利用led照明的植物栽培系統(tǒng)及其方法、植物栽培用led照明裝置及其驅(qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實施例涉及一種利用LED照明的植物栽培系統(tǒng)及其方法、植物栽培用 LED照明裝置及其驅(qū)動方法。尤其涉及一種采用遠程監(jiān)視植物工廠內(nèi)部狀態(tài)或栽培植物或 者通過互聯(lián)網(wǎng)或以太網(wǎng)直接控制及管理的方式，而順利連接管理者用操作裝置與生產(chǎn)者， 從而提高穩(wěn)定性與可信度的利用LED照明的植物栽培系統(tǒng)及其方法、植物栽培用LED照明 裝置及其驅(qū)動方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 下面記述的內(nèi)容僅用于提供關(guān)于本發(fā)明實施例的背景信息，并非現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 通常，栽培植物采用在土壤播種，然后施肥、澆水，并在陽光照射下在植物內(nèi)產(chǎn)生 光合作用的方式。然而這種栽培方法，其生產(chǎn)量不僅受到氣候變化的影響，而且由于使用肥 料或農(nóng)藥，從而既有經(jīng)濟費用問題，又引發(fā)環(huán)境問題。
[0004] 從而最近，著眼于植物通過光合作用生長，實現(xiàn)了利用人工光源即LED(Light Emitting diode)提供光合作用所需波長而促進植物生長，且不受氣候的影響、無需施農(nóng)藥 的植物栽培，這種方式不僅提高植物生產(chǎn)量，而且實現(xiàn)了不施農(nóng)藥的綠色植物栽培，從而頗 受矚目。
[0005] 圖1是圖示普通植物栽培溫室的結(jié)構(gòu)的圖。
[0006] 如圖1所示，普通植物栽培溫室的結(jié)構(gòu)是在溫室內(nèi)設(shè)有風機、用于安裝灌溉設(shè)施 的框架（F)。此時在框架（F)能夠加設(shè)用于提供人工光源的LED模塊（未圖示），并且可以 另外具備用于調(diào)節(jié)溫室內(nèi)溫度、濕度及LED發(fā)光量的管理者用電腦（未圖示）。
[0007] 然而，這種結(jié)構(gòu)由于植物工廠內(nèi)部的管理者用電腦與遠程地點的LED模塊之間的 網(wǎng)絡(luò)連接及調(diào)控不精確，因此存在很難對每個植物分別進行調(diào)控的問題。例如，不能精確調(diào) 節(jié)通過栽培植物的光合作用促進生長的LED模塊的波長或脈沖調(diào)制、占空比（Duty Rate)、 開 / 關(guān)時間（0n/0ff Time)、光強度（Intensity)。
[0008] 并且在植物工廠使用的LED模塊、包含電源系統(tǒng)與該LED模塊的調(diào)控系統(tǒng)等沒有 標準規(guī)范，從而引發(fā)栽培植物的成本上升，而存在栽培植物的經(jīng)濟效率下降的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種利用LED照明的植物栽培系統(tǒng)及其方法、植物 栽培用LED照明裝置及其驅(qū)動方法，考慮到根據(jù)栽培植物種類促進光合作用的波長、光亮、 光強度及光亮度互不相同，按查找表形式在管理者用操作裝置的內(nèi)存中保存各種栽培植 物、各生長期、各時間段/晝夜的逐步調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)，從而采用當使用者選擇模式時分別調(diào)節(jié) 網(wǎng)絡(luò)的方式，而促進栽培植物的生長。
[0010] 并且，另一目的在于提供一種利用LED照明的植物栽培系統(tǒng)及其方法、植物栽培 用LED照明裝置及其驅(qū)動方法，其設(shè)計成當植物栽培用床（bed)的長度或面積擴大而植物 栽培面積增加時，可提高設(shè)置LED模塊的簡便性，并且隨著增加面積的LED模塊的適用性較 強，從而連接網(wǎng)絡(luò)時用一個識別（Identification)信息即可對位于同一床的栽培植物同 時進行脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation)或電壓電流調(diào)節(jié)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明實施例的利用LED照明的植物栽培系統(tǒng)，包括：傳感器模塊，其包括用 于感知在任意場所栽培的植物的栽培環(huán)境信息的傳感器，將通過上述感知生成的數(shù)據(jù)傳送 到用于分析上述感知數(shù)據(jù)的管制裝置，并利用基于上述感知數(shù)據(jù)的分析結(jié)果發(fā)出的調(diào)控數(shù) 據(jù)，而調(diào)節(jié)上述栽培環(huán)境；管理者用操作裝置，按查找表形式在其內(nèi)存中保存用于調(diào)節(jié)上述 栽培環(huán)境的上述調(diào)控數(shù)據(jù)，并根據(jù)基于上述感知數(shù)據(jù)的分析結(jié)果由上述管制裝置發(fā)出的要 請，而輸出上述調(diào)控數(shù)據(jù)；網(wǎng)關(guān)，從上述傳感器模塊接收上述感知數(shù)據(jù)并傳送到上述管制裝 置，從上述管理者用操作裝置接收上述調(diào)控數(shù)據(jù)并傳送到上述傳感器模塊以及除上述傳感 器模塊以外的模塊；調(diào)控模塊，從上述網(wǎng)關(guān)接收上述調(diào)控數(shù)據(jù)，并根據(jù)上述調(diào)控數(shù)據(jù)選擇要 照射到植物的LED光的顏色，再進行調(diào)光（Dimming)而變更所選擇的上述LED光的波長。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明實施例的植物栽培用LED照明裝置，包括：發(fā)光模塊，其包含照射LED 光的多個單位模塊，可根據(jù)在任意場所栽培的植物種類維持不同的栽培環(huán)境，且上述單位 模塊具備用于確認上述場所的位置的識別（Identification)信息，并且當上述植物的栽 培面積的增加時可進行相互結(jié)合；傳感器模塊，其包含用于感知關(guān)于上述栽培環(huán)境的信息 的傳感器，將通過上述感知生成的數(shù)據(jù)傳送到用于分析上述感知數(shù)據(jù)的管制裝置，并利用 基于上述感知數(shù)據(jù)的分析結(jié)果發(fā)出的調(diào)控數(shù)據(jù)，而調(diào)節(jié)上述栽培環(huán)境；調(diào)控模塊，接收基于 上述感知數(shù)據(jù)的分析結(jié)果發(fā)出的上述調(diào)控數(shù)據(jù)以及上述識別信息，而進行調(diào)光以使上述單 位模塊根據(jù)上述識別信息照射不同的LED光；供電裝置，接收常用電源并將其轉(zhuǎn)換成直流 電，并將轉(zhuǎn)換的上述直流電供到上述發(fā)光模塊、上述傳感器模塊、上述調(diào)控模塊中至少一個 模塊；計量模塊，其收取由上述供電裝置提供的電壓相關(guān)信息并將其傳送到上述管制裝置， 利用基于上述電壓相關(guān)信息的分析結(jié)果發(fā)出的上述調(diào)控數(shù)據(jù)，而重新設(shè)定上述供電裝置的 電力狀態(tài)。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明實施例的利用LED照明的植物栽培方法，包括：通過調(diào)節(jié)傳感器模塊， 感知在任意場所栽培的植物的栽培環(huán)境信息而生成感知數(shù)據(jù)，將所生成的感知數(shù)據(jù)傳送到 用于分析上述感知數(shù)據(jù)的管制裝置，利用基于上述感知數(shù)據(jù)的分析結(jié)果發(fā)出的調(diào)控數(shù)據(jù)， 而調(diào)節(jié)上述栽培環(huán)境的步驟；按查找表形式在內(nèi)存中保存用于調(diào)節(jié)上述栽培環(huán)境的上述調(diào) 控數(shù)據(jù)，根據(jù)基于上述感知數(shù)據(jù)的分析結(jié)果而由上述管制裝置發(fā)出的要請，而從管理者用 操作裝置輸出上述調(diào)控數(shù)據(jù)的步驟；通過網(wǎng)關(guān)（Gateway)從上述傳感器模塊接收上述感知 數(shù)據(jù)，并將其傳送到上述管制裝置，并從上述管理者用操作裝置接收上述調(diào)控數(shù)據(jù)，再將其 傳送到上述傳感器模塊以及除上述傳感器模塊以外的模塊的步驟；通過上述網(wǎng)關(guān)接收上述 調(diào)控數(shù)據(jù)，調(diào)控模炔基于上述調(diào)控數(shù)據(jù)選擇要照射到上述植物的LED光的顏色，并進行調(diào) 光（Dimming)而變更所選擇的上述LED光的波長的步驟。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明實施例的植物栽培用LED照明裝置的驅(qū)動方法，包括：由多個單位模 塊照射LED光的步驟，并且上述多個單位模塊具備用于對栽培著不同種類植物的任意場所 進行確認的識別（Identification)信息；感知上述植物栽培環(huán)境的信息而生成感知數(shù)據(jù)， 并將所生成的上述感知數(shù)據(jù)傳送到用于分析上述感知數(shù)據(jù)的管制裝置，利用基于上述感知 數(shù)據(jù)的分析結(jié)果發(fā)出的調(diào)控數(shù)據(jù)，而調(diào)節(jié)上述栽培環(huán)境的步驟；接收基于上述感知數(shù)據(jù)的 分析結(jié)果發(fā)出的上述調(diào)控數(shù)據(jù)以及上述識別信息，并進行調(diào)光以使上述單位模塊根據(jù)上述 識別信息照射不同LED光的步驟；接收交流電并將其轉(zhuǎn)換成直流電，并將轉(zhuǎn)換的上述直流 電供給用于照射上述LED光的發(fā)光模塊、用于調(diào)節(jié)上述栽培環(huán)境的傳感器模塊以及用于進 行上述調(diào)光的調(diào)控模塊中的至少一個模塊的步驟；收取傳送到上述發(fā)光模塊、上述傳感器 模塊以及上述調(diào)控模塊的電壓相關(guān)信息，并將其傳送到上述管制裝置，利用基于上述電壓 相關(guān)信息的分析結(jié)果發(fā)出的上述調(diào)控數(shù)據(jù)，重新設(shè)定供給上述發(fā)光模塊、上述傳感器模塊 以及上述調(diào)控模塊的電力的步驟。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明實施例，可對每個栽培植物分別精確進行從植物工廠內(nèi)部的管理者用 操作裝置到遠程地點的LED模塊的網(wǎng)絡(luò)連接及調(diào)控，而促進植物生長。
[0016] 并且，可將在植物工廠使用的LED模塊、或包括田園系統(tǒng)與其LED模塊的調(diào)控系統(tǒng) 進行標準規(guī)范，從而能夠減少提高植物栽培成本的因素，并提高栽培植物的經(jīng)濟效率。
【附圖說明】
[0017] 圖1是圖示普通植物栽培溫室的結(jié)構(gòu)的圖，
[0018] 圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明實施例的利用LED照明的植物栽培系統(tǒng)的圖，
[0019] 圖3是在圖2的管制裝置中運行的遠程調(diào)控程序的例示圖，
[0020] 圖4是圖示圖2的供電裝置、調(diào)控模塊、發(fā)光模塊的電路圖，
[0021] 圖5是圖示利用LED照明的植物栽培過程的圖，
[0022] 圖6是用于說明脈沖寬度調(diào)制的圖。
[0023] 附圖標記說明：
[0024] 200 :管制裝置 210 :通信網(wǎng)
[0025] 221 :有線無線路由器 223 :管理者用操作裝置
[0026] 225:網(wǎng)關(guān) 227 :攝影裝置
[0027] 229 :供電裝置 231 :調(diào)控模塊
[0028] 233 :計量模塊 235 :傳感器模塊
[0029] 237 :發(fā)光模塊 300