本發(fā)明涉及植物培育技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可實時監(jiān)測植物生長狀態(tài)的LED照明系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

不同波長的光對植物的生長培養(yǎng)均有一定的作用。研究表明，400nm~500nm、600nm~700nm波段的光對促進植物生長作用最大。因此目前市場上以及大量專利提出的LED燈具照明也均屬于這個波段。采用類似光照的方式以促進植物生長，通常稱為“光肥”。但是植物在生長過程中，目前的LED照明燈光照方式均是從頂端照射。專利CN201380046102.0針對植物采光需求提出了一種可以控制某一處局部光的光強度的照明設(shè)備。其控制單元被配置成通過控制園藝光對局部光的貢獻來防止在選自等于或小于5分鐘的范圍的預定時間段內(nèi)，所述地點處的局部光的平均超過50μmol/s/m²的光合作用光子通量密度（PPFD）變化。

隨著LED光源研究的發(fā)展，面向植物生長應用的LED植物生長燈也逐漸得到推廣應用。LED光源的特色在于可以通過LED芯片設(shè)計植物生長所需要的光源，最大限度地促進植物的生長。同時，光源的智能控制也能夠有效的結(jié)合植物生長周期，進行周期性控制照明，從而實現(xiàn)有效培育的目的。但是目前市場上，包括多數(shù)研究院所，對于LED光源在植物照明系統(tǒng)中應用的探索主要集中在如何優(yōu)化設(shè)計LED光源光譜，使其能夠與植物生長需求光譜相匹配。對于植物而言，應用選擇性光譜的照明促生長和照明過程中植物生長狀況的實時監(jiān)測同樣重要，對于植物生長過程的實時監(jiān)測也更有利與研究人員對植物生長培育模式進行研究。

植物生長過程中葉綠素反應了其生長狀況，但是另一方面對于植物所感染病蟲害的情況也需要進行準確的判斷，以便有效的防治這些病蟲害，實現(xiàn)高質(zhì)量的植物培育。專利CN201010200933.7就基于這一考慮提出一種植物葉綠素在線檢測的裝置。但是這種裝置一方面通過激發(fā)植物葉綠素熒光進行檢測，另一方面這種檢測裝置只是針對葉綠素進行檢測分析。

傅里葉紅外光譜是一類比較成熟的分子檢測技術(shù)，它是利用物質(zhì)對紅外光區(qū)的電磁輻射的選擇性吸收來進行結(jié)構(gòu)分析及定性和定量分析的一種方法。被測物質(zhì)的分子在紅外線照射下，只吸收與其分子振動、轉(zhuǎn)動頻率相一致的紅外光譜。對紅外光譜進行剖析，可對物質(zhì)進行定性分析?；衔锓肿又写嬖谥S多原子團，各原子團被激發(fā)后，都會產(chǎn)生特征振動，其振動頻率也必然反映在紅外吸收光譜上。當LED光源發(fā)出的光經(jīng)過植物葉面漫反射之后，漫反射光譜中必然帶有葉面內(nèi)相關(guān)物質(zhì)的信息。

為此，本專利提出一種基于紅外特征光譜吸收的植物生長狀態(tài)實時在線監(jiān)測方法，不僅可以對葉綠素的含量進行監(jiān)測，同時也可以對其他的一些病蟲害進行監(jiān)測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種可實時監(jiān)測植物生長狀態(tài)的LED照明系統(tǒng)，包括LED光源、探測器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及光譜分析系統(tǒng)，對病蟲害進行實時監(jiān)測，所述的LED光源可選用多光譜的LED光源，選取植物生長過程中主要進行光合作用的部位—葉面作為實施檢測部位，LED光源發(fā)出的光在植物葉面產(chǎn)生漫反射，漫反射光譜中含有與植物病害相關(guān)聯(lián)的特征譜，當光譜由固定在葉面上方的探測器接收之后，再通過比對初始光譜，可以得到是否存在導致植物病害的菌類或葉綠素含量信息。

進一步的，所述的LED光源至少包含了420nm~500nm、600nm~750nm、800nm~2500nm三種波段的光譜，前兩個波段的光譜可根據(jù)植物種類以及其生長特征吸收波長進行調(diào)節(jié)，第三類波段光譜為特征譜檢測用波段。

進一步的，所述的用于生長狀態(tài)實時監(jiān)測的光源照射位置，即能夠表征植物生長狀態(tài)的位置可為植物的葉上某一部位。

進一步的，LED光源至少包含400nm~2500nm用于檢測吸收的波段。

進一步的，所述的探測器主要由光柵、光探測器，控制電路等構(gòu)成。

進一步的，所述探測器中的光探測器可為電荷耦合器、光電倍增管、光電二極管、光電導探測器中的任一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明的一種實時監(jiān)測植物生長狀態(tài)的LED照明系統(tǒng)，通過實時測試分析反射光譜中的信息，實現(xiàn)了植物生長狀態(tài)的實時監(jiān)測。植物生長狀態(tài)的實時監(jiān)測不僅可以獲取葉綠素的含量信息，同時也可以對其他的一些病蟲害進行監(jiān)測，這對及時發(fā)現(xiàn)并救治植物、消除病蟲害有著十分重要的現(xiàn)實意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的一種植物生長狀態(tài)實時監(jiān)測的LED照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的一種植物生長狀態(tài)實時監(jiān)測的LED照明系統(tǒng)工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。

圖1為本發(fā)明實施例的一種植物生長狀態(tài)實時監(jiān)測的LED照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例的一種植物生長狀態(tài)實時監(jiān)測的LED照明系統(tǒng)工作流程圖。

如圖1所示，一種植物生長狀態(tài)實時監(jiān)測的LED照明系統(tǒng)，具體包含LED光源、探測器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及光譜分析系統(tǒng)。所述 LED光源至少包含了420nm~500nm、600nm~750nm、800nm~2500nm三種波段的光譜。所述探測器主要由光柵、光電探測器，控制電路等構(gòu)成。

LED光源發(fā)射光，當光經(jīng)過檢測部位后吸收光具有標識特異分子的特征峰，探測端將檢測到的特征峰發(fā)送給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，隨后數(shù)據(jù)將傳輸?shù)焦庾V分析系統(tǒng)，對此類特征峰進行比對分析。

由于植物體內(nèi)所含有葉綠素，以及遭受病蟲害后體內(nèi)所含病菌具有特異性，這些特異性表現(xiàn)在對于光譜吸收的特征譜不同。為此選取植物生長過程中具有代表性的觀察部位作為實施檢測部位，將葉面檢測部位置于LED光源下方，當光照射在葉面上后產(chǎn)生漫反射，漫反射光光譜中含有葉面吸收掉的特征光譜，探測端對此類特征峰進行比對分析可發(fā)現(xiàn)是否存在導致植物病害的菌類。一般而言，葉綠素是對光譜產(chǎn)生吸收的重要組成部分，其自身的吸收也存在特征峰。對于葉綠素吸收后產(chǎn)生的特征光譜進行積分，一定程度上也可以獲得葉綠素含量的信息。對于吸收光譜中信息實時測試分析，便可實現(xiàn)植物生長狀態(tài)的實時監(jiān)測。

LED光源至少包含了420nm~500nm、600nm~750nm、800nm~2500nm三種波段的光譜，420nm~500nm、600nm~750nm兩種波段的光譜可根據(jù)植物種類以及其特征吸收波長進行調(diào)節(jié)，主要用于植物生長需求。800nm~2500nm波段主要用于探測。

用于生長狀態(tài)實時監(jiān)測的光源照射位置，即能夠表征植物生長狀態(tài)的位置可為植物的頁、莖上的某一部位。

所述LED光源中至少包含400nm~2500nm用于檢測吸收的波段。

所述探測器中的光探測器可為電荷耦合器、光電倍增管、光電二極管、光電導探測器中的任一種。

以上所述的具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發(fā)明的最優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補充和等同替換等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。