[发明专利]基于多因子耦合的光环境智能调控系统方法与系统

说明书

技术领域

本发明属于精细农业技术领域，特别涉及一种基于多因子耦合的光环境智能调控方法与系统。

背景技术

目前我国设施园艺面积超过250万公顷，居世界首位，但由于温室大棚等农业设施受覆盖材料、灰尘以及结构遮光等因素的影响，设施作物缺光现象普遍存在，光照不足已成为限制其发展的重要因素。以关中地区为例，其自然光照冬季光照1701-3780以上勒克斯光照时数仅有6-7小时，多数蔬菜要求12-14小时才能达到最佳产量状态，因此整体产量和品质不高。因此，对光环境研究与调控已成为时下研究的热点。

近年来随着农业生产中温室大棚的大面积推广，市面上出现了许多专用农业补光系统，对应的控制方法也层出不穷。但是，大多数补光系统的控制方法缺乏精密性，多依靠单一的光强监测值实现补光量的控制，未考虑光质对温室作物生长的影响。即使有小部分补光系统考虑了光质对作物生长的影响，采用特定波段检测和分波段补光的方法，但也未考虑到作物生长环境中温度、光照时间等多因子间的相互关系，造成补光不足或补光过剩，影响作物生长和光能利用效率。可见，现有补光系统在光环境调控方面存在着较多的问题，未考虑环境中光温间的相互关联以及对作物光环境的影响，极大地影响了设施光环境调控的实时性和精确性。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于多因子耦合的光环境智能调控系统，充分考虑了温度、光强、光质和光照累积时间等因子间的相互关系以及对作物光环境的影响，建立光照时间优先调控模式，保证作物有效光照累积时间。其次，根据温度与不同光质间光饱和点的动态关系，设计最优的光饱和点动态控制模型，从而完成不同温度下光饱和点的动态调整，最后，根据实时光饱和点，设计支持动态参数可调的多因子耦合反馈控制模型，实现基于多因子监测结果的作物生长光环境精确调控。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于多因子耦合的光环境智能调控方法，根据当前环境内植物光照需求特性设定其光照累计时间，在累计光照的时间内，监测环境中实时的红蓝光光合有效辐射光量子通量密度（PFD）值和实时的温度值，利用温度与最适环境光强拟合，根据不同温度条件下当前植物的红蓝光光饱和点，计算红蓝光监测值和目标值之间的差值，进行按需补光，并且当温度监测值超出光合作用有效温度阈值范围时，对温度进行调整使其在该范围内。

当以番茄为例：

根据如下的温度与最适环境光强拟合公式：

I=-22.494+9.4727×T-0.1621×T21.6908-0.1099×T+0.0019×T2]]>

得到当前温度下红光光饱和点redLSP=I×M，M为红光修正系数，根据特定植物所处生长期确定；以及，

当前温度下蓝光光饱和点blueLSP=I×N，N为蓝光修正系数，根据特定植物所处生长期确定；

T为当前环境温度，I为环境中总光强。

所述红光光合有效辐射光量子通量密度（PFD）值和蓝光光合有效辐射光量子通量密度（PFD）值通过PAR传感器检测得到。

或者，所述红光光合有效辐射光量子通量密度（PFD）值通过如下公示获取：