[发明专利]一种基于智能切换的动植物照明装置及方法

说明书

本发明提供一种基于智能切换的动植物照明装置及方法，包含光照射部、光调节部和光控制部，其中，光调节部能够基于所述光控制部的指令对光照射部在位置、角度或光环境要素进行调节，使光照射部能够对照射植物发射不同角度、不同位置、不同光环境要素的人工光线以满足植物光控发育过程中所需的光信号，其中，所述光环境要素包含光辐射强度、光谱、光周期和光的时间/空间分布。

技术领域

本发明涉及生物照明系统领域，尤其是一种基于智能切换的动植物照明装置及方法。

背景技术

植物工厂(Plant Factory)的概念最早是由日本提出来的。根据日本植物工厂学会的解释，植物工厂是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的系统，即是利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO₂浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生育不受或很少受自然条件制约的省力型生产。早期的植物工厂建设规模小，主要局限在实验室内，且种植作物品种单一，采用人工气候室进行控制，运行成本较高。20世纪70年代初至80年代中期，植物工厂开始发展起来，许多国家如美国、日本、英国、挪威、希腊、利比亚等企业都纷纷投入巨资，与科研机构联手研发关键技术。这时候的植物工厂应用范围比较广，自动化控制系统逐渐完善，示范效果开始。

早期的植物工厂采用的固定的单色光源配置室内植物光照环境，但很快，光照成本成为了一种影响植物成本的重要影响因素，直至今日，光照成本依然是植物工厂运行过程中的重要监控指标，人们需要在光照供给和光照成本之间做出平衡，以维持植物工厂的盈利。1961年，LED等被发明出来，其具有能耗低、发光效率高、发热低、波长专一、光色纯正等光电优势。随着LED技术的不断进步，节能型植物专用LED光源日益普及。

对于植物给光的调整，公开号为CN208211122U的中国专利提供了一种调整光源距离的植物培养箱，LED灯板上嵌有n个LED灯，透镜板上设有n个涅菲尔透镜，n个LED灯分别与n个涅菲尔透镜一一正对；用于栽种植物的定植板盖合在箱体的顶部开口处，箱体内装有培养液，超声波雾化器用于将培养液雾化并喷散在箱体内部，四根支撑柱分别固定在箱体顶部开口的四角处，支撑柱上设有支撑组件，给光机构能够放置于四组支撑组件上，LED灯发出的光经过涅菲尔透镜直接照射在植物上。该装置通过调整光距进行植物给光的优化。公开号为CN112352574A的中国专利公开一种植物分生育阶段给光提质增效的方法，通过在植物生长的前期和后期，以红蓝光作为主体光对植物进行周期性光照；在植物生长前期添加远红光以增加叶片面积，提高植物的光能截获量；在植物生长后期添加绿光，以提高植物群落内部的光合效率，提高产量，并预防叶片黄化和烂叶发生。该方法通过配合植物的生长周期进行光谱系的调整。但上述给光方案均需要通过实验性操作。在实验性操作确定了最优给光方案后给光系统通过预设条件进行光线变化的操作。如公开号为CN111528094A的中国专利公开了一种间断式给光的植物组织培养设备，包括隔热箱，所述隔热箱内固定安装有灯具，所述灯具包括壳体和灯管，所述壳体的一端嵌设有导电片并转动套接有导热块，所述导热块内竖直开设有转槽和圆槽，且转槽与圆槽共轴，所述转槽内滚动设置有多个配重球和膨胀球，所述圆槽内设有盘簧，所述盘簧靠近圆槽槽壁的一端与圆槽固定相连，所述盘簧远离圆槽槽壁的一端固定连接有固定杆。为了适应大多数植物的给光，采用间断式给光方案从而满足了长日照、短日照或其他特殊需求的植物的光照要求，但无法达到个性化针对单一物种的给光需求。

植物的给光方案大多基于实验性证实后进行设计，本发明通过分子水平的亲缘分析，得到给光方案的优选答案，从而使给光装置能够为单一物种的植物提供相对优越的给光方案。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容