[发明专利]一种基于日累积光照量的植物补光控制方法与系统

说明书

本发明属于园艺环境控制技术领域，具体公开了一种基于日累积光照量的植物补光控制方法与系统。所述方法根据植物所需的日累积光照量和光照时间计算平均每小时所需的时累积光照量；并于日出后开始监测植物冠层的光照强度，计算各时段及其之前所有时段内植物所需的时累积光照量之和与实际接受的时累积光照量之和，依据二者差异判断是否需要补光并计算补光时长。本发明所述方法可以有效确保植物获得正常生长所需的光照量，同时保证补充的人工光照能被植物高效利用。本发明还同时提供了一种基于日累积光照量的植物补光控制系统，可以有效地降低补光运行成本，提高补光经济效益。

技术领域

本发明属于园艺环境控制技术领域，具体涉及一种基于日累积光照量的植物补光控制方法与系统。

背景技术

在冬季和早春的低温弱光条件下，设施生产中常采用LED灯、高压钠灯等人工光源进行补光调控，从而促进植物光合产物的积累，提高设施植物产量和品质。园艺设施内部的自然光照环境随天气和时间等因素变化较大，惯常使用的固定光照强度式定时调控补光灯的补光方法较为粗放，不易控制设施内的累积光照量(光照强度×光照时间)，累积光照量过少时难以有效满足植物生长需光量，累积光照量过多时又产生不必要的能耗，降低补光经济效益。根据植物光照需求采用智能化控制策略进行科学合理补光是提高补光经济效益的重要途径。

公开号为CN103987170A的中国专利申请公开了一种基于生长模型的设施番茄补光调控方法与系统，当光照强度低于番茄所处温度和二氧化碳条件下的光饱和点时，采用LED光源进行补光，直至光照强度达到番茄叶片的光饱和点。公开号为CN107291126A的中国专利申请公开了一种基于作物需求的设施补光控制方法与系统，通过建立作物在不同温度和二氧化碳浓度条件下的需光模型，预测作物最大光合速率对应的光照强度值，计算作物需要的补光强度，采用PWM数字调光实时反馈控制LED光源的光照强度。上述两种方法中的最优光饱和点和最大光合速率不仅与作物生长阶段、温度和二氧化碳有关，还与品种、相对湿度、营养状况等多种因素有关，运用构建的最优光饱和点模型和最大光合速率模型进行补光调控的难度较大；而且采用人工光源补光使作物冠层光照强度达到光饱和点即光合速率最大时，作物对补充光的光能利用效率极低，会造成能源的大量浪费。

公开号为CN104488582A的中国专利申请公开了一种温室植物动态补光控制方法，当植物的实际荧光参数不在预设的阈值区间内时，根据实际荧光参数控制LED光源的光照强度和光质进行补光。虽然叶绿素荧光参数受光照强度和光质的影响，但难以通过叶绿素荧光参数推断植物需要的光照强度和光质，且叶绿素荧光参数测量的光合电子传递状况不能代表光合作用固定CO₂的实际效率或实际的光合效率。公开号为CN107404787A的中国专利申请公开了一种基于实际光合效率的LED补光控制系统及控制方法，通过PWM数字调光实时调节LED补光灯的亮度，进而调控植物叶片的PSⅡ实际光化学效率，使其保持在设定值，实现在保证光合速率的前提下使植物对光照的利用率达到最大。但是叶片的PSⅡ实际光化学效率不仅与光照强度有关，还受温湿度、叶片营养状况等许多因素影响，单纯依靠光照强度调节PSⅡ实际光化学效率的效果有待考究。不仅如此，上述补光控制方法涉及到的光合速率和光量子利用效率检测属于实验室级别的精密测量，不能实现动态无损检测，且所需的信息采集装置价格昂贵，难以应用在生产现场进行补光控制。实时控制光照强度需要复杂的光照强度调节装置和特定类型的补光灯，极大地增加了补光系统的复杂性和成本，降低了系统的可靠性和通用性，加大了推广应用难度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于日累积光照量的植物补光控制方法与系统，所述方法和系统可在确保植物获得正常生长所需的光照量的前提下，同时保证补充的人工光照能被植物高效利用，避免了能源的浪费，也无需昂贵设备进行精密检测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种基于日累积光照量的植物补光控制方法，包括：