LED不同光照模式植物培养系统的研制

影响植物生长发育的光环境主要包括光质、光强、光周期3个因素,为了更加深入研究植物实际生长周期所需要的光照总量及其对光谱的响应,设计了一种基于LED不同光照模式的植物培养系统,该系统主要包括LED灯具设计及光温检测控制系统和植物水培生长装置。结果表明,该系统不仅光照分布均匀,且光环境因子和温度参数简易可控;既可对植物生长所需光环境因子和温度进行灵活设置,又能为探索植物在不同生长阶段的最优光照模式的设定方式及调控策略提供依据。     

LED光源在植物工厂中的应用

LED光源作为第四代新型半导体固态冷光源,具有光质纯、光效高、波长类型丰富、光强与光质可调控及节能、环保、寿命长等优点,在人工光植物工厂光环境调控和太阳光植物工厂人工补光方面具有广泛的应用前景。文章阐述了植物工厂和LED光源的特性及优点,介绍了LED光源在植物工厂补光、光环境调控中的应用,并对LED光源在植物工厂中的应用前景进行了展望。     

育苗温室幼苗生长调节光照调控系统的设计

针对光照光质、光照强度以及光照时间对幼苗生长发育的影响,提出结合幼苗不同生长阶段、特定光质补光与定时长定量决策的精确补光方法,设计了依据作物生长阶段、生长状态以及培育目标自适应精确补光的光照调控算法。以单片机为控制器,设计了光质可调、可定时定量的LED精确光照调控系统,可根据幼苗生长阶段、生长状态,结合幼苗形态调整补光决策确定补光光质光量和时长,通过PWM调整LED输出光质光强。测试试验结果表明,该系统可满足作物不同生长阶段对不同光质光量的需求,并可根据不同培育目标、不同生长状态,及时调整补光策略。该系统的自适应光质光量时长可调的特点能够满足对幼苗形态调节补光的需求,相对传统光源改善了光照环境,提高了能源利用率。     

基于光质配比的智能植物补光试验研究

基于不同光质配比对植物生长有不同的生理意义,对LED智能植物补光灯进行研究,提出了可以"一灯多用"的光质配比补光方法.补光灯以FPGA为控制器,选用RGB-LED灯珠为补光灯源,通过光强传感器采集光强值,当与预设值不符时,调用补光配比方案库内与植物种类对应的补光信号,通过三路恒流驱动电路分别控制R、G、B 3个发光芯片的P WM占空比,以实现光谱可调、光质配比可调的智能补光.通过红蓝光2:1配比光照为生菜种子补光的萌发试验,发现种子萌发数显著高于对照组(P<0.05).此智能补光灯成本低,设计简单,调光比例精确,基本可满足植物对光的需求,极具实用价值.     

基于LED光源优势的植物工厂光照策略探讨

LED是半导体固态电光源,具有节能、光效高、寿命长、响应快、环保、体积小和坚固耐用等众多传统光源无法比拟的光电优势,更兼具按需调制光谱、智能控制和冷光源等在植物工厂应用中的独特优势,被誉为人工光植物工厂的理想光源。LED光源所提供的光环境(光质和光强及其持续时长)及其时间转换智能可控的特性赋予了LED在植物工厂中应用的诱人潜力和广阔前景。因此,LED光源植物工厂具备调控智慧生产光环境的能力,通常可以在纳米波长光质、PPFD基本单位光强和分钟尺度时长等方面对光环境进行管控,也可实现内涵丰富的连续光照、间歇光照和交替光照等特殊光照模式及其集成应用。对植物工厂光照策略的制定,应针对各种植物种类及品种构建出集成了多种光照模式的光照策略,实现提高植物生产力和植物工厂生产效率的光调控目标。因此,应加强对各种光照模式植物生理效应和能耗的研究和评价,筛选出基于植物种类或品种的适宜集成机制,以获得高效节能的植物工厂光照策略。     

基于LabVIEW的智能LED植物补光照明系统设计

基于植物对光和温湿度的需求,系统利用RRGB芯片配光设计开发了LED光源模块,若干个光源模块组成LED阵列平面光源模组,基于Lab VIEW的上位机与控制器相结合的系统实现对温室或园艺植物的智能补光照明。控制器实时检测红绿蓝三色波段的光量子通量密度(PFD)和温湿度值,并将检测信息显示在上位机界面,通过控制器对脉宽调制(PWM)信号进行动态调节,以保持照射到植物的红、绿、蓝PFD值随环境光照改变而保持恒定不变,实现照明系统结合环境光照的智能补光。同时,系统也实现了对温湿度阈值范围的智能调节。该智能补光照明系统根据不同植物或同一植物不同生长阶段对PFD、光质比例补光需求的不同,通过上位机设置红、绿、蓝三色波段光不同的PFD值和温湿度范围,下位机按照设置完成环境调控,既满足了植物对补光环境的要求,又大大节省了能源。     

温室大棚LED智能补光自适应控制系统

为了促进温室大棚内作物在适宜和充足的光照环境下生长,采用LED技术设计了温室大棚智能补光自适应控制系统,系统主要由补光区控制节点、数据集中管理服务器和农户智能手机组成。补光区控制节点基于嵌入式处理LPC2129设计,利用光感器件采集红/蓝光强信息,并根据数据集中管理服务器上的农业专家系统的指导,输出不同占空比的PWM信号给LED,将光强自适应调整到合适状态。同时,农户可通过智能手机登陆数据集中管理服务器查看温室大棚内的光照和设备运行状态等信息,实现了对温室大棚的远程管理。通过番茄对比试验结果表明,设计的LED智能补光系统对温室内光照控制精准,比固定光强LED补光和未补光的产量分别提高了10.73%和38.47%,而消耗的电量则比固定LED补光方式降低了38.5%。     

冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响

[目的]研究冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响。[方法]以南方红豆杉为材料,利用LED补充光照设置不同补光强度(1 000、3 000、5 000和7 000 lx),研究冬季LED补充光照对红豆杉生长发育的影响。[结果]3 000～5 000 lx范围内的LED补光条件能较好地促进了红豆杉的生长,1 000 lx以下补光影响不大,超过5 000 lx,影响也变小;在LED植物生长灯下只需约126 lx的光强就可达到红豆杉植株在自然光(光强约为1 257 lx)下的净光合速率。[结论]LED植物生长灯作为一种新型光源,可以使植物在较低的蒸腾速率下取得较高的净光合速率。     

LED植物工厂光质生物学研究与应用现状

植物工厂是设施园艺发展的必然趋势和高级阶段,其本质优势在于包括人工光照明在内所有生产要素可实现智能控制。LED光源是植物工厂应用的优选光源,可提供植物生理有效辐射范围内所有波长的光质,丰富了光生物学内涵,LED光源研发与应用催生了光生物学的分支即光质生物学学科。LED植物工厂是植物光质生物学研究与应用的理想场所和设施类型,植物光质生物学研究及LED光环境调控具有提高植物工厂植物产品产量与品质的重大应用价值,LED植物工厂产业的可持续发展有待于植物光质生物学的深入揭示。总结了LED植物工厂光质生物学的定义、内涵,并着重阐明了红蓝光替代全光谱的充要性、红蓝光质比优化、红蓝光连续光照、UV-LED光质生物学和昼夜节律等重点方向国内外研究与应用新动态,指出了未来LED植物工厂植物光质生物学研发与应用重点。     

基于并行粒子群算法的LED植物最优补光系统设计

针对发光二极管(light emitting diode,简称LED)植物光照分布不均匀的问题,设计基于并行粒子群算法的温室LED植物最优补光系统,系统提出利用STC89C51单片机与BH1750FVI光照度传感器模块的结合实现光照度数据的检测与采集;根据专家系统及并行粒子群算法推算出最优补光量及补光位置;采用PT4115降压恒流源驱动LED灯组工作的方法实现温室中植物光照度的实时监测及最优补光。结果表明,应用并行粒子群算法寻找LED补光最优位置方法是可行的,同时方便用户合理补光,减少补光不均匀对植物生长造成的不良影响。     

植物工厂补光照明方法现状与趋势

植物工厂的主要特征之一就是利用全人工光源实现光环境的智能控制。基于植物生长发育合理需求的电光源产品及其智能光控设备的研发与应用是今后植物工厂及栽培方法革新的核心内容。本文阐述了植物工厂中常见的补光照明方法的特性与优点,介绍了典型作物补光系统的设计思路,并对LED光源在植物工厂中的应用发展前景进行趋势分析。     

LED补光系统对设施园艺作物的影响

光照是影响设施园艺作物生长发育的主要生态因子之一,设施栽培中光照不足会严重影响园艺作物的生长和发育,LED等人工补光系统可按照植物对光照的需求对作物生长环境进行调控,与传统光源相比,LED补光系统以其高效节能、方便可控等优点而被广泛应用,但是LED补光系统的实施存在一定的问题,限制了在中国发展。本文通过介绍LED补光系统的特点与国内外的发展现状,总结LED补光系统对设施园艺作物形态特征、光合特性、成花过程、果实品质及相应的分子调控机制的影响,阐述LED补光系统现有的不足,并展望未来的发展方向,旨在为LED补光系统在设施园艺上的应用提供借鉴与参考。     

LED夜间补光对生菜形态特征和营养品质的影响

为了探索温室生菜生产新的光照模式,采用蓝光(波长442 nm)、绿光(波长520 nm)和红光(波长627 nm)3种LED光质进行夜间(18:00~24:00)补光[光强10~15μmol/(m~2·s)],以夜间不补光处理为对照(CK),研究了不同LED光质夜间补光对生菜生长和营养品质的影响。结果表明:不同LED光质夜间补光处理对生菜生长和营养品质的影响不同。其中,蓝光处理可显著增加生菜的叶片数量和全株干重,显著提高生菜的可溶性糖、游离氨基酸和Vc含量;红光处理可显著提高生菜的全株干重和可溶性糖含量;绿光处理可显著增加生菜的叶片数量,但显著降低叶片的可溶性糖和Vc含量。在实际生产中,首选蓝光进行夜间补光,其次是红光,不建议选用绿光。     

光纤式阳光导入系统应用在多层无土栽培工厂的创新研究

光纤式阳光导入系统是太阳能利用和光纤照明的有机结合,是一种冷光照明,具有波长类型丰富,能隔除红外线和紫外线辐射,能将太阳光引入植物工厂替代植物工厂电灯照明,在植物工厂的光环境调控中有极大意义。文章论述了光纤照明应用于植物的实现方式,介绍了太阳光追踪装置,太阳光导入装置、传导光的装置、光纤耦合装置、放射装置、储光装置、led补光装置。介绍了光环境控制技术和光源的特点,并结合工厂的光照介绍了可生产的优质农作物的全光谱光纤灯光源特性。使植物在各生长阶段具有最佳光照,以实现节能,环保,高效利用阳光的目的。在全球能源危机,耕地面积减少的背景下,依靠安全清洁太阳光为人类提供一个可行的解决途径。     

非24小时光周期对生菜生长的影响

LED是发光二板管(light emitting diode)的简称,具有能耗低、寿命长、体积小、重量轻、发热量少等重要特点,而且LED发出的光线波长范围狭窄,可通过组合提供与植物光合成和光形态建成所需波长一致的光谱,从而满足植物生长需要。很多研究者针对不同LED光照波长对植物的影响进行了大量研究,为推动LED在农业生产中的应用起到了推动作用。该文则以植物生物钟为切入点,指出可利用LED来调控植物生物钟,从而达到增加产量的目的。该研究对进一步拓宽LED的应用范围,提高LED的利用效率有非常重要的意义。     

基于LoRa的温室智能补光系统研制

由于天气的影响,温室作物面临着光照不足、时间短且不均匀的问题,针对此现象研制了温室智能补光系统。该系统包括环境因子的采集器与控制LED亮度的补光器2个部分,均采用高速、低功耗的STM32核心处理器,利用LoRa无线网络实现采集器与补光器之间的数据传输。系统获取光照、温度、CO_2环境等数据,并依据基于遗传学算法优化后的温室作物补光数学模型和作物所需最佳红蓝光阈值,对温室内的作物自动补光;补光器采用节能且使用寿命长的红蓝灯相结合的LED点阵。试验结果表明,本系统可以实现实时监测环境因子并获取环境数据,实现温室内的自动化补光,具有实用价值。     

集装箱植物工厂技术的应用

集装箱植物工厂是一种自动化程度高、不受外界环境限制的微型植物工厂。本文介绍了集装箱植物工厂的外部结构、栽培系统、补光系统、环境控制系统、智能控制系统和远程操作系统,并通过2茬的生产测试,2种叶菜品种生长周期均比日光温室作业短,单株产量比日光温室作业高、生长速度快,生长性能更加稳定。     

植物工厂LED照明控制系统设计与研究

植物工厂LED照明控制系统涉及到多路LED独立控制、大功率白光LED的恒流驱动、ECU单元和系统控制的设计,以及监测电路与单元通信等技术问题.本文分别对大功率LED驱动和光谱特性、不同波长LED分控点亮和系统控制、现场通信技术进行了研究.在设计过程中完成了大功率LED驱动电路亮度可调、LED光色调整以及散热检测调试和验证,并以此构成了植物工厂LED照明控制系统的基本单元.在单元的通信接口和优先权限设定之后,组成了较为理想的现场可控光照系统.结果表明,经过系统控制设计的LED光源不仅节能、环保.而且由于LED的亮度、色温、光谱的可控制性满足了植物工厂的需要.     

太阳能光伏大棚 种菜发电效益佳

正山东省即墨市普东镇投资2000余万元,建起6座光伏生态农业大棚,棚顶安装薄膜太阳能电池板,并将蔬菜生长所需的红光引入大棚。棚内建有LED纳米补光系统,阴雨、夜晚等光照不足时可为蔬菜提供足够光照,从而缩短蔬菜生长周期,     

高压钠灯与LED灯在植物补光中的应用特性分析

随着现代农业的高速发展,温室大棚、植物工厂、智慧农业等新型现代农业已经逐渐兴起,光作为植物生长必不可少的重要环境因素,植物补光已经变得越来越普遍。高压钠灯和LED植物灯是目前比较常用的植物补光灯,本文主要对比分析高压钠灯和LED植物灯的功能特性,选择出更适用于现代农业植物补光的植物补光灯。