一种温室智能光照系统调节方法、介质及系统与流程

本发明属于温室种植，具体而言，涉及一种温室智能光照系统调节方法、介质及系统。

背景技术：

1、传统的温室采光系统主要依靠人工经验来调节光照参数,存在调光范围小、效率低下、无法实时优化等问题。具体来说:人工经验调光方式对环境变化响应滞后,无法做到及时调整。植物的生长周期长,光照需求会随不同生长阶段而变化。但是工人修改灯具参数的频率较低,无法满足植物的实时光照需求。依赖经验导致调光范围有限。不同品种、不同生长阶段的植物最佳光照参数各不相同。仅凭人工经验无法全面覆盖所有参数组合,使得调节范围局限。手工记录光照环境参数及植物生长情况效率低下。这些数据量庞大,人工采集难以准确、及时地反映温室光照环境与植物生长状态,无法有效指导调光。无法实现对局部光照环境的精确控制。人工经验只能从全局做粗糙调节,无法根据局部光照差异进行针对性调节。

2、也就是说，现有技术难以解决根据植物实时的光照需求状况,做出快速、精确的光照调节的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种温室智能光照系统调节方法、介质及系统，能够解决现有技术中难以根据植物实时的光照需求状况,做出快速、精确的光照调节的技术问题。

2、本发明是这样实现的：

3、本发明的第一方面提供一种温室智能光照系统调节方法，其中，包括以下步骤：

4、s10、根据温室内的灯具照射范围将温室划分为多个照射区域，获取每个照射区域的亮度数据；

5、s20、获取温室内所有照射区域的灯具的照向，并建立灯具照向矩阵；

6、s30、获取摄像头采集的所有区域内的叶片朝向，并建立叶片朝向矩阵；

7、s40、根据叶片朝向矩阵调整灯具照向矩阵，实现最佳的对叶片的直射光照，调整结果作为照向矩阵；

8、s50、根据照向矩阵中每个灯具的角度对灯具进行角度调节，调节过程中实时获取摄像头采集的所有区域内的大叶片亮度，并建立大叶片亮度曲线；其中，所述大叶片为正面面积大于所述温室内同类作物平均叶片正面面积的叶片；

9、s60、选择调节过程中大叶片亮度最高点对应的每个灯具的角度作为调节目标角度；

10、s70、利用得到的调节目标角度控制每个灯具进行角度调节。

11、在上述技术方案的基础上，本发明的一种温室智能光照系统调节方法还可以做如下改进:

12、其中，所述根据温室内的灯具照射范围将温室划分为多个照射区域，获取每个照射区域的亮度数据，具体包括：在温室内设置多组分布均匀的亮度传感器，每个传感器检测其覆盖的局部区域的亮度数据；将温室平面地图分割成多个网格，每个网格对应一个照射区域；获取每个亮度传感器的位置坐标，判断其位于温室平面地图上的哪个网格范围内，则将该传感器的亮度数据赋值给对应的照射区域；对每个照射区域内的所有亮度传感器的数据取平均值，计算出每个照射区域的亮度数据；重复上述步骤，直到计算出温室内所有照射区域的亮度数据。

13、其中，所述获取温室内所有照射区域的灯具的照向，并建立灯具照向矩阵，具体包括：获取温室内所有灯具的位置坐标、光轴方向、光照范围的参数；基于灯具的位置和光照范围，判断每个灯具的光照覆盖哪些照射区域；初始化一个灯具照向矩阵，矩阵行数等于灯具数量，列数等于照射区域数量；对每个灯具，找到其覆盖的照射区域，在矩阵相应行的对应列位置标1，其余标0；重复上述步骤，直到遍历完所有灯具，得到灯具照向矩阵。

14、其中，所述获取摄像头采集的所有区域内的叶片朝向，并建立叶片朝向矩阵，具体包括：在温室顶部设置多组分布均匀的摄像头，调整角度使其覆盖温室所有区域；对每个照射区域内的植物叶片，利用计算机视觉技术判断其朝向角度；将每个照射区域内所有叶片的朝向角度统计出一个合成角度；初始化一个叶片朝向矩阵，矩阵行数等于照射区域数量，列数等于1；将每个照射区域的合成朝向角度依次写入矩阵每行，得到叶片朝向矩阵；重复上述步骤，定期更新叶片朝向矩阵。

15、其中，所述根据叶片朝向矩阵调整灯具照向矩阵，实现最佳的对叶片的直射光照，调整结果作为照向矩阵，具体包括：读取当前的灯具照向矩阵和叶片朝向矩阵；定义一个调整系数k，当叶片朝向角度与灯具角度差超过阈值时，进行调整；对每个照射区域，如果其叶片朝向角度θ与覆盖它的所有灯具的角度差δθ大于阈值，则将每个灯具的角度乘以调整系数k，作为调整后的角度；更新灯具照向矩阵中的角度值，得到调整后的矩阵作为最佳照向矩阵。

16、其中，所述根据照向矩阵中每个灯具的角度对灯具进行角度调节，调节过程中实时获取摄像头采集的所有区域内的大叶片亮度，并建立大叶片亮度曲线，具体包括：依次改变每个灯具的角度，范围固定在0-180度；每个灯具改变一个角度后，获取所有照射区域内大叶片的实时亮度数据；当每个灯具角度遍历完成后，收集每个照射区域大叶片的亮度与灯具角度的数据组，得到亮度曲线；重复上述步骤，直到获得所有灯具调节过程中所有照射区域内大叶片的亮度曲线。

17、其中，所述选择调节过程中大叶片亮度最高点对应的每个灯具的角度作为调节目标角度，具体包括：读取上一步骤获得的所有照射区域内大叶片的亮度曲线数据；对每个曲线数据，找到亮度值对应的最大值，记录此时灯具的角度；收集所有照射区域内的最大亮度对应的灯具角度，组成目标角度矩阵；目标角度矩阵中每个值即为每个灯具的调节目标角度。

18、其中，所述利用得到的调节目标角度控制每个灯具进行角度调节，具体包括：读取上一步骤获得的每个灯具的调节目标角度；发送控制信号给每个灯具的云台系统，指令其调整到目标角度；灯具云台系统接收到信号后，启动执行器，进行角度调节；等待所有灯具调整到目标角度后，结束本步骤。

19、本发明的第二方面提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行上述的一种温室智能光照系统调节方法。

20、本发明的第三方面提供一种温室智能光照系统调节系统，其中，包含上述的计算机可读存储介质。

21、与现有技术相比较，本发明提供的一种温室智能光照系统调节方法、介质及系统的有益效果是：本发明在温室内设置大量传感器,并网格化划分空间,能够根据每个网格的光照和生长状况进行细粒度的灯具调节。通过根据植物叶片的方向计算光照方向，极大的适应了植物具体的光照需求状况。解决了现有技术中难以根据植物实时的光照需求状况,做出快速、精确的光照调节的技术问题。

技术特征：

1.一种温室智能光照系统调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种温室智能光照系统调节方法，其特征在于，所述根据温室内的灯具照射范围将温室划分为多个照射区域，获取每个照射区域的亮度数据，具体包括：在温室内设置多组分布均匀的亮度传感器，每个传感器检测其覆盖的局部区域的亮度数据；将温室平面地图分割成多个网格，每个网格对应一个照射区域；获取每个亮度传感器的位置坐标，判断其位于温室平面地图上的哪个网格范围内，则将该传感器的亮度数据赋值给对应的照射区域；对每个照射区域内的所有亮度传感器的数据取平均值，计算出每个照射区域的亮度数据；重复上述步骤，直到计算出温室内所有照射区域的亮度数据。

3.根据权利要求1所述的一种温室智能光照系统调节方法，其特征在于，所述获取温室内所有照射区域的灯具的照向，并建立灯具照向矩阵，具体包括：获取温室内所有灯具的位置坐标、光轴方向、光照范围的参数；基于灯具的位置和光照范围，判断每个灯具的光照覆盖哪些照射区域；初始化一个灯具照向矩阵，矩阵行数等于灯具数量，列数等于照射区域数量；对每个灯具，找到其覆盖的照射区域，在矩阵相应行的对应列位置标1，其余标0；重复上述步骤，直到遍历完所有灯具，得到灯具照向矩阵。

4.根据权利要求1所述的一种温室智能光照系统调节方法，其特征在于，所述获取摄像头采集的所有区域内的叶片朝向，并建立叶片朝向矩阵，具体包括：在温室顶部设置多组分布均匀的摄像头，调整角度使其覆盖温室所有区域；对每个照射区域内的植物叶片，利用计算机视觉技术判断其朝向角度；将每个照射区域内所有叶片的朝向角度统计出一个合成角度；初始化一个叶片朝向矩阵，矩阵行数等于照射区域数量，列数等于1；将每个照射区域的合成朝向角度依次写入矩阵每行，得到叶片朝向矩阵；重复上述步骤，定期更新叶片朝向矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种温室智能光照系统调节方法，其特征在于，所述根据叶片朝向矩阵调整灯具照向矩阵，实现最佳的对叶片的直射光照，调整结果作为照向矩阵，具体包括：读取当前的灯具照向矩阵和叶片朝向矩阵；定义一个调整系数k，当叶片朝向角度与灯具角度差超过阈值时，进行调整；对每个照射区域，如果其叶片朝向角度θ与覆盖它的所有灯具的角度差δθ大于阈值，则将每个灯具的角度乘以调整系数k，作为调整后的角度；更新灯具照向矩阵中的角度值，得到调整后的矩阵作为最佳照向矩阵。

6.根据权利要求1所述的一种温室智能光照系统调节方法，其特征在于，所述根据照向矩阵中每个灯具的角度对灯具进行角度调节，调节过程中实时获取摄像头采集的所有区域内的大叶片亮度，并建立大叶片亮度曲线，具体包括：依次改变每个灯具的角度，范围固定在0-180度；每个灯具改变一个角度后，获取所有照射区域内大叶片的实时亮度数据；当每个灯具角度遍历完成后，收集每个照射区域大叶片的亮度与灯具角度的数据组，得到亮度曲线；重复上述步骤，直到获得所有灯具调节过程中所有照射区域内大叶片的亮度曲线。

7.根据权利要求1所述的一种温室智能光照系统调节方法，其特征在于，所述选择调节过程中大叶片亮度最高点对应的每个灯具的角度作为调节目标角度，具体包括：读取上一步骤获得的所有照射区域内大叶片的亮度曲线数据；对每个曲线数据，找到亮度值对应的最大值，记录此时灯具的角度；收集所有照射区域内的最大亮度对应的灯具角度，组成目标角度矩阵；目标角度矩阵中每个值即为每个灯具的调节目标角度。

8.根据权利要求1所述的一种温室智能光照系统调节方法，其特征在于，所述利用得到的调节目标角度控制每个灯具进行角度调节，具体包括：读取上一步骤获得的每个灯具的调节目标角度；发送控制信号给每个灯具的云台系统，指令其调整到目标角度；灯具云台系统接收到信号后，启动执行器，进行角度调节；等待所有灯具调整到目标角度后，结束本步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令运行时，用于执行权利要求1-8任一项所述的一种温室智能光照系统调节方法。

10.一种温室智能光照系统调节系统，其特征在于，包含权利要求9所述的计算机可读存储介质。

技术总结
本发明提供了一种温室智能光照系统调节方法、介质及系统，属于温室种植技术领域，包括：根据温室内的灯具照射范围将温室划分为多个照射区域，获取每个照射区域的亮度数据；获取温室内所有照射区域的灯具的照向，并建立灯具照向矩阵；获取摄像头采集的所有区域内的叶片朝向，并建立叶片朝向矩阵；根据叶片朝向矩阵调整灯具照向矩阵，实现最佳的对叶片的直射光照，调整结果作为照向矩阵；根据照向矩阵中每个灯具的角度对灯具进行角度调节，调节过程中实时获取摄像头采集的所有区域内的大叶片亮度，并建立大叶片亮度曲线；选择调节过程中大叶片亮度最高点对应的每个灯具的角度作为调节目标角度；利用得到的调节目标角度控制每个灯具进行角度调节。

技术研发人员：赵兴柱,张思涛,岳军政,周润卿,孙德旺,田浩,刘伟波,王贵森,王保栋,孔小伟,孙天智,秦硕
受保护的技术使用者：中建八局发展建设有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19