

實施例

參照圖1，一種自動監測植物生長高度的調光系統，包括計算機、光源面板，以及設置在光源面板上的多個led燈及其驅動器，所述光源面板上還設有白光接收器、綠光接收器；系統還包括選擇模塊、類比轉數位模塊、控制模塊和pwm調光模塊；

所述白光接收器、綠光接收器分別與選擇模塊連接；選擇模塊、類比轉數位模塊、控制模塊、pwm調光模塊依次連接；

所述控制模塊還與計算機和pwm調光模塊連接；

所述led燈包括紅光led燈、白光led燈、藍光led燈和紫光led燈；每種顏色的led燈都各自由一路led驅動器輸出的pwm脈沖信號獨立進行驅動；

所述紅光led驅動器、白光led驅動器、藍光led驅動器的輸入端電連接pwm調光模塊；

所述植物種植區域采用白色種植板做底板，利用白光led燈照射種植區域，白光接收器接收植物表面反射回來的光，作為測試光源與反射關系數；

初始種植植物邊緣部分的光只有種植板的反射光，白光接收器接收后通過類比轉數位模塊將電壓數值轉為電壓訊號，電壓訊號通過控制模塊傳給計算機，將此設定為基礎值；

白光led燈照射種植區域，植物生長后，綠光接收器接收植物表面反射回來的綠光，通過類比轉數位模塊將電壓數值轉為電壓訊號，電壓訊號通過控制模塊傳給計算機；

植物生長高度不同，接收的綠光強度會改變，計算機比較白光接收器與綠光接收器的電壓值，判斷植物生長高度并適度調整led燈的pwm，再通過計算機傳送到pwm調光模塊控制相對應的led燈的光強和光質比。

所述白光接收器和綠光接收器接收的電壓數值在0-5v時，該電壓經過類比轉數位模塊轉為電壓訊號。

參照圖2，以種植芹菜為例，說明本發明調光系統的工作過程如下：

首先，白光led燈1對待監測芹菜4發射光源，進行偵測，偵測1-5秒；芹菜4種植區域采用白色種植板做底板，且為參考位置，白光接收器2接收照射到芹菜4表面反射回來的光，作為測試光源與反射關系數；

初始種植芹菜4邊緣部分的光只有種植板的反射光，白光接收器2接收后通過類比轉數位模塊將電壓數值轉為電壓訊號，電壓訊號通過控制模塊傳給計算機，將此設定為基礎值；

其次，測試綠光接收器3，將接收的電壓訊號輸入到選擇模塊，再通過類比轉數位傳送至計算機記錄；綠光接收器3的數值每天測試一次，根據芹菜4種植面積和光源面板適當調整；

計算機比較白光接收器2與綠光接收器3的電壓值，判斷芹菜4的生長高度并適度調整led燈的pwm，再通過計算機傳送到pwm調光模塊控制相對應的led燈的光強和光質比。

通過該系統對芹菜4不同生長時期生長高度的監測，可獲得芹菜4生長時期每天、每個點的精準高度，對每一個點都可以智能調控，對光強和光質的調節更加精準，使植物能夠更好地生長發育，提高生產。