РАСТЕНИЙ В ТЕПЛИЦАХ

Область техники

Изобретение относится к осветительным системам, пригодным для воспроизведения света заданных спектров, и может быть использовано в сельском хозяйстве для досветки растений в теплицах и в других областях, требующих создания определенной освещенности.

Уровень техники

Важной задачей современных осветительных приборов является обеспечение воспроизведения света с изменяемым определенным спектральным составом, возможность их работы в автономном режиме, возможность внесения необходимых исходных данных в работу светильников пользователем, а также способность работы системы, содержащей осветительные устройства, длительное время по заданному сценарию без вмешательства человека. При этом, необходимо, чтобы осветительные устройства легко монтировались на различных объектах и позволяли минимизировать затраты на линиях связи и потребления, к которым они подключены.

Из патента UA, 99479 U [1], известна регулируемая светодиодная система освещения растений в теплице, включающая светильники, блок управления и другие устройства. Светильники выполнены в виде цепей из светодиодов (светодиодных лент), каждая из которых подключена через соответствующий резонансный трансформатор и преобразователь напряжения к блоку управления и к источнику питания в виде системы TNS. Преобразователь напряжения выполнен в виде электронного генератора синосоидальных колебаний. Каждый электронный генератор оборудован двухкаскадным усилителем, состоящим из транзисторов и резисторов и имеющим позитивную обратную связь через мост Вина, который позволяет изменить фазу исходного сигнала на 360°. В результате этого изменяется напряжение, поступающее через выпрямитель на соответствующие светильники, что приводит к изменению их яркости и спектра. К недостаткам известной системы относятся: отсутствие возможности воспроизведения заданных спектров излучения при выращивании растений; отсутствие возможности устанавливать необходимые зависимости изменений спектральных характеристик в процессе работы; ограниченное количество светильников в системе; отсутствие возможности настройки работы системы при отдаленном доступе расположения светильников.

Наиболее близкой является регулируемая светодиодная система для досветки растений в теплицах, включающая светильники, каждый из которых выполнен в виде корпуса с установленными в нем источниками света, и персональный компьютер, используемый в управлении светильниками, известная из Интернет-публикации, URL: http://led- e.ru/assets/files/pdf/2011 2 50.pdf (Белова Е. Системы управления IntiLED. Полупроводниковая светотехника, 2011 , N° 2, сс. 50-52 [2]). Известная система дополнительно содержит конвертор USB/RS485 и сплинтеры. В персональном компьютере установлено разработанное компанией IntiLED специализированное программное обеспечение, являющееся источником управляющего сигнала. Для работы снаружи помещений используют компьютеры с расширенным температурным диапазоном. Управление светильниками осуществляется по протоколу DMX-512. Изменение яркости светильников реализуются на двух уровнях: непосредственно внутри светильника аналоговым методом или с помощью внешних контроллеров методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Наиболее близким является также способ досветки растений в теплицах, включающий воспроизведение сценария досветки растений в теплицах по заданным мощностям излучения путем формирования и подачи управляющих сигналов тока на светильники светодиодной системы для досветки растений в теплицах, который может осуществляться с помощью системы, описанной выше [2].

Недостатками известной системы и способа досветки растений в теплицах с ее использованием является недостаточная точность при воспроизведении заданных спектров досветки растений в теплицах, отсутствие возможности задавать необходимые зависимости изменения спектральных характеристик на всех этапах роста растений в автоматическом режиме. Это приводит к необходимости постоянного корректирования спектров излучения в процессе работы в ручном режиме и, как результат, к повышению трудоемкости, снижению эффективности выращивания растений и снижению качества выращенных растений. Особенно эти недостатки проявляются при выращивании различных видов растений и наличии отдаленных теплиц.

Краткое изложение изобретения

Задачей изобретения является усовершенствование регулируемой светодиодной системы, в которой за счет предложенных устройств, их элементов и связей между ними обеспечиваются:

высокая точность при воспроизведении заданных спектров излучения, в том числе, при воспроизведении спектров излучения естественного солнечного света;

возможность воспроизведения изменяемых спектральных характеристик излучения светильников на всех этапах роста растений по сценарию их досветки в автоматическом режиме и, в том числе, при одновременном выращивании различных видов растений и/или наличии отдаленных теплиц;

учет наличного искусственного и естественного освещения теплиц во время выращивания.

Указанные свойства системы приводят к повышению эффективности выращивания растений за счет повышения производительности и качества выращенной продукции.

Задачей изобретения является также усовершенствование способа досветки растений в теплицах, в котором за счет предложенных действий и выполнения их с помощью предложенной системы обеспечиваются:

возможность увеличения количества видов одновременно выращиваемых растений в разных теплицах,

возможность выращивания растений в отдаленных теплицах, повышение эффективности выращивания растений при обеспечении высокого их качества.

Поставленная задача решается с помощью предложенной регулируемой светодиодной системы для досветки растений в теплицах, включающей светильники, каждый из которых выполнен в виде корпуса с установленными в нем источниками света, и персональный компьютер, используемый в управлении светильниками. Согласно изобретению, система дополнительно содержит:

блок управления, оборудованный программируемым микропроцессором обработки данных, который связан с интерфейсом приема/передачи команд, модулем памяти, модулем времени, PLC-модемом для приема/передачи сигналов светильников с помощью электрической сети питания, и с модулем сенсоров,

и, по крайней мере, один сенсор интенсивности и, по крайней мере, один сенсор спектрального состава, установленные в каждой из теплиц и связанные с модулем сенсоров блока управления. При этом, интерфейс приема/передачи команд выполнен с возможностью подключения и обмена данными с персональным компьютером через сеть.

Согласно изобретению, каждый источник света светильника состоит из квазимонохроматических светодиодов z типов, где z - количество типов использованных светодиодов, диапазон излучения которых находится в области (300 - 800) нм, и образованный пакет светодиодов установлен на подложке, оборудованной отдельным каналом для каждого светодиода пакета, и закрыт рассеивателем. Каждый из светильников оборудован силовым кабелем и электронной платой управления, содержащей: AC/DC преобразователь, PLC-модем для приема/передачи сигналов блока управления через электрическую сеть питания, цифровой аналоговый преобразователь, программируемый микроконтроллер и драйверы, каждый из которых связан с каналом соответствующего светодиода этого светильника.

В предпочтительном варианте выполнения регулируемой светодиодной системы блок управления дополнительно оборудован дисплеем и средствами ввода данных, связанными с микропроцессором блока управления.

В предпочтительном варианте выполнения регулируемой светодиодной системы каждый из светильников оборудован оптической линзой.

В предпочтительном варианте выполнения регулируемой светодиодной системы корпус светильника оборудован отверстиями подвеса и средствами подвеса, выполненными с возможностью регулирования высоты подвешенного светильника относительно выращиваемых растений в теплице.

Поставленная задача решается также предложенным способом досветки растений в теплицах, включающим воспроизведение сценария досветки растений в теплицах по заданным мощностям излучения путем формирования и подачи управляющих сигналов тока на светильники светодиодной системы для досветки растений в теплицах, в котором:

при воспроизведении сценария досветки растений в теплицах сохраненные предварительно в персональном компьютере настройки работы светильников, содержащие: наборы данных, касающиеся конфигурации светильников, наборы данных, касающиеся значений управляющих сигналов тока для каждого светодиода, и алгоритмы последовательностей подачи управляющих сигналов тока, - записывают в модуль памяти блока управления,

выбирают настройки работы светильников с помощью персонального компьютера из данных по настройкам, записанных в модуле памяти блока управления, и

запускают светильники в работу в реальном времени по выбранному сценарию досветки растений в теплицах. Запуск светильников в работу осуществляют путем передачи соответствующих управляющих сигналов тока с блока управления с помощью PCL-модема блока управления на электронную плату управления каждого из светильников через электрическую сеть питания и соответствующий силовой кабель с помощью PCL-модема соответствующей электронной платы управления. Причем, управляющие сигналы тока, передаваемые с блока управления к светильникам, являются сигналами, величины которых считаны микропроцессором обработки данных блока управления с величин промаркированных управляющих сигналов, записанных в памяти блока управления и откорректированных микропроцессором обработки данных блока управления с учетом данных интенсивности излучения и спектрального состава от наличного естественного и искусственного освещения в соответствующих теплицах, полученных микропроцессором обработки данных от соответствующих сенсоров интенсивности излучения и сенсоров спектрального состава. При этом, управляющие сигналы тока, обработанные микроконтроллером электронной платы управления соответствующего светильника, из цифровой формы переводят в аналоговые сигналы и подают к соответствующим светодиодам светильника с помощью соответствующего драйвера электронной платы управления и канала соответствующего светодиода светильника.

В предпочтительном варианте выполнения способа сценарий досветки растений рассчитывают на основе результатов исследований спектров поглощения на каждом этапе роста соответствующего растения, полученных при выращивании соответствующего растения в условиях излучения естественного солнечного света в местах и в период времени их эффективного выращивания.

Как вариант выполнения способа дополнительно осуществляют редактирование сценария досветки путем изменения заданных мощностей излучения и настроек работы светильников через интерфейс подключенного к блоку управления персонального компьютера.

В предпочтительном варианте выполнения способа дополнительно осуществляют контроль за работой светильников с помощью дисплея и клавиатуры подключенного к блоку управления персонального компьютера и/или с помощью дисплея и клавиатуры блока управления.

Осуществление изобретения детально описано ниже с использованием чертежей для полного раскрытия регулируемой светодиодной системы и способа досветки растений в теплицах.

Краткое описание чертежей

На иллюстрациях приведено:

Фиг. 1 - структурная схема регулируемой светодиодной системы для досветки растений в теплицах;

Фиг. 2 - структурная схема электронной платы регулирования светильника регулируемой светодиодной системы для досветки растений в теплицах;

Фиг. 3 - светильник регулируемой светодиодной системы для досветки растений в теплицах (общий вид); Фиг. 4 - светильник регулируемой светодиодной системы для досветки растений в теплицах (вид снизу);

Фиг. 5 - фрагмент светильника, показанного на Фиг. 4, с источником света;

Фиг. 6 - пакет светодиодов на подложке источника света, показанного на Фиг. 5;

Фиг. 7 - подложка с пакетом светодиодов, закрытым рассеивателем.

Лучший вариант осуществления изобретения

Регулируемая светодиодная система для досветки растений в теплицах, предпочтительный вариант выполнения которой показан на Фиг. 1 , включает: светильники 1 , 10, блок управления 2, выполненный с возможностью подключения и обмена данными с персональным компьютером 3 через сеть 4, и связанный через электрическую сеть питания 5 с каждым из светильников 1 , 10, а также, по крайней мере, один сенсор интенсивности 6 и, по крайней мере, один сенсор спектрального состава 7. Блок управления 2 оборудован программируемым микропроцессором обработки данных 8, связанным со всеми его функциональными блоками: интерфейсом приема/передачи команд 9, модулем памяти 11, модулем времени 12, модулем сенсоров 13 и PLC-модемом 16. Интерфейс приема/передачи команд 9 обеспечивает подключение блока управления 2 и обмен данными с персональным компьютером 3, PLC-модем 16 предназначен для приёма и передачи сигналов между блоком управления 2 и светильниками 1 , 10 через электрическую сеть питания 5. Блок управления 2 также может быть оборудован дисплеем 14 и средствами введения данных 15, связанными с микропроцессором обработки данных 8 блока управления 2. В каждой из теплиц установлены, по крайней мере, один сенсор интенсивности 6 и, по крайней мере, один сенсор спектрального состава 7, которые связаны с модулем сенсоров 13 блока управления 2.

Каждый из светильников 1 , 10 выполнен в виде корпуса 17, в котором установлены источники света 18, 180. Каждый из светильников 1, 10 также оборудован соответствующим силовым кабелем 19, 190 и электронной платой управления 20, 200 (Фиг. 1 - Фиг. 3). Электронная плата управления 20, 200 каждого светильника содержит: AC/DC преобразователь 21, цифровой аналоговый преобразователь 23, программируемый микроконтроллер 24 и драйверы 31 - 46, а также, PLC- модем 22, предназначенный для приёма и передачи сигналов между светильником и блоком управления 2 через электрическую сеть питания 5.

Как показано на Фиг. 2, каждый из драйверов 31 - 46 связан с помощью соответствующего канала 47 - 62 с одним из светодиодов: 25, 250, 251 , 26, 260, 27, 270, 271 , 28, 280, 281 , 29, 290, 30, 300, 301.

Для обеспечения важной характеристики светильника, такой как неизменность спектра излучения света по всем направлениям свечения светильника, каждый источник света 18, 180 светильника сконструирован по принципу упаковки светодиодов, как это показано на примере источника света 18 (Фиг. 5 - Фиг. 7). Для этого на одной подложке 63 группируют п квазимонохроматических светодиодов 25, 250, 251 , 26, 260, 27, 270, 271 z типов, где z - количество типов светодиодов в этой группе, диапазон излучения которых находится в области (300 - 800) нм. При этом, часть из этих светодиодов 25, 250, 251 относится к одному типу с определенным диапазоном излучения в области (300 - 800) нм, другая их часть, светодиоды 26, 260, относятся к одному другому типу с определенным другим диапазоном излучения в указанной области, и ещё иная их часть, светодиоды 27, 270, 271 , относятся к еще одному иному типу с определенным другим диапазоном излучения в указанной области, а спектр излучения светодиодов 25, 250, 251 , 26, 260, 27, 270, 271 , находящихся в одном пакете, охватывает весь диапазон (300 - 800) нм. В одном пакете светодиодов использовано не менее восьми типов квазимонохроматических светодиодов. Для обеспечения смешивания света от разных типов светодиодов пакет светодиодов 25, 250, 251 , 26, 260, 27, 270, 271 капсулируют матовым рассеивателем 64 сверху. В результате получают одинаковые спектральные характеристики света каждого источника света 18, 180 во всех направлениях.

Корпус светильника 17 выполнен из алюминиевого профиля и служит также радиатором для отвода тепла от светодиодов, на нижней стороне которого размещены указанные источники света 18, 180. Источники света 18, 180 закрыты оптической линзой 65, обеспечивающей фокусирование света на рабочую поверхность и защиту этих источников света от механических повреждений. Корпус 17 может быть закрыт с боков торцевыми пластмассовыми пластинами 66, 67, в одной из которых расположена электронная плата управления 20, как показано на Фиг. 3. Электронная плата управления 20 светильника 1 подсоединена к электрической сети питания 5 переменного тока с частотой 50 -г 60 Гц и напряжением 100 - 220 В или 380 В с помощью силового кабеля 19, выходящего через торцевою пластину 66. На обеих торцевых пластмассовых пластинах 66 и 67 выполнены отверстия подвеса 68 и 69, с помощью которых светильник 1 монтируется в теплице непосредственно над растениями с возможностью изменения высоты подвеса в процессе роста растений. Регулирование высоты подвеса не влияет на спектральный состав и интенсивность излучения, однако, влияет на уровень освещения.

Персональный компьютер 3, используемый в управлении светильниками 1 , 10, оборудован СОМ-портом 70, жёстким диском 71 с разработанным программным обеспечением, указательным устройством введения 73 «мышь» и клавиатурой 74.

Сенсоры интенсивности излучения 6 и сенсоры спектрального состава 7, используемые в разработанной регулируемой светодиодной системе, позволяют проводить корректирование спектра излучения светильников 1 , 10 в процессе их работы.

Указанные сенсоры 6 и 7 размещаются в непосредственной близости к растениям, чем обеспечиваются измерения спектральных характеристик света, поглощаемого растениями. С помощью сенсоров 6 и 7 в блок управления 2 поступает информация о характеристиках уже имеющего в теплицах освещении, а именно: интенсивности и спектрального состава, - от естественного и искусственного освещения.

Сенсор интенсивности излучения 6 представляет собой фоторезистор, изменяющий своё сопротивление в зависимости от уровня его освещения. В качестве сенсора интенсивности излучения 6 может использоваться, например, PGM5537. Сенсор спектрального состава 7 представляет собой набор из не менее трёх сенсоров интенсивности с фильтрами в области спектра, которую они измеряют (например, VEML6040). Система работает и способ досветки растений в теплицах осуществляется следующим образом.

Регулируемая светодиодная система позволяет воспроизвести любой изменяемый в зависимости от фазы роста спектр излучения для досветки любых растений в теплицах. Наиболее эффективной оказалась досветка растений в теплицах, когда заданы мощности излучения светодиодов рассчитаны на основе заданных спектров, представляющих собой спектры излучения естественного света, полученные в условиях излучения естественного солнечного света в местах и в период времени их эффективного выращивания.

На стадии создания сценария досветки растений полученные значения форм заданных спектров излучения и полученные лабораторно значения результатов излучения z типов светодиодов, диапазон излучения которых находится в области (300 - 800) нм, сохраняются на жёстком диске 71 персонального компьютера 3.

В качестве результатов излучения z типов светодиодов устанавливают зависимости интенсивности и формы спектров излучения каждого из z типов светодиодов от величины управляющего сигнала. Значения формы спектров получают такими способами: непосредственное их измерение с помощью спектрофотометра; использование известных спектров излучения; формирование спектров на основе результатов исследования спектров поглощения на каждом этапе роста конкретного вида растений.

Основа работы с любым спектром заключается в искусственном разделении его на области, чтобы определить энергетический вклад каждой области в общий спектр. Количество этих областей может быть разным, начиная с трёх. При разделении исходного спектра излучения на три части воспроизведение заданного спектра излучения будет невысоким. Если использовать большое количество областей, что позволяет осуществить разработанное программное обеспечение, то заданный спектр досветки можно воспроизвести абсолютно.

В ходе энергетической оценки определяют энергетический вклад каждой области и относительный её вклад во всё излучение. На основе этих данных определяют мощность излучения в каждой области и определяют настройки работы светильников 1 , 10. При расчёте наборов данных относительно конфигурации светильников 1, 10 типы светодиодов подбирают таким образом, чтобы перекрыть излучением все спектры, которые необходимо получить на всех фазах роста всех растений, которые будут выращиваться в теплицах одновременно. Затем проводят измерения оптических электрических характеристик светодиодов выбранных z типов с помощью спектрофотометра и интегрирующей сферы на различных значениях управляющего сигнала, а именно, тока (CIE084-1989. Measurements of Luminous Flux. International Commission on Illumination, 1989. [3]; O.B. Круглое, B.H. Кузьмин, K.A. Томский. Измерения светового потока светодиодов, - Светотехника, 2009, Ns 3, сс. 34-36. [4]). В результате измерения получают зависимости интенсивности и формы спектров каждого из типов светодиодов от величины управляющего сигнала.

Основываясь на результатах измерений, определяют управляющие сигналы, а именно, ток I, для каждого из типов светодиодов: 25, 26, 27, 28, 29, 30, - которые соответственно маркируют для получения заданной мощности излучения в каждой отдельной области всех спектров естественного света на всех фазах выращивания выбранных растений в теплицах.

Полученные наборы данных значений управляющих сигналов для каждого отдельного соответственно промаркированного типа светодиодов: 25, 26, 27, 28, 29, 30, - для всех отдельных областей всех спектров излучения сохраняются на жёстком диске 71 персонального компьютера 3.

Поскольку светодиодные светильники 1 , 10 системы воспроизводят большое количество спектров, изменяющихся в зависимости от вида растений и его фазы роста, то на этапе создания сценария заложена возможность получения всех этих спектров.

Для этого определяется спектр максимальной мощности излучения, метод определения которого базируется на сравнении мощности излучения на каждой линии спектра и выборе максимального значения излучения. В результате получают суммарный спектр максимальных значений излучения и относительно него определяют необходимое количество светодиодов: 25, 250, 251 , 26, 260, 27, 270, 271 , 28, 280, 281 , 29, 290, 30, 300, 301 , - и величину управляющего сигнала тока для каждого типа светодиодов 25, 26, 27, 28, 29, 30 как это описано выше. Таким образом, комбинация излучения каждого отдельного светодиода 25, 250, 251 , 26, 260, 27, 270, 271, 28, 280, 281 , 29, 290, 30, 300, 301, установленного в светильнике 1 , 10, в процессе выращивания создаёт суммарное излучение, которое отвечает заданному спектру. Поскольку в конструкции светильника 1 используется оптическая линза 65, то учитывается коэффициент поглощения света на каждой из необходимых длин волн.

Алгоритм последовательности подачи маркированных управляющих сигналов разрабатывается и задаётся с помощью таких параметров как вид растений, этап её выращивания и фотопериод. Эти параметры задают спектральные характеристики системы во время её работы, а именно: форма спектра и интенсивность света задаются с помощью выбора вида и этапа выращивания растения, а время освещения задаётся фотопериодом.

В регулируемой светодиодной системе предусмотрена также возможность для пользователя задавать форму спектра освещения в ручном режиме по своему желанию путём изменения любых предварительно рассчитанных с помощью программного обеспечения спектральных характеристик. Чаще всего у пользователей возникает желание изменить яркость светильников 1 , 10. С помощью предложенной регулируемой светодиодной системы могут быть исследованы некоторые зависимости яркости освещения при изменении длительности фотопериода (не показаны).

Запуск регулируемой светодиодной системы для досветки растений в теплицах.

При включении регулируемой светодиодной системы и выборе режима работы, с помощью блока управления 2 осуществляется выявление (опрос) всех светильников 1 , 10, затем, после положительного завершения опроса, с помощью интерфейса приёма/передачи команд 9, например API, СОМ-порта 70 и сети 4 проводится проверка связи с персональным компьютером 3.

Если связь с персональным компьютером 3 установлена, блок управления 2 ожидает на его команды и вводные данные, полученные от пользователя.

На жёстком диске 71 персонального компьютера 3 имеются сохранённые спектральные составы излучения и настройки системы, отвечающие условиям выращивания любой культуры на любом этапе её роста.

С помощью мыши 73 или клавиатуры 74 персонального компьютера 3 пользователь устанавливает все необходимые настройки работы системы, такие как:

- наборы данных относительно конфигурации светильников 1 , 10,

- наборы данных относительно значений управляющих сигналов тока для каждого типа промаркированных светодиодов 25, 26, 27, 28, 29, 30, а также

- алгоритмы последовательностей подачи управляющих сигналов тока, указанные с помощью выбора культур (видов растений), этапов их выращивания, фотопериод каждого этапа выращивания.

При необходимости пользователь может задать свой спектральный состав излучения светильников 1 , 10, отличный от уже сохранённого на жёстком диске 71 персонального компьютера 3. Для этого с помощью мыши 73 или клавиатуры 74 пользователь задаёт свои значения диапазона спектра излучения, области спектра излучения и величины управляющего сигнала тока для каждого типа светодиодов 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Предварительно сохранённые на жёстком диске 71 персонального компьютера 3 настройки работы светильников 1 , 10 или отредактированные (в том числе, установленные пользователем самостоятельно) настройки работы светильников 1 , 10 передают от персонального компьютера 3 через сеть 4 с помощью СОМ-порта 70 и интерфейса приёма/передачи команд 9 в блок управления 2. С помощью микропроцессора обработки данных 8 блока управления 2 настройки системы, заданные пользователем с помощью персонального компьютера 3, записываются в память 11 блока управления 2.

На дисплее 14 блока управления 2 и на дисплее 72 персонального компьютера 3 высвечивается текущий этап работы системы. Блок управления 2 с помощью PLC модема 16, электрической сети питания 5, силового кабеля 19, 190, PLC модемов электронных плат управления каждого светильника 1 , 10, таких как PLC модем 22 электронной платы управления 20, передаёт значение уровней величин тока для каждого канала соответствующего светодиода каждого светильника. Как показано на Фиг. 2, для светильника 1 такими каналами являются каналы 47 - 62, с помощью которых передаются сигналы управления к светодиодам 25, 250, 251, 26, 260, 27, 270, 271 , 28, 280, 281 , 29, 290, 30, 300, 301. Управляющие сигналы тока, передаваемые с блока управления 2 к светильникам 1, 10, являются сигналами, величины которых считаны и откорректированы микропроцессором обработки данных 8 блока управления 2. При этом, считывание сигналов происходит с величин промаркированных управляющих сигналов, записанных в памяти 11 блока управления 2, а корректирование производится с учетом данных относительно интенсивности излучения и спектрального состава от присутствующего естественного и искусственного излучения в соответствующих теплицах, полученных микропроцессором обработки данных 8 от соответствующих сенсоров интенсивности излучения 6 и сенсоров спектрального состава 7. На основании данных, полученных от сенсоров интенсивности излучения 6 и сенсоров спектрального состава 7 и данных, введенных пользователем, с помощью блока управления 2 настраивается излучение светильников 1 , 10 до необходимого спектра. При измерении интенсивности освещенности и спектрального состава с помощью сенсоров 6 и 7, полученная информация передаётся в модуль сенсоров 13 блока управления 2. В микропроцессоре обработки данных 8 блока управления 2 проводится сравнение данных, полученных от сенсоров 6 и 7, с данными, заданными пользователем и, при необходимости, вносятся коррективы в величины токов, которые передаются к светильникам 1 , 10. Такая передача осуществляется с помощью PLC модема 16 блока управления 2, электрической сети питания 5, соответствующего силового кабеля, а также элементов электронной платы соответствующего светильника, например, PLC модема 22, микроконтроллера 24 и цифро- аналогового преобразователя 23 электронной платы управления 20 светильника 1.

Сигналы, поступающие на светильник 1 , обрабатываются с помощью микроконтроллера 24. При этом, выдаются необходимые цифровые сигналы на цифро-аналоговый преобразователь 23, с помощью которого сигналы заданного уровня управляют соответствующими драйверами 31 - 46 заданных каналов 47 - 62 светодиодов 25, 250, 251, 26, 260, 27, 270, 271 , 28, 280, 281 , 29, 290, 30, 300, 301. Другим возможным сценарием работы блока управления 2 является работа в отсутствие соединения с персональным компьютером 3. В этом случае с помощью блока управления 2 устанавливаются параметры спектра по настройкам, прописанным в его модуле памяти 11.

Электронная плата управления 20 светильника 1 позволяет задавать различные величины сигналов на разные каналы светодиодов 47 - 62 с помощью драйверов светодиодов 31 - 46. Как указывалось выше, каждый из драйверов светодиодов 31 - 46 соответствует одному из светодиодов 25, 250, 251 , 26, 260, 27, 270, 271 , 28, 280, 281 , 29, 290, 30, 300, 301 , которые состоят из различных типов. Так, светодиоды 25, 250, 251, 28, 280, 281 относятся к одному типу, светодиоды 26, 260, 29, 290 относятся к другому типу, светодиоды 27, 270, 271, 30, 300, 301 относятся ещё к одному (z-ому) типу светодиодов. Благодаря этому достигается разная величина яркости каждого канала и получается необходимый спектр излучения. Силовой кабель 19, 190 светодиодных светильников 1 , 10 также служит линией передачи сигналов от светильников 1 , 10 к блоку управления 2 и наоборот.

Важной функциональной возможностью регулируемой светодиодной системы является её работа в автономном режиме. Этот режим обеспечивается, когда блок управления 2 и светодиодные светильники 1 , 10 работают при отключенном персональном компьютере 3. При этом, в начале работы настройки задаются при подключенном персональном компьютере 3, что выражается в указании вида растений, этапов выращивания, спектров излучения, фотопериодов, интенсивности и величин управляющих сигналов для соответствующих групп светодиодных светильников 1 , 10. Все эти параметры передаются с жёсткого диска 71 персонального компьютера 3 с помощью СОМ-порта 70 через сеть 4 на интерфейс приёма/передачи команд 9 блок управления 2. Данная информация обрабатывается с помощью микропроцессора обработки данных 8 и записывается в модуль памяти 11. После этого персональный компьютер 3 для дальнейшей работы не нужен. Согласно с необходимым временем включения, которое определяется по сценарию с помощью модуля времени 12, микропроцессор обработки данных 8 считывает с данных модуля памяти 11 соответствующие величины управляющих сигналов, далее передаёт управляющие сигналы на светодиодные светильники 1 , 10 и корректирует их с учетом освещённости в теплицах, как описано выше. После окончания каждого этапа выращивания растений блок управления 2 автоматически задаёт параметры освещения для следующего этапа выращивания.

Ниже приведен пример, который демонстрирует, но не ограничивает изобретение.

Пример использования регулируемой светодиодной системы.

Пользователь использовал регулируемую светодиодную систему для двух теплиц размером 0,5 га, в которых выращивались огурцы.

Условия выращивания растений за исключением досветки были одинаковыми в обеих теплицах.

Продолжительность светового дня за период выращивания составляла от 8-ми часов в начале процесса до 13 часов в конце процесса выращивания.

Досветка растений проводилась с конца декабря до начала апреля, в общем - на протяжении 15 недель.

Длительность досветки растений составляла от 18 до 10 часов в день.

В каждой из теплиц были установлены светильники регулируемой светодиодной системы досветки растений со следующими характеристиками: количество светодиодных светильников, шт.: 242,

количество светодиодов на одном светильнике, шт.: 240;

количество источников света на одном светильнике, шт.: 12;

количество светодиодов в одном источнике света, шт.: 20;

количество типов светодиодов, шт.: 10;

цвет (тип) светодиодов: UV, Blue, Verde, Green, Yellow, Orange, Red, DeepRed, FarRedl , FarRed2;

количество сенсоров интенсивности излучения, шт.: 1 ;

количество сенсоров спектрального состава, шт.: 1 ;

спектр излучения светодиодов в одном источнике света, нм: 300 - 800. Первая теплица работала в автоматическом режиме по сценарию досветки растений, где заданные мощности излучения светодиодов в виде изменяемых заданных спектров излучения в зависимости от фазы роста были рассчитаны на основании спектров излучения естественного освещения, полученных в Украине в мае-июне месяцах.

Другая теплица работала в автоматическом режиме с ручным корректированием по сценарию досветки растений, где заданные мощности излучения светодиодов в виде заданных спектров излучения были установлены на основании опыта пользователя.

Результат.

В теплице, где регулируемая светодиодная система досветки работала в автономном режиме на основании заданных спектров излучения естественного освещения, сбор урожая начался на неделю раньше, а урожайность была выше в среднем на 65%.

Таким образом, предложенная светодиодная система позволяет повысить эффективность выращивания растений за счет высокой точности воспроизведения заданных спектров досветки, в том числе, естественных спектров излучения, в автономном режиме. Высокая точность воспроизведения заданных спектров досветки достигается благодаря подбору светодиодов в источниках света светильника, возможности в автоматическом режиме изменять спектральные характеристики излучения светильников на всех этапах роста растений, а также возможности осуществлять учёт присутствующего искусственного и естественного освещения в теплице во время выращивания.