基于作物光照需求的温室光调控系统

针对传统的温室光照环境控制方法粗糙、易造成作物光照不足及能源浪费的问题,考虑作物生长对光照的需求,基于光合速率模型,分析环境温度对作物生长光照需求的影响,推导创建了温室补光模型;同时,应用无线通讯技术设计了一个基于作物光照需求的温室光环境远程控制系统,介绍了系统的软硬件结构;最后,针对秋冬季节温室环境在1天内的实际变化情况,对系统的光照调控方法进行验证。结果表明:该方法能够根据环境的实时变化采取不同的光照控制措施,既满足作物生长的需求,又能更有效地利用能源。     

温室人工补光技术在北京市昌平区的应用与发展

光是作物生长发育的重要环境因子，作物进行光合作用离不开光照，光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。普及应用人工补光技术，科学配置补光设施，将提高作物产量和农民收入，促进北京市昌平区温室产业的发展。     

基于模糊控制的温室大棚光照度测控系统设计

光照度是温室大棚作物生长发育的核心要素,其直接影响植物光合作用的速率与效率。文章以温室大棚常见作物——西红柿的光照需求为例,在充分研究光照强度对西红柿生长特性影响的基础上,设计了一种基于模糊控制的温室大棚光照度测控系统。该系统可以实现对温室大棚光照度信息的实时监测和无线传输,并利用模糊控制算法对信息进行运算处理,实现对遮阳装置或者补光装置的智能控制,从而达到自动调光目的。     

基于光环境校正的便携作物叶绿素检测仪设计

为快速获取作物的生长状态信息及时指导农业生产,基于作物生理生化光谱学响应机理,设计了基于光环境校正的便携作物叶绿素检测装置。装置测量以610、680、730、760、810、860nm为中心,20nm带宽的反射光谱以及环境光照光谱数据,计算植被指数并预测植物叶绿素含量,在环境光照强度较差时使用主动补光灯进行补光,并对补光条件下环境光照强度进行校正。实验表明GPS定位在纬度最大漂移为6.2m、经度最大漂移为4.9m;光谱传感器6个波段的光强响应与照度计测量值之间的决定系数均超过0.99;标定的2块光谱传感器的匹配系数在610nm和860nm波段分别为0.743、1.035。建立了610nm和860nm波段补光强度与测量距离间的拟合模型用于光环境校正;使用无纺布进行了叶绿素梯度实验,建立了植被指数NDVI与植物叶绿素含量的数学模型,在较差光环境条件下不进行补光的模型决定系数为0.685,补光并进行校正情况下模型决定系数为0.965。     

蓝莓种植环境自适应光照调控系统设计

针对蓝莓种植环境光照调节耗力和效率低的问题,研制了蓝莓种植环境的自适应光照系统。该系统包括下位机和上位机两部分,下位机以STM32单片机为核心,通过BH1750光照传感器检测光照强度,其检测范围能达到1～65 535 Lx,根据外界环境的光自适应地改变输出,并以PID算法调整输出PWM信号,从而驱动大功率LED照明器实现补光;上位机是运行在Labview平台中开发的监测软件,可实时显示光照强度值并进行相关数据统计和曲线描绘。试验证明,系统能满足长时间低功耗运行的要求,并对蓝莓的生长起到促进作用,可为其他作物的动态补光提供技术参考。      

基于单片机的可调光质LED大棚蔬菜补光系统设计

针对北方冬季大棚蔬菜光照不足的问题,提出红色和蓝色LED的R/B配比可调的补光方法,并设计了基于单片机的能适应不同蔬菜生长需要的LED自动补光系统,系统可根据大棚内的光照强度自动开启,通过调整PWM信号的占空比调节LED的R/B配比,可满足多种蔬菜的生长需要。实验结果表明,该补光系统能促进大棚蔬菜的生长。     

基于LED的设施农业智能补光系统

光是植物生长过程中不可或缺的因素之一,人工补光可有效提高植物光合作用,促进农作物增产增收。现有LED补光系统在环境适宜性监测、光源控制和植物不同阶段需光量差异性考虑不足,造成红蓝光补光不足和补光过度并存。针对以上问题提出了一种设施农业智能补光系统,支持定义植物不同生长阶段的需光量,采用STC12C5A60S2单片机实时监测设施内环境温度和光强,并通过PWM信号控制红、蓝光LED补光灯亮度实现作物按需定量的智能补光。该系统已初步进行试用,证明该系统稳定可靠,可有效实现定量精确补光。     

基于叶绿素荧光传感器的植物LED补光测控系统

针对目前温室植物补光无法针对植物生长状况实时反馈控制的问题,以LED补光系统为基础,设计了基于FluorMonitor叶绿素荧光传感器的植物补光测控系统。通过SDI-12和MODBUS通信协议实现对叶绿素荧光参数和光温参数的采集;并根据叶绿素荧光参数F_t、F_m、光化学量子效率Yield的测量流程和采集周期,设计了自动采集模式和手动采集模式;通过PWM调光模块的设计,完成对LED发光强度的精确调控;通过设计人机接口,实现了对光温参数和叶绿素荧光参数的显示和人机交互操作。以生菜为研究对象,进行了不同调光方式的补光调控试验,试验结果表明,基于叶绿素荧光的LED补光控制系统可以实现对光强、ETR和Yield的稳定控制,增加生菜对光能的利用效率,实现了基于作物生理信息的反馈控制。     

基于叶绿素荧光参数的LED动态补光方法的研究

通过分析现有的自动调光方式,研究一种新的补光方法—双线间接调光法,并以完成此方法为基础设计了动态补光系统。该系统分上下两个控制系统:下级以单片机为核心,PWM为控制方法,通过传感器测量光照强度直接调节LED输出光强;上级以上位机为控制核心,通过MINI-PAM测量植物的叶绿素荧光参数来调节下级单片机中的光照阈值,从而间接控制LED输出光强。应用该系统对番茄苗期的生长状态进行测试和对照实验,取得了良好的效果。     

考虑作物安全性的多能互补温室低碳控制方法

多能互补农业温室系统需深入考虑作物安全生长的环境条件,从而优化调控多源设备功率,实现系统的经济、低碳运行。为此,本文提出了一种考虑作物安全性的多能互补温室低碳控制方法。首先,构建含电、气、热农业温室综合能源系统的供能架构,建立各农业设备功率模型,阐明能量流和功率耦合设备的能量转换机制;然后,研究农作物生长的光照、温度、供水的安全边界条件,提出作物的日光照量与小时光照量合理范围、室内恒温的供热功率范围、科学供水的用电功率范围与用电时间范围,并采用数学模型详细描述;再者,提出电、气、热碳排放核算指标,建立综合运行成本和碳排放成本最低的功率优化控制模型,采用粒子群算法求解,得到优化用能方案;最后,通过算例仿真验证了所提方法的可行性和有效性。