适合农业照明的智能控制和照明系统

食品、能源、资源、环境能源、资源、环境和人口问题的解决与农业生产密切相关，光是影响植物生长发育的主要因素。因此，深入研究农业照明的需求特点、规律和光控基准，创新开发适合农业照明的智能控制和照明系统，为农业照明提供高效的照明环境是一项重要工作。随着空气污染的加剧，空气透明系数不断下降，植物可接收的太阳能越来越少，直接影响其生长发育。农业栽培采用补光控制技术，可提高作物光合作用效率，促进农药生长减少，有利于现代高效无污染农业的发展。现代生产经营模式，如设施农业、观光农业、无土栽培和精准农业，是现代农业模式的里程标志。

1.特点和优势

1.1 补光特点

植物利用阳光进行光合作用，吸收380~760的可见光谱 nm，吸收峰值区域为波长610~720 nm红橙光和400～510 nm蓝色和紫色的光。持续的雨天影响植物的生长发育，导致收获。智能控制和照明的研发将解决这一问题，发展不受天气影响的农业种植技术将成为一个新的方向。

影响温室补光的主要因素有光质、光强和光周期，作物光合作用达到冠层光强补偿1 000～3 000 lx各种作物适合红蓝光（R/B）具体要求，此外，对自然昼夜交替、循环现象形成了光周期的要求，作物在漫长的进化过程中适应了这种明暗变化。然而，在冬至前后或阴天，自然光不能满足作物生长发育的需要，近年来，温室补光已成为农业生产的重要手段。

1.2 高效智能系统

控制前端(智能手机、平板电脑或控制平台)（Sensor）、现场总线（Fieldbus）和led由灯组成的植物生长调节系统如1所示。智能手机、平板电脑(嵌入Android 或iOS 通过操作系统)Wi-Fi通过无线网络连接控制平台控制终端。终端内置专用通信模块ZigBee连接多达100个LED灯组网（可设任意组，灯之间最大距离15 m）或单点访问，或系统控制传感器、氧气、灌溉和卷帘。该系统使用传感器来监测环境温度、湿度和营养液pH价值等数据通过软件收集到数据库中，并指示施肥灌溉系统对植物进行定期、定量、分段的精确施肥灌溉，并使用传感器进行系统监控。根据植物生长需要LED远程集中管理灯具的定时、开关、调光和调色，光配方（Light recipes，LR）调节植物的生长和开花周期。

针对不同的应用方案和场所，LED补光产品有很多种。植物工厂典型的灯泡、面板灯、投光灯、灯带、灯条等。LED结合智能控制系统的应用，使农业照明系统更加高效节能。

1.3 提高密度和节能

LED灯属于冷光源，其辐射光谱对植物的热效应较小，可实现植物的近距离照明，避免烧伤。在植物工厂或组装培训中，可缩短栽培框架之间的距离，提高植物单位空间的空间利用率和栽培密度。温室中的智能控制照明实验表明，传统光源（高压钠灯和金卤灯）每平方米需要配备0.5 kW的光源，而LED仅需0.27 kW，节能超过50 %。

此外，有效利用现代农业照明的技术创新，如自然光、光环境智能控制、空间管理和移动反射，将有效提高光能利用效率，满足批量生产或提前库存的市场需求。

2.农业照明应用

通过引进蔬菜、水果、花卉水果、花卉技术，扩展到生态餐厅、农业观光等一系列精准农业模式，采用基于智能控制和信息技术支持的完整智能农业运营技术和管理系统，是当今农业发展的风向标。

2.1 畜禽养殖

通过研究红光、蓝光和白光对家禽生产性能的影响，推出系统控制光周期的智能养鸡照明产品，实现渐变家禽养殖控制，并在养鸡场投入使用。智能系统控制特定指标控制色温、光强和照明时间，观察其对畜禽行为习惯、生理特征和生长发育的影响，有效促进畜禽的生产性能。因此，水产养殖生产中的照明不仅需要低能耗和长寿命，还需要LR可控性。2.如补光在畜禽养殖中的应用所示。

研究发现肉鸡（AA肉鸡）生长早期采用绿光或蓝光，生长后期采用蓝光，可显著促进其生长发育，提高生产性能。如果早期选择绿光照明，可以不同程度地改善肉鸡小肠粘膜结构，提高小肠吸收营养的能力。本研究结果可用于改善畜禽生理节奏、饮食行为、生长发育和繁殖性能，促进畜禽的生长和生产潜力，并提高畜禽免疫力。