LED光源实现植物生长动态补光控制的几大要点.doc
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1、LED光源实现植物生长动态补光控制的几大要点在番茄的各个生长期,弱光环境都会对番茄的生长造成很大影响,所以需要对番茄的各个生长期进行补光,至于怎么补更科学和补多少最适宜是学者们一直在研究的问题。基于荧光检测的动态补光系统是利用MINI-PAM监测番茄实际光合效率和LED组合光源补光相结合指导温室番茄种植,定量的分析荧光参数并解决了科学适量补光问题。该系统由上位机总控制中心,自主开发设计的STM32单片机的温室信息监控系统,提供稳定电流的可编程恒流源,大功率红、蓝光LED组合光源和MINI-PAM便携调制式荧光检测仪组成。STM32单片机温室环境因子监控系统和便携式调制荧光检测仪分别测量记录环境
2、信息和荧光参数信息,从这些信息分析计算出LED组合光源的亮度和最佳红蓝光比例,最后上位机控制可编程恒流源驱动LED组合光源,最后达到动态补光的目的。0 引言光合作用是是生物界所有物质代谢和能量的物质基础,植物在光合作用的原初反映,将吸收光能是以较大的荧光方式释放的,因此叶绿素荧光与光合作用有着十分密切的关系。近30年来,LED人工光源在设施园艺、植物设施栽培、太空农业中的研究已经在全世界范围内引起广泛关注。通过不同光质对草莓、兰花等植物的研究结果表明,红光对植物形态、调节株高具有重要的影响,对叶片的生长过程会有促进作用,植物的叶、茎与叶柄会伸长,但叶绿素含量较低,生长指标和干物质积累也会降低。
3、蓝光对光合作用的调控作用主要集中在气孔的开启、叶绿体的分化以及调节光合作用酶的活性等。POSPA等研究发现在单色蓝光LED作用下,叶绿素含量最高,叶片气孔数最多。目前,在复合光谱对植物光合生理特性的研究中,红蓝光LED组合对植物的生长发育过程能产生积极影响,由于单色光处理,因此该系统以红蓝光组合作为番茄生长的辅助光源。通过软件对上位机、可编程电源控制的LED阵列以及MINIPAM调制荧光仪进行闭环控制,分析在何种光照条件下最有利于番茄的生长。1.系统的总体结构动态补光控制系统是利用MINI-PAM监测番茄实际光合效率和LED组合光源补光相结合指导温室番茄补光生产,该系统由五大模块构成,上位机决
4、策模块是一台工业级服务器,自主开发设计的STM32单片机的温室环境因子监控系统,为补光光源提供稳定电流的JBP-7510型可编程控制恒流源,大功率红、蓝光L E D组合光源和MINI-PAM调制式荧光检测仪组成。以荧光参数为目标,在温室环境中不断调节可编程恒流源的输出电流来改变LED组合光源的光照强度,进而改变番茄的荧光参数PS到期望值,达到对番茄光合作用人工调控的效果。系统的基本原理图如图1所示。2.监控系统硬件设计2.1 LED组合光源的供电模块JBP-7510型可编程控制恒流电源为电流电源,额定工作状态下,能输出稳定的期望电流,为了精准的控制LED组合光源驱动电流,达到控制光源光照条件的
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