[发明专利]一种生物生长补光控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及照明技术领域、植物栽培和动物饲养领域。

背景技术

光对生物具有促进生长发育的作用。不同的生物对光的需求不同，同一个生物体在生长的不同阶段对光的需求也不同，不同阶段对不同波长的光有不同的变化要求，如红光能促进甘薯的生长，但却抑制葡萄的生长；在鸭子出栏期给予16小时综合光照能改善肉质。

00107943.3描述了为植物生长而设计的特定光谱波长的植物灯，植物灯由特定波长红、蓝组成按照一定设计组成。该专利要求的是照明部分的光电组成。

200720171735.6描述了由导热板、基座、风扇和电源构成的LED植物灯。该专利要求的是灯的构造和组成。

200810110494.3描述了一种太阳能驱动的植物生长灯，包括太阳能电池组件、蓄电池、充放电控制电路、LED光源板。该装置由太阳能光伏发电系统蓄积的直流电驱动。

这些专利解决的是可调光光源设计问题，没有解决如何控制的问题。例如，设备何种方式自动运行，自动运行的参数是什么，参数如何获取。这样的植物生长灯虽然能够发出特定波长的光，但它功能过于简单，远远不能满足不同的生物和生物体的不同阶级对光的千变万化需求。

94235873.2描述了模拟日照的照明设备，它由单片机、控制电路和UPS电源构成，软件具有万年历功能实现对日照的模拟。生物对光的需求不等于自然太阳光，有其自身的特点，补光的目的就是更高效率的补充自然光所欠缺的光特性，如，研究表明在麻类植物的收获期若采用8小时照明和10小时黑暗的增强补红光方式能催进高产，这种增强补红光和8:10的光周期自然界是不可能出现的，其设备也无法实现。

200910258258.0描述了一种用LED可调光进行微藻培养实验用的装置及其用该装置培养微藻的方法。在装置的箱体内部上半部有各色LED发光组件，下半部分由日光组件。LED与单片机连接，采用PWM控制多LED发光采用手动和自动控制。该装置适用于微藻培养，设备不通用。

补光设备只有批量研发、制造和销售才能发挥规模效应，而补光需求确实千变万化，这之间的矛盾是目前所有的设计都无法解决的。手工方式操作虽然可以根据应用实现粗略补光需求，但这要求每个设备使用者了解生物补光特征。同时，生物科研人员的生物补光特征研究结果无法被推广应用。另外，目前设计也没有解决生物生长高度变化直接影响生物补光效果的问题。

发明内容

本发明是一种生物生长补光控制方法和系统。本发明是从生物生长对补光的需求角度设计照明设备，为了实现设备通用化，将补光设备和光的需求描述分离：生物生长光特征参数表归纳和抽象了千差万别的生物补光，生物科研人员根据特定生物特点独立于设备编制参数表，用户将特征参数表下载到补光设备中即可自动输出定义的光。

系统组成

如图1所示，本发明包括可调光光源部分、高度调节部分、智能控制部分、特征参数表下载部分四个实体部分和一个生物生长光特征参数表。

1.可调光光源部分。

这部分由LED灯芯模块，调光电源组成。相同波长的LED灯芯组成模块，由支持调光的电源独立供电和调光控制。不同波长的LED灯芯模块物理放置位置上相互混合达到配光均匀的目的。调光电源根据智能控制部分的调光信号控制LED灯芯模块。

2.高度调节部分。

这部分是一个可升降的高度调节装置，它是为了满足随着植物和动物的生长而提供设备中LED灯芯模块的高度。它根据智能控制部分的高度信号控制设备的高度。设备安装时的起始高度通过人机接口输入设备。

3.智能控制部分

这部分物理实体是中央处理单元和存储单元。逻辑上分为统计照明时间模块和生物生长光特征参数表执行模块。照明时间模块能够精准的统计出照明设备照明运行时间，并存储在存储单元中。生物生长光特征参数表执行模块能够根据生物生长光特征参数表控制可调光光源部分和高度调节部分。

4.特征参数表下载部分

这部分建立在通信部件的基础上，通过通信部件将生物生长光特征参数表全部或一部分传递给智能控制部分。设备对通信部件没有要求。例如，独立运行的设备可以通过232通信端口将参数表下载到存储单元中。又例如，组网运行的设备可以通过无线通信端口实时将参数表下载到存储单元中。

5.生物生长光特征参数表