【摘要】：LED光源具有低功耗長壽命高效率等優(yōu)點,不僅在現(xiàn)代照明領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用而且作為植物補(bǔ)光光源成功的應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程中。目前,國內(nèi)外已將LED光源應(yīng)用于蔬菜種植并取得了顯著效果。辣椒是川渝地區(qū)居民的重要食材且需求量較大,由于川渝地區(qū)太陽能資源相對匱乏,不能滿足辣椒生長所需的光源條件。本文針對辣椒生長對光源光質(zhì)環(huán)境要求,研究設(shè)計基于智能控制系統(tǒng)的高均勻度、高利用率和智能化的LED植物補(bǔ)光光源,以期為植物補(bǔ)光特別是辣椒類植物工廠應(yīng)用探索出一條可行的技術(shù)途徑。針對選擇的實驗對象,進(jìn)行了平面LED光源設(shè)計和光照環(huán)境空間光譜實驗研究,選用常規(guī)5050封裝LED燈珠,優(yōu)化設(shè)計了3組光質(zhì)比例均為比例1:1的紅白、黃白和藍(lán)白LED平面光源;并使用層壓封裝技術(shù)對LED平面光源進(jìn)行層壓封裝,將封裝后的光源進(jìn)行了耐候?qū)嶒灱八聦嶒�。選用3組不同的LED平面光源進(jìn)行混光構(gòu)建不同空間光譜分布區(qū)域,實驗研究了空間光譜分布差異對辣椒生長的影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)1.2:1紅藍(lán)光譜組合區(qū)域更有利于辣椒生長。為了進(jìn)一步提高光源空間光強(qiáng)均勻度和光能利用率,設(shè)計研制了藍(lán)光LED芯片集成COB光源,通過改變COB光源熒光粉厚度實現(xiàn)了不同比例紅藍(lán)光植物補(bǔ)光光源設(shè)計;采用直徑為44mm、出光角度為60°的凸透鏡和直徑為35cm、焦距為22cm菲涅爾透鏡構(gòu)建了聚光光學(xué)系統(tǒng)。實驗研究結(jié)果表明COB光源經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)了準(zhǔn)平行光光源,光斑外形接近圓形直徑平均為21.2cm;在光照有效70cm垂直空間范圍內(nèi)光強(qiáng)不均勻度低于10%、聚光后的有效光照強(qiáng)度平均提高了10倍。選用TPS92691電源管理芯片設(shè)計了可以輸入數(shù)字和模擬信號調(diào)節(jié)輸出脈沖和連續(xù)電流且輸出電流精度為±2mA的LED恒流驅(qū)動電源;研制出智能控制系統(tǒng)用于控制LED恒流源輸出電流實現(xiàn)對光照強(qiáng)度和光周期的調(diào)節(jié);開發(fā)出用于監(jiān)控和精確測量植物生長狀態(tài)的遠(yuǎn)程智能測量系統(tǒng),減少了人為活動對植物生長的影響�；谥悄芸刂葡到y(tǒng)植物補(bǔ)光光源研究主要開展了適于辣椒生長的平面光源與空間光譜、COB集成光源與光學(xué)系統(tǒng)、恒流驅(qū)動和智能控制三方面研究工作,并用研制的LED光源系統(tǒng)開展了辣椒種植實驗。實驗結(jié)果表明智能控制COB集成光源對辣椒的生長作用效果明顯,研究結(jié)果不僅具有學(xué)術(shù)意義而且有一定的應(yīng)用價值。
【學(xué)位授予單位】：重慶師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP273.5;TN312.8;S641.3;S626
【圖文】：

重慶師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論有可調(diào)控性，選擇適宜的光譜、光照強(qiáng)度、供光方式、均勻光對植物的生長發(fā)育至關(guān)重要。光合作用就是將 CO2 與水合成為有機(jī)物的復(fù)雜物理化學(xué)過程，為地球上生物繁衍生息提供能量。不同波長的光照射下植物會造成其生理代謝、品質(zhì)不同。葉綠素 a、b、c、d 和類胡蘿卜素主要存在于高等植物，主要為植物進(jìn)行光合作用輸送能量。葉綠素的主要吸收光譜波段為 400-500nm 和 600-700nm，圖 1.1 為葉綠素的吸收譜，對植物結(jié)構(gòu)和發(fā)育影響最大主要表現(xiàn)為紅藍(lán)光主要被葉綠素吸收和類胡蘿卜素影響藍(lán)紫光的吸收，同時藍(lán)光(420-450nm) 和紅光(660nm) 能夠提高植物體內(nèi)葉綠素的含量。這些理論成果為人工進(jìn)行植物補(bǔ)光的發(fā)展提供了理論依據(jù)[4-8]。

重慶師范大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論莫及。只有將多數(shù)有經(jīng)濟(jì)實力的企業(yè)聯(lián)合在一起達(dá)成合作共贏的發(fā)展理念，充分發(fā)揮各行業(yè)的資源優(yōu)勢，將分散的資金、人員、技術(shù)等關(guān)鍵因素聚集在一起才能建設(shè)規(guī)模更大、性價比更高的植物工廠；通過在植物工廠中使用更多新能源、新材料、新裝備，工廠建設(shè)成本才會降低，并且提高生產(chǎn)品質(zhì)和效益；未來工廠將走向更加集約化、產(chǎn)業(yè)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、多功能化的發(fā)展，必將推動我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程。目前北美地區(qū)使用植物工廠用來種植經(jīng)濟(jì)價值高的特種植物獲取更高的附加值，為我國在植物工廠中生產(chǎn)珍稀植物、瀕危植物、名貴藥材等植物提供了探索的方向。中國植物工廠也將迎來最佳發(fā)展機(jī)遇。

光照、氣流等生長發(fā)育所需要的環(huán)境因素均需實現(xiàn)智能控的特征就是實現(xiàn)對生產(chǎn)要素的智能控制。現(xiàn)代化的植物工器技術(shù)、監(jiān)測控制系統(tǒng)的融合[52-56]。當(dāng)前，人工智能，深度多領(lǐng)域開始應(yīng)用，實現(xiàn)了智能控制、儲存分析和自動檢測工廠的時機(jī)已經(jīng)成熟[57-58]。研究內(nèi)容我國西南地區(qū)人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚氖巢�。圖 1.3 和 1量分布和年日照時數(shù)，從圖中可以看出西南地區(qū)是我國年射總量最少的地區(qū)。川渝地區(qū)人民喜愛吃辛辣食物，辣椒需含維生素 C、礦物質(zhì)等是對人體健康有益的物質(zhì)，并且其含用人工光源為辣椒提供光合作用所需的光能，研究辣椒在生長規(guī)律具有重要實用價值。鑒于上述原因，實驗依托設(shè)能控制測量技術(shù)，以辣椒為實驗對象，探究光源對辣椒生計出適合辣椒種植的智能光源解決方案。

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