一种智能光环境系统及养殖厂房

1.本技术涉及养殖技术领域，尤其是涉及一种智能光环境系统及养殖厂房。


背景技术：

2.光是自然界中非常重要的生态因子，对动物的行为具有强大的影响力，针对光照的不同变化，动物可以通过对自身调整的方式做出适宜的行为反应，猪的实际饲养过程中，其健康与生产力同样都是被光照显著的影响着，生猪在最适宜的环境下日增重量可以有很大的提高。
3.目前的光控系统的通讯多使用dali总线技术或无线技术，dali总线技术成本高施工复杂，无线技术通讯点位众多(一个灯具一个点位)，抗干扰性差，故障率较高。
4.申请号为cn201510159605.x的中国发明专利申请，记载了dali总线，在物理层设计时仅使用差分信号和数字总线通信的方式，导致其在控制范围和控制节点数上有所限制。一般而言，dali总线最多可以连接64台设备，如果一个厂房内的设备数量重量众多，就需要部署多条dali总线，每一条dali总线都需要经过与之连接的设备处，部署难度大，部署成本也偏高。


技术实现要素：

5.为了解决总线技术建设成本高和无线技术抗干扰性差的问题，本技术提供一种智能光环境系统及养殖厂房，通过分布式的控制方式来降低光控的成本，同时还具有较高的稳定性。
6.本技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.第一方面，本技术提供了一种智能光环境系统，包括：
8.led混光灯，包括多个单色led灯；
9.多个第一led驱动电源，每个第一led驱动电源均与一个单色led灯电连接；以及
10.主控制器，与多个第一led驱动电源电连接；
11.其中，主控制器通过第一led驱动电源调整led混光灯输出光的照度、色温和时序。
12.在第一方面的一种可能的实现方式中，单色led灯的颜色包括白光、蓝色、红色和绿色。
13.在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括与主控制器电连接的第二led驱动电源和与第二led驱动电源电连接的紫外线led灯；
14.主控制器通过第二led驱动电源调整与第二led驱动电源连接的紫外线led灯的照度和时序。
15.在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括与主控制器连接的光照反应装置，光照反应装置用于感知光照参数并将光照参数反馈给主控制器。
16.在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括与主控制器连接的人员监测装置，人员监测装置用于监测人员的进出，当覆盖区域内有人员时，主控制器调整led混光灯的输
出。
17.在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括与主控制器连接的人员监测装置，人员监测装置用于监测人员的进出，当覆盖区域内有人员时，主控制器关闭紫外线led灯。
18.在第一方面的一种可能的实现方式中，还包括与主控制器连接的有线通讯器，有线通讯器用于与上位机进行数据交互。
19.在第一方面的一种可能的实现方式中，有线通讯器使用电力线通讯的方式与上位机进行数据交互。
20.第二方面，本技术提供了一种养殖厂房，包括如第一方面及第一方面任意实现方式中所述的智能光环境系统。
21.本技术具有以下有益效果：
22.本技术提供的一种智能光环境系统及养殖厂房，使用电力线通讯的方式进行数据收发，和dali总线技术相比，大幅度缩减了控制点的数量，部署成本得到了降低，稳定性也更好。和无线控制技术相比，具有更高的稳定性和抗干扰性，同时在部署上也更加容易，避免了繁琐的调试。
附图说明
23.图1是本技术提供的一种智能光环境系统的结构示意框图。
24.图2是本技术提供的一种主控制器在一个区域的部署示意图，图中的虚线表示边界划分。
25.图3是本技术提供的一种主控制器的结构示意框图。
26.图4和图5是本技术提供的一种人员监测装置的工作原理示意图，图中的虚线表示人员监测装置的监测范围。
27.图中，1、led混光灯，11、单色led灯，2、第一led驱动电源，3、主控制器，4、第二led驱动电源，5、紫外线led灯，6、光照反应装置，7、人员监测装置，8、通讯器。
具体实施方式
28.以下结合附图，对本技术中的技术方案作进一步详细说明。
29.请参阅图1，为本技术公开的一种智能光环境系统，系统由led混光灯1、单色led灯11、第一led驱动电源2和主控制器3等组成，led混光灯1包括多个单色led灯11，每一个单色led灯11均配备了一个第一led驱动电源2，也就是说，每一个单色led灯11就能够被单独驱动，其波长、照度和时序等均能够被单独控制。
30.单色led灯11的颜色包括白光、蓝色、红色和绿色。
31.下面对各种颜色的光在养殖过程中的作用进行简单介绍：
32.红光，一是具有光热效应，可以发挥相应的杀菌和促细胞成熟功效，猪只感觉舒适福利；二是红光波长660nm以上，研究表明猪只视界在650nm以上为盲区，该波长光照下，猪只攻击行为明显减少且行为更加安静，同时不影响饲养人员夜间巡视照明。
33.白光，白光为混色光，蓝色、红色和绿色按一定比例混合，猪的可见光谱范围为380nm-694nm，峰值波长介于439nm(蓝色)和556nm(绿色)之间，基于猪只视锥细胞的敏感性，根据研究，猪对白光的敏感程度，比红光强，比蓝光弱，可配合多色光进行节律调光，帮
助猪只建立生物生长节律，同时配合饲养人员的照明习惯。
34.蓝绿光，经研究测试，410-500nm波长内的光线(紫、蓝、青光)可以吸引猪对食物的兴趣。不用年龄、类型的猪只进食周期不同。
35.第一led驱动电源2均与主控制器3电连接，主控制器3通过第一led驱动电源2调整led混光灯1输出光的照度、色温和时序。
36.应理解，照度指的是光的照射强度，此处可以借助刺眼程度(强弱程度)来方便理解，照度越高，刺眼的程度就越高。
37.色温放入定义是对最对黑体加以不同温度所产生不同的颜色，此处借用冷色调和暖色调来方便理解，在不同的色调中个体存在不同的感觉。
38.时序指的是有光照时间和无光照时间的排列，应当与个体的生物钟相吻合。
39.下面是一个具体的照射方案：
40.红光照明(照度10-40lx)，由弱光调至正常照度，照明时间为7：00-8：00；
41.白光照明(照度30-50lx),照明时间为8：00-10:00；
42.在白光基础上增加蓝绿光(425nm+565nm)(混光照度50-70lx)，蓝绿光补充照明时间为10：00-10：30，蓝绿光首先在5-10分钟内达到峰值，然后最亮状态下保持10分钟时段，然后在5-10分钟内逐渐关闭蓝绿光，保留白光；
43.白光照明(照度30-50lx)，照明时间为10：30-12：30；
44.在白光基础上增加蓝绿光(425nm+565nm)(混光照度50-70lx)，蓝绿光补充照明时间为12：3o-13：00，蓝绿光首先在5-10分钟内达到峰值，然后最亮状态下保持10分钟时段，然后在5-10分钟内逐渐关闭蓝绿光，保留白光；
45.白光照明(照度30-50lx)，照明时间为13：00-15：00；
46.在白光基础上增加蓝绿光(425nm+565nm)(混光照度50-70lx)，蓝绿光补充照明时间为15：0o-15：30，蓝绿光首先在5-10分钟内达到峰值，然后最亮状态下保持10分钟时段，然后在5-10分钟内逐渐关闭蓝绿光，保留白光；
47.白光照明(照度30-50lx)，照明时间为15：30-17：30；
48.在白光基础上增加蓝绿光(425nm+565nm)(混光照度50-70lx)，蓝绿光补充照明时间为17：3o-18：00，蓝绿光首先在5-10分钟内达到峰值，然后最亮状态下保持10分钟时段，然后在5-10分钟内逐渐关闭蓝绿光，保留白光；
49.红光照明(照度40-10lx)，照度兼顾工作照明需求由正常照度逐渐调至弱光，照明时间为18：00-8：00。
50.照度通过加载电压实现，加载电压越高，亮度越高；色温调节通过pwm(脉宽调制)数字化亮度调节实现，通过调节两路不同光色的led灯珠的启停时间来实现色温变化；时序则通过启停实现。
51.变压器、色温调节电路和开关均集成在第一led驱动电源2内。
52.请参阅图2，在实际的部署过程中，一个主控制器3负责一个具体的区域，通过多个第一led驱动电源2来控制分布在该区域中的led混光灯1，此处可以理解为养殖厂房内有多个主控制器3，每一个主控制器3看作是一个控制点，一个控制点覆盖一个确定区域。
53.本技术提供的控制方式和dali总线技术相比，大幅度缩减了控制点的数量，部署成本得到了降低。此处假设一个主控制器3与10个led驱动电源2连接，那么即使使用了dali
总线，dali总线的控制点也下降到了原有控制点数量的十分之一，成本更低，稳定性也更好，因为在这种情况下，dali总线只需要与主控制器3连接，不再需要与led驱动电源2进行连接。
54.在一些可能的实现方式中，主控制器3通过电力线通讯的方式与上位机进行通讯，电力线可以使用厂房内原有的电线，不需要再部署新的电缆或者通讯线缆，甚至可以使用目前的供电电缆完成数据通讯，这极大的降低了部署难度。
55.本技术提供的控制方式和无线控制技术相比，具有更高的稳定性和抗干扰性，同时在部署上也更加容易，避免了繁琐的调试。
56.请参阅图3，在一些可能的实现方式中，主控制器包括微处理器，以及分别与微处理器连接的供电模块、指示模块、解码模块、调频模块、发码模块和开关面板。
57.解码模块，用于接收所述环境控制装置和人员监测装置传来的环境照度值及人群情况，并对接收的环境照度和人群情况进行解码处理，若所述环境照度值小于阈值，则控制所述led驱动电源开启或调高挡位，否则则控制所述led驱动电源关闭或调低挡位；若预设时间内人群情况触发阈值，则控制所述led驱动电源关闭紫外led灯。
58.其中，所述解码模块，还用于接收所述主控制器传来的数字照明控制信号，并解析所述数字照明控制信号，并根据解析结果对所述led驱动电源进行控制。
59.所述发码模块，用于编码控制信息，得到由多个码元组成的编码控制信号；
60.所述调频模块，用于根据所述发码控制信号与预设的调频规则对市电进行频率调制，得到至少含有两个不同频率的电力信号，该电力信号用于通过电力线网络传输至用于接收控制信息的设备；
61.其中，供电模块、指示模块、解码模块、调频模块、发码模块以及开关面板分别与微处理器相连，供电模块还与电力线连接，以向主控制器供电，指示模块用于显示主控制器的当前状态。开关微处理器对接收到相应的led驱动电源，以实现对led电源的集中控制。
62.请参阅图1，作为申请提供的智能光环境系统的一种具体实施方式，增加了与主控制器3电连接的第二led驱动电源4和与第二led驱动电源4电连接的紫外线led灯5，主控制器3通过第二led驱动电源4调整与第二led驱动电源4连接的紫外线led灯5的照度和时序。
63.紫外线led灯5的作用有以下几个：
64.1.紫外线可以消毒；
65.2.适当长波紫外线(370-400nm)照射，可以有效将皮肤中的7-脱氢胆固醇转变为为维生素d3，帮助猪只肠道吸收钙，有利于猪只骨骼良好的生长发育；
66.3.紫外线(两个波段，375nm和275nm)辐射抑制猪体内的褪黑素，在预设时段使用紫外线照射，照度10-50lx，照射时间10-16h，可以帮助猪只建立昼夜节律，改善猪的睡眠，提高猪的免疫力。
67.请参阅图1，作为申请提供的智能光环境系统的一种具体实施方式，增加了与主控制器3连接的光照反应装置6，光照反应装置6用于感知光照参数并将光照参数反馈给主控制器3。
68.在一些可能的实现方式中，光照反应装置6安装在畜牧场内居中位置，用于测量场内平均照度。
69.请参阅图1，作为申请提供的智能光环境系统的一种具体实施方式，增加了与主控
制器3连接的人员监测装置7，人员监测装置7用于监测人员的进出，当覆盖区域内有人员时，主控制器3调整led混光灯1的输出。
70.对比图4和图5，在一些可能的实现方式中，人员监测装置7使用红外热释传感器，红外热释传感器安装在led混光灯1的附近的，当有人员在led混光灯1附近活动时，红外热释传感器感应到人员并向主控制器3发出信号。
71.在另一些可能的实现方式中，人员监测装置7使用摄像头，摄像头安装在进出口处，将图像发送给主控制器3，主控制器3通过对人员进出数量的统计向led混光灯1发出信号。例如有人员进入时，主控制器3开始调整led混光灯1，当人员全部离开后，主控制器3调整led混光灯1至人员进入前的状态。
72.举例说明：
73.1.主控制器3调整led混光灯1的输出为特定照度混白光，可以使工作人员可以清楚地看到，方便工作；
74.2.将led混光灯1的输出调至猪不可感测的660nm红色光(10lx-100lx渐进节律调节)，使工作人员可以看见，但是猪无法看到光并且认为这是夜间。
75.请参阅图1，作为申请提供的智能光环境系统的一种具体实施方式，增加了与主控制器3连接的人员监测装置7，人员监测装置7用于监测人员的进出，当覆盖区域内有人员时，主控制器3关闭紫外线led灯5。
76.应理解，紫外线对人的眼睛、皮肤和免疫系统等均会造成伤害，因此在本技术中，使用人员监测装置7来监控养殖区域内是否有人员，当有人员时将紫外线led灯5关闭，避免人员暴露在紫外线照射环境中。
77.请参阅图1，作为申请提供的智能光环境系统的一种具体实施方式，增加了与主控制器3连接的有线通讯器8，有线通讯器8用于与上位机进行数据交互。上位机可以通过有线通讯器8向主控制器3下发新的控制文件，使得主控制器3的控制能够实现动态调整。
78.使用有线通讯器8的目的是提高数据传输的稳定性。在有线通讯的方式中，优先选用电力线通讯的方式，因为电力线通讯可以直接使用原有的电路，能够以更低的成本来实现本技术提供的控制方式。
79.应理解，电力线通信全称是电力线载波通信，是指利用高压电力线(在电力载波领域通常指35kv及以上电压等级)、中压电力线(指10kv电压等级)或低压配电线(380/220v用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
80.主控制器3的工作需要使用电源，因此可以直接使用电源线来传递信号，这样能够降低部署成本，因为电源线同时承担了供电和数据传输两个功能，甚至还可以利用原有的电源线进行直接改造。
81.有线通讯器8的工作原理是：在发送时，利用gmsk或ofdm调制技术将数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。
82.在一些可能的实现方式中，有线通讯器8使用电力线载波通信设备例如电力猫。
83.本技术还公开了一种养殖厂房，包括上述内容中记载的任意一种智能光环境系统。
84.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护
范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。