[发明专利]用于确定植物的生长状态的方法和系统

说明书

本发明涉及用于确定含有叶绿素的植物的生长状态的方法，该方法包括以下步骤：用包括光强度调制分量(205、206、207、208)的输入光照射植物(102)；检测从植物发出的光；确定(S702)植物周围的偏移光强度(204)，该偏移光强度是输入光的静态分量；确定(S718)输入光和检测到的光之间的相位和增益，基于输入光和检测到的光之间的预定关系以及相位和增益，确定(S720)植物的生长状态。本发明还涉及相应的系统和计算机程序产品。

技术领域

本发明涉及用于确定含有叶绿素的植物的生长状态的方法和系统。

发明背景

在例如温室中的人工照明和补充照明通常涉及对照射系统的使用以用于刺激植物生长，该照射系统包括多个高功率光源。可包括具有不同光谱并提供对生长刺激的不同影响的不同类型的光源，诸如基于金属卤化物(MH)或包括高压钠(HPS)的高强度放电(HID)的光源。使用基于金属卤化物的照明通常会促进较短的、茂密的生长；而相比之下，基于高压钠的照明通常倾向于产生较高和伸展的植物。因此，不同类型的光源可导致植物的不同的最终生长结果，这反映了在用人工照明精确控制植物生长方面的挑战。

近来，在增加发光二极管(LED)的亮度方面取得了很大进展。因此，LED已经变得足够明亮且不昂贵以还用于例如在温室环境中进行人工照明，另外提供了发出具有可调光谱和强度偏移的光的可能性。通过混合不同颜色的LED并调整其各自的强度，可获得所需的光谱。可调整的照明系统通常包括许多原色，例如三原色红、绿和蓝。生成的光的光谱由所使用的LED的颜色以及来自不同颜色的LED的光的强度的混合比来确定。因此，可单独控制基于LED的照射系统的每个LED，使得可方便地调整整体发出的光的光谱。另外，LED可以以高速率接通和断开，并以宽带宽提供了产生明确定义的光波形式和信号的可能性。此外，通过使用LED，可降低能量消耗，很好地符合当前环境趋势的要求。另外，使用基于LED的照射系统使光源生成的热量最小化，这特别适合于期望温度控制的环境。在WO2008118080中公开了基于LED的照射系统的示例，其包括可通信地耦合到处理器的光传感器，其中处理器实现了通过调整由照射系统发出的光谱来调节和改善植物生长和属性的控制算法。

文献WO2008118080示出了与在温室环境中的人工照明有关的有前途的方法。然而，仍期望的是进一步优化人工照明系统，以能够改进植物的生长过程，特别是改进植物的诊断以及在确定布置在温室环境中的植物的生长状态方面的准确性。例如，将希望减少用于确定植物生长状态的从植物发出的检测到的光(例如，荧光信号)的绝对电平的重要性。例如，这可减少从植物到传感器的距离的影响或叶面积对所述确定的影响。

已知技术的其它示例包括FLIDAR、t-LIDAR和JIP测试。这些技术存在以上的缺陷中的至少一些。此外，这些技术通常依赖于对从黑暗适应状态开始的植物的瞬态响应进行评估，这使评估对于现场测试而言相当复杂并且不适于温室应用。这样的技术的示例在STRASSER等人于2004年在Advances in photosynthesis and respiration中的第19卷第321-362页ISSN 1572-0233的“Analysis of the chlorophyll a fluorescencetransient”中被公开。然而，根据上述内容，将期望的是进一步改进生长状态评估，特别是减少其中执行评估的环境的影响。

发明概述

根据本发明的第一方面，上述至少部分地通过用于确定含有叶绿素的植物的生长状态的方法得以缓解，该方法包括以下步骤：

用包括光强度调制分量的输入光照射植物；

检测从植物发出的光；

确定植物周围的偏移光强度，该偏移光强度是输入光的静态分量；

确定输入光和检测到的光之间的相位和增益，

基于输入光和检测到的光之间的预定关系以及相位和增益，确定植物的生长状态。