灯饰之家讯:各位朋友,我是广州富智信息科技有限公司负责人古旭奇。今晚的题目是基于农业物联网的智能LED植物照明。
下面介绍一家美国的植物工厂
2016年, AeroFarms公司建立了室内的垂直农场,距离纽约曼哈顿只有一公里的车程。这将成为世界上最大的垂直农场,7万平方英尺的设施,每年可以生产200万磅的食物,并且相比于普通田地里种植的作物将节约95%的水。
AeroFarms的LED灯和气候控制系统都是特别设计的,用于培育250多种绿色蔬菜和草药,无需阳光或土壤。这些独特的照明设备让AeroFarms可控制绿色蔬菜和草药的大小、形状、质地、色泽、营养以及风味等。这些食物有超长保鲜期,从育种到包装都实行最高的食品安全标准。
目前的植物生长灯大多是固定光谱
传统人工光源(如荧光灯和高压钠灯)光谱能量分布固定,无法调控,仅能控制光强和光周期,光合有效辐射比例小,无效热辐射较多,光效低,耗能高,造成设施园艺生产能耗居高不下,亟待解决。
现在大部分植物工厂采用固定光谱的LED作为人工光源,耗能相比传统的光源大大下降,固定光谱的LED光源包括白光LED和红蓝光LED。
采用固定光谱的LED光源作为照明设施,通过生产管理,可以大大减少生产成本,但不同植物对光的需求都不一致,即使是同一种植物,在不同的生长阶段对光的需求也不一致。
由于植物对不同波长的光有不同的吸收,如果想通过光质的调整来控制植物的大小、形状、质地、色泽、营养以及风味等,固定光谱的LED光源无法做到这一点。
基于以上理由,我司认为,可通过物联网系统,实时监测、智能控制相关环境因子,形成植物生长的动态调节机制,在LED方面,采用数字化无极调节方式,对光强、光质比、光周期进行精确控制。
下面我谈智能LED植物照明的优势
光作为环境信号和光合作用能量的唯一来源,是设施植物生长发育和产量品质形成的必需环境要素。
但我国的现实情况是因连阴天、雨雪雾和霾天气,以及大气污染和浮尘等因素的影响,光照时间不够、光照强度不足和光质欠缺现象严重,严重影响作物尤其是设施园艺作物的生长发育和优质高效生产。
只有根据设施植物的光生物学需求,设置人工光环境及管理策略,进行动态智能化管理,才能使设施园艺彻底摆脱自然条件的制约,实现人为操控。
通过源场景光环境及其他环境因子数据采集及对智能LED光强、光质、光周期数字化采集,利用数据挖掘、光生物学等技术,可数字化复制及重现植物光环境,逐步建立LED植物光配方数据库。
在植物光配方数据库建设方面,国内外基于处于空白状态,随着物联网技术的发展,希望在这方面与业内专家一起进行研究。
随着人工智能技术的成熟,智能LED数字化技术会不断成熟,希望能做点力所及的小事。
我真诚希望能光学方面的专家给予我们指导,有机会也可进一步合作。
智能LED植物照明作为LED专业化细分的一个领域,涉及了光物理学、光生物学、农学、计算机科学等学科,需要企业、科研机构、政府相关部门协同才能更好发展。
抛砖引玉,基于物联网的智能LED植物照明,路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。
Q&A
Q:有朋友希望了解一下关于各种照度色温颜色与对植物的影响的,能否也就这个方面介绍一下呢?光谱计量方面,您那边有涉及么?尤其是对于光谱的强度按照颜色或者是分布计量,空间计量方面有研究吗?
A:不同植物或者是同一植物的不同生长周期应该都有区别,但需根据实际植物的特性而定,华农刘厚诚教授在这方面做了深入的研究,刘教授很有发言权。
对于植物的生长而言,光谱的成分和强度与植物生长中的叶绿色,叶黄素等有很大的关系,这些关系的定量化,对于灯具的设计和布置有很重要的意义。
Q:又有群友提问,比如白菜生长周期30天,能否利用LED光缩短到10?
A:适当缩短应该可以,把温湿度提高,加大肥力,延长光照,需要多环境因子共同作用,但不能违背植物生长的基本规律啊。如人一样,不能吃太饱,不能长时间不睡觉。
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