一種生物生長補光控制方法和系統的製作方法
2023-10-09 14:17:04 1
專利名稱：一種生物生長補光控制方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及照明技術領域、植物栽培和動物飼養領域。
背景技術：
光對生物具有促進生長發育的作用。不同的生物對光的需求不同，同一個生物體在生長的不同階段對光的需求也不同，不同階段對不同波長的光有不同的變化要求，如紅光能促進甘薯的生長，但卻抑制葡萄的生長；在鴨子出欄期給予16小時綜合光照能改善肉質。00107943. 3描述了為植物生長而設計的特定光譜波長的植物燈，植物燈由特定波長紅、藍組成按照一定設計組成。該專利要求的是照明部分的光電組成。200720171735. 6描述了由導熱板、基座、風扇和電源構成的LED植物燈。該專利要求的是燈的構造和組成。200810110494. 3描述了一種太陽能驅動的植物生長燈，包括太陽能電池組件、蓄電池、充放電控制電路、LED光源板。該裝置由太陽能光伏發電系統蓄積的直流電驅動。這些專利解決的是可調光光源設計問題，沒有解決如何控制的問題。例如，設備何種方式自動運行，自動運行的參數是什麼，參數如何獲取。這樣的植物生長燈雖然能夠發出特定波長的光，但它功能過於簡單，遠遠不能滿足不同的生物和生物體的不同階級對光的千變萬化需求。94235873. 2描述了模擬日照的照明設備，它由單片機、控制電路和UPS電源構成， 軟體具有萬年曆功能實現對日照的模擬。生物對光的需求不等於自然太陽光，有其自身的特點，補光的目的就是更高效率的補充自然光所欠缺的光特性，如，研究表明在麻類植物的收穫期若採用8小時照明和10小時黑暗的增強補紅光方式能催進高產，這種增強補紅光和 8:10的光周期自然界是不可能出現的，其設備也無法實現。200910258258. 0描述了一種用LED可調光進行微藻培養實驗用的裝置及其用該裝置培養微藻的方法。在裝置的箱體內部上半部有各色LED發光組件，下半部分由日光組件。LED與單片機連接，採用PWM控制多LED發光採用手動和自動控制。該裝置適用於微藻培養，設備不通用。補光設備只有批量研發、製造和銷售才能發揮規模效應，而補光需求確實千變萬化，這之間的矛盾是目前所有的設計都無法解決的。手工方式操作雖然可以根據應用實現粗略補光需求，但這要求每個設備使用者了解生物補光特徵。同時，生物科研人員的生物補光特徵研究結果無法被推廣應用。另外，目前設計也沒有解決生物生長高度變化直接影響生物補光效果的問題。
發明內容
本發明是一種生物生長補光控制方法和系統。本發明是從生物生長對補光的需求角度設計照明設備，為了實現設備通用化，將補光設備和光的需求描述分離生物生長光特徵參數表歸納和抽象了千差萬別的生物補光，生物科研人員根據特定生物特點獨立於設備編制參數表，用戶將特徵參數表下載到補光設備中即可自動輸出定義的光。系統組成如
圖1所示，本發明包括可調光光源部分、高度調節部分、智能控制部分、特徵參數表下載部分四個實體部分和一個生物生長光特徵參數表。1.可調光光源部分。這部分由LED燈芯模塊，調光電源組成。相同波長的LED燈芯組成模塊，由支持調光的電源獨立供電和調光控制。不同波長的LED燈芯模塊物理放置位置上相互混合達到配光均勻的目的。調光電源根據智能控制部分的調光信號控制LED燈芯模塊。2.高度調節部分。這部分是一個可升降的高度調節裝置，它是為了滿足隨著植物和動物的生長而提供設備中LED燈芯模塊的高度。它根據智能控制部分的高度信號控制設備的高度。設備安裝時的起始高度通過人機接口輸入設備。3.智能控制部分這部分物理實體是中央處理單元和存儲單元。邏輯上分為統計照明時間模塊和生物生長光特徵參數表執行模塊。照明時間模塊能夠精準的統計出照明設備照明運行時間， 並存儲在存儲單元中。生物生長光特徵參數表執行模塊能夠根據生物生長光特徵參數表控制可調光光源部分和高度調節部分。4.特徵參數表下載部分這部分建立在通信部件的基礎上，通過通信部件將生物生長光特徵參數表全部或一部分傳遞給智能控制部分。設備對通信部件沒有要求。例如，獨立運行的設備可以通過 232通信埠將參數表下載到存儲單元中。又例如，組網運行的設備可以通過無線通信埠實時將參數表下載到存儲單元中。5.生物生長光特徵參數表生物生長光特徵參數表是一個數據結構，它將各種有意義的數據組織在一張表中，這張表就是對千差萬別的生物光需求歸納與抽象。正式基於這張表的定義，才實現了生物生長補光需求的研究、補光設備研發和生產、種植和養殖操作三部分工作分離
權利要求
1.一種生物生長補光控制方法和系統，包括可調光光源部分、高度調節部分、智能控制部分、特徵參數表下載部分四個實體部分和一個生物生長光特徵參數表，其特徵在於，所述的生物生長光特徵參數表抽象地描述出所有生物光照度曲線和生物生長速度；所述的智能控制部分按生物生長光特徵參數表要求和設備參數自動計算輸出光通量， 並控制可調光光源部分和高度調節部分，實現補光；所述的智能控制部分和生物生長光特徵參數表具體值無關，生物生長光特徵參數表可任意更新，實現了設備的通用化和補光需求特殊化分離。
2.如權利1所述的設備，其特徵在於，隨著生物的高度變化而調整自身高度和輸出光通量。
3.如權利1所述的設備，其特徵在於，智能控制部分由統計照明時間模塊和生物生長光特徵參數表執行模塊組成。
4.如權利1所述的設備，其特徵在於，設備斷電再加電後能夠根據統計的照明運行時間恢復到運行的階段並繼續運行。
5.如權利1所述設備，其特徵在於，加電後按如下步驟運行1)設備加電初始化2)檢測生物生長光特徵參數表是否更新，若更新，則統計照明時間模塊將已運行時間值清零3)統計照明時間模塊從存儲單元中讀出已運行時間，生物生長光特徵參數表執行模塊計算當前的階段4)讀出生物生長光特徵參數表當前階段的參數值5)生物生長光特徵參數表執行模塊根據設備高度公式計算和調整設備高度6)生物生長光特徵參數表執行模塊根據各波長項參數值和輸出光通量公式計算各波長光通量並控制調光電源7)統計照明時間模塊更新運行時間8)總運行時間是否達到當前階段要求的總時間，若達到執行4，若未達到執行6。
6.一種描述生物生長光特徵的參數表，特徵在於，包括各個階段的生長速度、生長周期、每個所需波長的在每個周期內的定義。
7.一種描述波長周期的方法，其特徵在於描述出每個所需波長在每個周期內的周期時長、最大照度、最小照度、最小照度上升到最大照度的斜率和時長、最大照度時長、最大照度下降到最小照度的斜率和時長、最小照度時長；其形狀是廣義等邊梯形和梯形底的延長線。
全文摘要
本發明是一種生物生長補光控制方法和系統，發明涉及照明技術領域、植物栽培和動物飼養領域。系統包括可調光光源部分、高度調節部分、智能控制部分、特徵參數表下載部分四個實體部分和一個生物生長光特徵參數表，設備能夠按照隨時下載的特徵參數表自動運行。利用本發明，生物科研人員能夠獨立研究生物千變萬化的補光；設備廠家能夠批量研發、製造和銷售通用化設備；運行時，設備按照下載的研究數據自動運行。本發明提高了生物生長補光的科學性、經濟性和可推廣性。
文檔編號A01G9/20GK102164438SQ201110043168
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月23日 優先權日2011年2月23日
發明者尚雪峰 申請人:尚雪峰