适合农业照明的智能(néng)控制和照明系统

食品、能(néng)源、资源、环境能(néng)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(wù)生長(cháng)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(xīn)开发适合农业照明的智能(néng)控制和照明系统，為(wèi)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(wù)可(kě)接收的太阳能(néng)越来越少，直接影响其生長(cháng)发育。农业栽培采用(yòng)补光控制技术，可(kě)提高作物(wù)光合作用(yòng)效率，促进农药生長(cháng)减少，有(yǒu)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(zhì)。

1.特点和优势

1.1 补光特点

植物(wù)利用(yòng)阳光进行光合作用(yòng)，吸收380~760的可(kě)见光谱 nm，吸收峰值區(qū)域為(wèi)波長(cháng)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(wù)的生長(cháng)发育，导致收获。智能(néng)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為(wèi)一个新(xīn)的方向。

影响温室补光的主要因素有(yǒu)光质、光强和光周期，作物(wù)光合作用(yòng)达到冠层光强补偿1 000～3 000 lx各种作物(wù)适合红蓝光（R/B）具體(tǐ)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(wù)在漫長(cháng)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(néng)满足作物(wù)生長(cháng)发育的需要，近年来，温室补光已成為(wèi)农业生产的重要手段。

1.2 高效智能(néng)系统

控制前端(智能(néng)手机、平板電(diàn)脑或控制平台)（Sensor）、现场总線(xiàn)（Fieldbus）和led由灯组成的植物(wù)生長(cháng)调节系统如1所示。智能(néng)手机、平板電(diàn)脑(嵌入Android 或iOS 通过操作系统)Wi-Fi通过无線(xiàn)网络连接控制平台控制终端。终端内置专用(yòng)通信模块ZigBee连接多(duō)达100个LED灯组网（可(kě)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(yòng)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(wù)进行定期、定量、分(fēn)段的精确施肥灌溉，并使用(yòng)传感器进行系统监控。根据植物(wù)生長(cháng)需要LED遠(yuǎn)程集中管理(lǐ)灯具的定时、开关、调光和调色，光配方（Light recipes，LR）调节植物(wù)的生長(cháng)和开花(huā)周期。

针对不同的应用(yòng)方案和场所，LED补光产品有(yǒu)很(hěn)多(duō)种。植物(wù)工厂典型的灯泡、面板灯、投光灯、灯带、灯条等。LED结合智能(néng)控制系统的应用(yòng)，使农业照明系统更加高效节能(néng)。

1.3 提高密度和节能(néng)

LED灯属于冷光源，其辐射光谱对植物(wù)的热效应较小(xiǎo)，可(kě)实现植物(wù)的近距离照明，避免烧伤。在植物(wù)工厂或组装培训中，可(kě)缩短栽培框架之间的距离，提高植物(wù)单位空间的空间利用(yòng)率和栽培密度。温室中的智能(néng)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(néng)超过50 %。

此外，有(yǒu)效利用(yòng)现代农业照明的技术创新(xīn)，如自然光、光环境智能(néng)控制、空间管理(lǐ)和移动反射，将有(yǒu)效提高光能(néng)利用(yòng)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(yòng)

通过引进蔬菜、水果、花(huā)卉水果、花(huā)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(yòng)基于智能(néng)控制和信息技术支持的完整智能(néng)农业运营技术和管理(lǐ)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(néng)的影响，推出系统控制光周期的智能(néng)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(yòng)。智能(néng)系统控制特定指标控制色温、光强和照明时间，观察其对畜禽行為(wèi)习惯、生理(lǐ)特征和生長(cháng)发育的影响，有(yǒu)效促进畜禽的生产性能(néng)。因此，水产养殖生产中的照明不仅需要低能(néng)耗和長(cháng)寿命，还需要LR可(kě)控性。2.如补光在畜禽养殖中的应用(yòng)所示。

研究发现肉鸡（AA肉鸡）生長(cháng)早期采用(yòng)绿光或蓝光，生長(cháng)后期采用(yòng)蓝光，可(kě)显著促进其生長(cháng)发育，提高生产性能(néng)。如果早期选择绿光照明，可(kě)以不同程度地改善肉鸡小(xiǎo)肠粘膜结构，提高小(xiǎo)肠吸收营养的能(néng)力。本研究结果可(kě)用(yòng)于改善畜禽生理(lǐ)节奏、饮食行為(wèi)、生長(cháng)发育和繁殖性能(néng)，促进畜禽的生長(cháng)和生产潜力，并提高畜禽免疫力。