本發(fā)明涉及補(bǔ)光控制，具體涉及植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈多參數(shù)自適應(yīng)調(diào)控方法。
背景技術(shù)：
1、設(shè)施農(nóng)業(yè)和受控栽培技術(shù)的發(fā)展，使人工光環(huán)境已成為影響作物產(chǎn)量、品質(zhì)和生長(zhǎng)一致性的關(guān)鍵因素之一。對(duì)光照強(qiáng)度、光譜組成、作用時(shí)長(zhǎng)和作用區(qū)域進(jìn)行精細(xì)調(diào)控，能夠在有限能源條件下改善冠層受光均勻性，穩(wěn)定葉片光合狀態(tài)，并降低局部熱積累對(duì)組織活性的影響。尤其在高密度栽培、立體栽培和晝夜補(bǔ)光管理過程中，光照已不再是簡(jiǎn)單的開關(guān)控制問題，而逐步演變?yōu)榕c冠層結(jié)構(gòu)、局部溫度狀態(tài)和動(dòng)態(tài)生理響應(yīng)緊密耦合的連續(xù)控制問題。
2、現(xiàn)有方案大多采用固定分區(qū)、固定時(shí)長(zhǎng)或基于經(jīng)驗(yàn)閾值的補(bǔ)光方式，常見做法是按照預(yù)設(shè)時(shí)段或預(yù)設(shè)功率直接驅(qū)動(dòng)燈具，缺乏針對(duì)冠層局部區(qū)域真實(shí)響應(yīng)的動(dòng)態(tài)識(shí)別能力。部分方案雖然引入圖像識(shí)別或環(huán)境感知，但更多停留在靜態(tài)區(qū)域劃分或單次狀態(tài)判斷層面，難以反映補(bǔ)光輸入后局部熒光變化和溫度變化之間的耦合關(guān)系。由此容易出現(xiàn)補(bǔ)光作用區(qū)域選取不準(zhǔn)、局部受光過量、熱負(fù)荷上升、能量投入與生理收益不匹配等問題。進(jìn)一步地，現(xiàn)有方法對(duì)執(zhí)行后的反饋利用不足，難以基于新一輪響應(yīng)結(jié)果及時(shí)修正下一控制窗口的補(bǔ)光對(duì)象和補(bǔ)光參數(shù)，導(dǎo)致補(bǔ)光過程連續(xù)性差、自適應(yīng)能力弱。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈多參數(shù)自適應(yīng)調(diào)控方法，用于至少解決如何依據(jù)冠層局部實(shí)時(shí)響應(yīng)準(zhǔn)確確定補(bǔ)光對(duì)象和補(bǔ)光參數(shù)的問題。
2、本發(fā)明提供一種植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈多參數(shù)自適應(yīng)調(diào)控方法，該方法包括：
3、獲取植物冠層觀測(cè)數(shù)據(jù)，構(gòu)建冠層響應(yīng)單元，確定候選冠層響應(yīng)單元，并建立補(bǔ)光燈分區(qū)與冠層響應(yīng)單元之間的光傳輸耦合關(guān)系；
4、控制與候選冠層響應(yīng)單元耦合的補(bǔ)光燈分區(qū)輸出編碼微擾光，并采集熒光響應(yīng)數(shù)據(jù)和溫度響應(yīng)數(shù)據(jù)，其中，編碼微擾光為按照預(yù)設(shè)編碼序列調(diào)制的試探光；
5、基于編碼微擾光對(duì)熒光響應(yīng)數(shù)據(jù)和溫度響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，得到局部響應(yīng)參數(shù)；
6、根據(jù)局部響應(yīng)參數(shù)確定冠層響應(yīng)單元的局部補(bǔ)光收益和局部溫升風(fēng)險(xiǎn)，并基于光傳輸耦合關(guān)系、局部補(bǔ)光收益和局部溫升風(fēng)險(xiǎn)，通過非負(fù)約束稀疏求解確定目標(biāo)控制窗口的補(bǔ)光控制參數(shù)；
7、根據(jù)補(bǔ)光控制參數(shù)控制補(bǔ)光燈分區(qū)執(zhí)行補(bǔ)光，并根據(jù)執(zhí)行反饋數(shù)據(jù)更新下一控制窗口的候選冠層響應(yīng)單元和補(bǔ)光控制參數(shù)。
8、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于：
9、通過獲取植物冠層觀測(cè)數(shù)據(jù)并構(gòu)建冠層響應(yīng)單元，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)光作用對(duì)象由粗略分區(qū)向局部功能區(qū)域轉(zhuǎn)換的作用，減少了傳統(tǒng)固定區(qū)域控制帶來的對(duì)象失配問題。
10、通過篩選候選冠層響應(yīng)單元并建立補(bǔ)光燈分區(qū)與冠層響應(yīng)單元之間的光傳輸耦合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了燈具輸出與局部受光對(duì)象之間的定量關(guān)聯(lián)作用，使補(bǔ)光分配不再依賴經(jīng)驗(yàn)指定。
11、通過輸出按預(yù)設(shè)編碼序列調(diào)制的試探光并同步采集熒光響應(yīng)數(shù)據(jù)和溫度響應(yīng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)局部生理響應(yīng)與局部熱響應(yīng)的并行辨識(shí)作用，提高了補(bǔ)光判斷依據(jù)的真實(shí)性。
12、通過對(duì)熒光響應(yīng)數(shù)據(jù)和溫度響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，實(shí)現(xiàn)了不同補(bǔ)光輸入對(duì)局部區(qū)域作用結(jié)果的分離作用，使局部響應(yīng)參數(shù)具有明確來源。
13、通過根據(jù)局部響應(yīng)參數(shù)確定局部補(bǔ)光收益和局部溫升風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了收益與風(fēng)險(xiǎn)同步量化的作用，避免僅按單一光照指標(biāo)進(jìn)行控制。
14、通過結(jié)合光傳輸耦合關(guān)系、局部補(bǔ)光收益和局部溫升風(fēng)險(xiǎn)執(zhí)行非負(fù)約束稀疏求解，實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)光控制參數(shù)的受約束優(yōu)化分配作用，使有限功率優(yōu)先分配到更有價(jià)值的區(qū)域。
15、通過根據(jù)執(zhí)行反饋數(shù)據(jù)更新下一控制窗口的候選冠層響應(yīng)單元和補(bǔ)光控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)閉環(huán)修正作用，提高了方法對(duì)結(jié)構(gòu)變化和狀態(tài)漂移的適應(yīng)能力。
1.一種植物生長(zhǎng)補(bǔ)光燈多參數(shù)自適應(yīng)調(diào)控方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建冠層響應(yīng)單元，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定候選冠層響應(yīng)單元，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立補(bǔ)光燈分區(qū)與冠層響應(yīng)單元之間的光傳輸耦合關(guān)系，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述編碼微擾光對(duì)所述熒光響應(yīng)數(shù)據(jù)和所述溫度響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，得到局部響應(yīng)參數(shù)，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述局部響應(yīng)參數(shù)包括熒光響應(yīng)幅值、響應(yīng)延遲量、溫升速率和溫度恢復(fù)時(shí)間；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過非負(fù)約束稀疏求解確定目標(biāo)控制窗口的補(bǔ)光控制參數(shù)，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述局部補(bǔ)光收益、所述局部溫升風(fēng)險(xiǎn)和各所述候選補(bǔ)光動(dòng)作對(duì)應(yīng)的功率消耗，確定各所述候選補(bǔ)光動(dòng)作的評(píng)價(jià)值，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)執(zhí)行反饋數(shù)據(jù)更新下一控制窗口的候選冠層響應(yīng)單元和所述補(bǔ)光控制參數(shù)，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述偏差來源包括冠層結(jié)構(gòu)變化、環(huán)境約束變化和局部響應(yīng)漂移；