專利名稱：一種用于褐藻培養的智能化光照設備的制作方法
技術領域：
一種用于褐藻培養的智能化光照設備技術領域[0001]本實用新型涉一種用于褐藻培養的智能化光照設備。
背景技術：
[0002]隨著近幾年的褐藻養殖產業的興起，褐藻的市場需求越來越大。現有的褐藻養殖技術均是采用開放式跑道池，若需要對開放式跑道的培養技術進行改進或優化開放式跑道的培養條件，則必須通過采用光合生物反應器進行研究得到最優的培養參數。[0003]光是單細胞培養中影響其生長的最重要的因子之一。光照是影響褐藻生長和生化成分的重要因素。光合生物反應器對褐藻提供的培養參數之一是光照，而現有的光合生物反應器普遍采用太陽光、白熾燈或日光燈等作為光源，人工光源提供了一系列波長不等的光譜，從短波的藍光到綠色和黃色，再到長波的紅光，而褐藻在不同的生長時間段只需要獲得特定波長范圍且特定光照強度的光即可，現有光源或人工光源的相當一部分光能不被吸收而被浪費，所以褐藻對上述光源的能量利用率較低，光合作用效率低，從而影響褐藻的生長速度。實用新型內容[0004]有鑒于此，本實用新型提供了一種用于褐藻培養的智能化光照設備，以克服現有技術中由于褐藻對人工光源的光能利用效率較低，從而影響褐藻的生長速度的問題。[0005]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案[0006]—種用于褐藻培養的智能化光照設備，包括[0007]記錄有褐藻生長參數的存儲模塊，所述褐藻生長參數包括生長特性參數以及與所述生長特性參數對應的藍綠光占空比和紅光占空比；[0008]判斷所述褐藻的當前生長 狀態的判斷模塊；[0009]分別與所述判斷模塊以及所述存儲模塊相連，根據所述褐藻的當前生長狀態獲得與其對應的生長特性參數，并根據所述生長特性參數得到所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的獲取占空比模塊；[0010]與所述獲取占空比模塊相連，根據所述藍綠光占空比生成相應的藍綠光PWM信號，并根據所述藍綠光PWM信號生成相應光照強度的藍綠光以及根據所述紅光占空比生成相應的紅光PWM信號，并根據所述紅光PWM信號生成相應光照強度的紅光的光源模塊。[0011]其中，所述生長特性參數包括褐藻的生長階段，所述褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量，所述獲取占空比模塊包括[0012]根據所述褐藻的當前生物量獲得所述褐藻的當前生長階段的階段獲取單元；[0013]與所述階段獲取單元相連，根據所述褐藻的當前生長階段得出所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。[0014]其中，所述生長特性參數包括褐藻的生物量區間，所述褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量，所述獲取占空比模塊包括[0015]根據所述褐藻的當前生物量獲得對應的生物量區間的第一區間獲取單元；[0016]與所述第一區間獲取單元相連，根據所述褐藻的生物量區間得出所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。[0017]其中，所述生長特性參數包括褐藻的生長階段以及與所述褐藻的生長階段對應的褐藻的生物量區間，所述每一生長階段至少與一個生物量區間相對應，所述褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量，所述獲取占空比模塊包括[0018]根據所述褐藻的當前生物量獲得所述褐藻的當前生長階段，并根據所述當前生物量以及所述當前生長階段得到當前生物量區間的第二區間獲取單元；[0019]與所述第二區間獲取單元相連，根據所述褐藻的生物量區間得出所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。[0020]其中，所述生長特性參數包括與所述生物量區間對應的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值、與所述藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值對應的藍綠光驅動電流和紅光驅動電流、以及與所述藍綠光驅動電流對應的藍綠光占空比以及與所述紅光驅動電流對應的紅光占空比，所述獲取占空比模塊包括[0021]根據所述褐藻的當前生物量得到當前生物量對應的生物量區間，根據所述生物量區間獲得對應的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值，根據獲得的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值得到相應的藍綠光驅動電流以及紅光驅動電流的獲取驅動電流單元；[0022]與所述獲取驅動電流單元相連，根據所述藍綠光驅動電流到相應的藍綠光占空比以及根據所述紅光驅動電流得到相應的紅光占空比的生成單元。[0023]其中，所述生成單元具體為根據生物量區間得出波長為410_460nm的第一發光峰的第一占空比、波長為500-570nm的第二發光峰的第二占空比、波長為610-640nm的第三發光峰的第三占空比以及波長為645-680nm的第四發光峰的第四占空比的生成單元。[0024]其中，所述藍綠 光包括波長為410_460nm的第一發光峰對應的光照以及波長為 500-570nm的第二發光峰對應的光照，所述紅光包括波長為610_640nm的第三發光峰對應的光照以及波長為645-680nm的第四發光峰對應的光照。[0025]其中，所述光源模塊為半導體光源模塊，所述半導體光源模塊包括按照預設規律排列的第一類二極管、第二類二極管、第三類二極管以及第四類二極管，以使所述半導體光源模塊在其照射面上形成均勻的光強和光質，其中，所述第一類二極管發出與所述第一發光峰對應的光照，所述第二類二極管發出與所述第二發光峰對應的光照，所述第三類二極管發出與所述第三發光峰對應的光照，所述第四類二極管發出與所述第四發光峰對應的光照。[0026]其中，所述褐藻生長參數還包括褐藻的類別，所述褐藻的類別包括褐藻的種類和/ 或褐藻的品種，所述生長特性參數與所述褐藻的類別相對應，所述生長特性參數包括褐藻的生長階段和/或褐藻的生物量區間，所述智能化光照設備還包括[0027]與所述獲取占空比模塊相連，采集外部輸入的參數的參數采集單元，所述外部輸入的參數包括褐藻的類別；[0028]相應的，所述獲取占空比模塊具體為根據所述褐藻的當前生長狀態以及所述褐藻類別獲得對應的生長特性參數，并根據生長特性參數得出藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的獲取占空比模塊。[0029]其中，所述生長特性參數包括生物量區間和生長階段，所述智能化光照設備還包括[0030]與所述光源模塊相連，在判斷出當前時間屬于預設光照時間段時，控制所述光源模塊進行光照的光照控制模塊；[0031]與所述光照控制模塊相連，在所述光照控制模塊判斷出當前時間屬于預設光照時間段的情況下，判斷所述當前生物量是否不屬于當前生物量區間，如果是，則觸發所述獲取占空比模塊根據所述褐藻的當前生長狀態獲得對應的生長特性參數，根據所述生長特性參數得到所述褐藻所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的觸發模塊。[0032]經由上述的技術方案可知，采用本實用新型實施例提供的用于褐藻培養的智能化光照設備，通過判斷模塊判斷褐藻的當前生長狀態，通過獲取占空比模塊得到褐藻此時所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比，光源模塊根據藍綠光占空比生成相應的藍綠光PWM信號，并根據藍綠光PWM信號生成相應光照強度的藍綠光以及根據紅光占空比生成相應的紅光PWM信號，根據紅光PWM信號生成相應光照強度的紅光，由于占空比發生變化，藍綠光和紅光的光子密度會發生變化，所以藍綠光和紅光的光照強度以及光質發生變化，光源模塊可以在褐藻的不同生長狀態發出與褐藻的當前生長狀態相應的波長、光照強度及光質的光從而提高褐藻對光源的光能利用率，進而提高褐藻的生長速度。


[0033]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。[0034]圖1為本實用新型實施例公開的一種用于褐藻培養的智能化光照設備的結構示意圖；[0035]圖2為上述實施例中的獲取占空比模塊一種內部結構示意圖；[0036]圖3為本實用新型實施例提供的一種光源模塊中四類二極管的排列順序；[0037]圖4為本實用新型實施例提供的一種用于褐藻培養的智能化光照設備的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。[0039]褐藻其光合產物為精油、褐藻淀粉及甘露醇。其細胞壁富含藻膠物質，具有膠狀或濃稠之特性，常被用于各種食品之添加、紡織工業、橡膠工業及其他工業用途。許多褐藻可以被食用，常見有海帶、裙帶菜、小海帶等，因含有大量的維生素及無機鹽類，常被視為補充營養的副食品，醫藥上的利用更有上千年歷史，古代醫書「本草綱目」、「本草經疏」上早有記載海帶類有治療甲狀腺腫、癭瘤結氣、水腫、利尿、去等功用，現代醫學研究，也已證明有些褐藻有降血壓和抗癌作用，甚至利用褐藻膠制成抗凝劑、止血劑、代用血漿、止血紗布、止血海綿、醫藥印模、膏基等，具有極高的經濟價值。因此褐藻的需求量很高。[0040]光照是單細胞培養中影響其生長的最重要的因子之一。光照是影響褐藻生長和生化成分的重要因素，光照包括光質(即不同波長的光以不同比例的光子組成)、光照強度和光暗周期(對褐藻進行光照的時間與不進行光照的時間之和為一光暗周期)。[0041]其中，對于同一波長的光的光照強度可以通過控制光子密度來改變光照強度，可以通過改變光源模塊的工作電流來改變光子密度，可以通過改變獲取占空比模塊的獲取的 PWM信號的占空比改變光源模塊的工作電流。[0042]現有技術中褐藻培養體系不能充分利用太陽光或者光合生物反應器提供的光照， 并且利用白熾燈或日光燈等人工光源作為光源，成本高、能耗高、養殖效率低。上述問題的存在，使褐藻養殖的產業始終處于一個瓶頸的狀態，究其原因，光照是迫切需要解決的問題。[0043]實施例一[0044]請參閱附圖1，為本實用新型實施例公開的一種用于褐藻培養的智能化光照設備的結構示意圖，該智能化光照設備包括存儲模塊100、判斷模塊101、獲取占空比模塊102 以及光源模塊103，其中[0045]判斷模塊101與獲取占空比模塊102相連，獲取占空比模塊102分別與光源模塊 103以及存儲模塊100相連。[0046]存儲模塊100，用于記錄褐藻生長參數；[0047]褐藻生長參數包括生長特性參數以及與生長特性參數對應的藍綠光占空比和紅光占空比。[0048]判斷模塊101，用于判斷褐藻的當前生長狀態；[0049]判斷模塊101可以為液體濃度光學檢測傳感器或圖像采集與處理裝置。褐藻的生長狀態可以用褐藻的生物量來體現，或者用培養褐藻的水體中的有機物的濃度來體現。[0050]褐藻的生長階段大致可分三個階段生長期、高峰期以及老化期，在生長期，褐藻的生物量較少，培養褐藻的水有些發渾、水體中有機質(有機質可以為次生代謝物)濃度高； 在高峰期，褐藻的生物量會急劇升多，褐藻大量出現，由于褐藻數量較多，所以水面會呈從暗褐到橄欖綠，且褐藻消耗有機物速度快，所以有機物濃度較低；在老化期，褐藻整體處于新老交替時期，總體活性較弱，此時有機物的濃度最低，藻體表面的膠原或者是纖維素的保護能力也大大下降，所以水體的顏色發暗不再顯現鮮亮的綠色。[0051]上述將褐藻的生長階段大致劃分有三個階段，本實用新型實施例中褐藻的生長階段不限定于三個階段，不同類別的褐藻的生長階段可以不同，例如褐藻的生長階段可以分為延緩期、指數生長期、相對生長下降期、靜止期與死亡期等五個階段，其中，每個階段的次生 代謝物如褐藻膠的含量和成分各不相同，且每個階段都有相應的天數。[0052]從上述可知在不同的生長階段，褐藻的生物量不同，褐藻的水體顏色不同，某些有機物的濃度不同，所以可以通過液體濃度光學檢測傳感器檢測培養褐藻的水體中某些有機物的濃度來判斷褐藻的當前生長狀態。也可以通過圖像采集與處理裝置，對培養褐藻的水體進行拍攝，并對拍攝的圖像進行處理，根據水體的顏色獲得褐藻的當前生物量，從而得知褐藻的當前生長狀態。[0053]由于褐藻的各個生長階段都有相應的時間，例如，生長期為褐藻生長的最初十天， 高峰期為褐藻生長的中間十天，老化期是褐藻生長的最后十天，所以判斷模塊101還可以是計時模塊，生長特性參數包括時間區間，生長特性參數與該時間區間相對應，此時褐藻的生長狀態是指判斷模塊101記錄的時間。[0054]獲取占空比模塊102，用于根據當前生長狀態獲得對應的生長特性參數，并根據該生長特性參數得出褐藻所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比。[0055]光源模塊103，用于根據藍綠光占空比生成相應的藍綠光PWM信號，并根據藍綠光 PWM信號生成相應光照強度的藍綠光以及根據紅光占空比生成相應的紅光PWM信號，并根據紅光PWM信號生成相應光照強度的紅光。[0056]本實用新型實施例，通過判斷模塊101判斷褐藻的當前生長狀態，通過獲取占空比模塊102得到褐藻此時所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比， 光源模塊103根據藍綠光占空比生成相應的藍綠光PWM信號，并根據藍綠光PWM信號生成相應光照強度的藍綠光以及根據紅光占空比生成相應的紅光PWM信號，根據紅光PWM信號生成相應光照強度的紅光，由于占空比發生變化，藍綠光和紅光的光子密度會發生變化，所以藍綠光和紅光的光照強度以及光質發生變化，光源模塊103可以在褐藻的不同生長狀態發出與褐藻的當前生長狀態相應的波長、光照強度及光質的光照從而提高褐藻對光源的光能利用率，進而提高褐藻的生長速度。[0057]實施例二[0058]請參閱圖2,為上述實施例中的獲取占空比I旲塊的一種內部結構不意圖，獲取占空比模塊102包括獲取驅動電流單元201以及生成單元202，其中[0059]獲取驅動電流 單元201與生成單元202相連。[0060]由于褐藻的生長狀態不同，需要的藍綠光和紅光的光照強度閾值相應發生變化， 所以生長特性參數可以包括褐藻生物量區間與藍綠光和紅光的光照強度閾值的對應關系，由于藍綠光和紅光的光照強度閾值是由電流決定的，而電流是由占空比決定的，所以生長特性參數還可以包括藍綠光與紅光的占空比與生物量區間的對應關系，藍綠光和紅光的光照強度閾值與藍綠光和紅光的驅動電流的對應關系，以及藍綠光和紅光的驅動電流與藍綠光和紅光的占空比的對應關系。當然，生長特性參數還可以包括生物量區間與褐藻所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的對應關系，其中，不同的占空比對應的不同波長和不同強度的光。獲取占空比模塊102可以根據存儲模塊100中存儲的對應關系得到褐藻所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比。[0061]根據上述的對應關系可知，生長特性參數包括與生物量區間對應的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值、與藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值對應的藍綠光驅動電流和紅光驅動電流、以及與藍綠光驅動電流對應的藍綠光占空比以及與紅光驅動電流對應的紅光占空比。[0062]獲取驅動電流單元201，用于根據褐藻的當前生物量得到當前生物量對應的生物量區間，根據生物量區間獲得對應的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值，根據獲得的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值得到相應的藍綠光驅動電流以及紅光驅動電流；[0063]生成單元202，用于根據藍綠光驅動電流得出褐藻所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及根據紅光驅動電流獲得紅光對應的紅光占空比。[0064]由于褐藻易吸收藍綠光光區中波長為410-460nm的第一發光峰和波長為 500-570nm的第二發光峰以及紅光光區中波長為610_640nm的第三發光峰和波長為 645-680nm的第四發光峰，所以優選的，獲取驅動電流單元201，用于根據褐藻的生物量區間獲得褐藻所需的第一發光峰對應的第一驅動電流、第二發光峰對應的第二驅動電流、第三發光峰對應的第三驅動電流以及第四發光峰對應的第四驅動電流。相應的生成單元202， 用于根據第一驅動電流、第二驅動電流、第三驅動電流以及第四驅動電流得到第一占空比 (與第一驅動電流對應)、第二占空比(與第二驅動電流對應)、第三占空比(與第三驅動電流對應)以及第四占空比(與第四驅動電流對應)。[0065]在不同的實際情況下，獲取驅動電流單元201也可以只獲取藍綠光驅動電流(該電流可以為第一占空比對應的電流或者第二占空比對應的電流)以及紅光驅動電流(該電流可以為第三占空比對應的電流或者第四占空比對應的電流)，相應的生成單元202根據藍綠光驅動電流得到相應的藍綠光占空比(第一占空比或者第二占空比)，根據紅光驅動電流得到相應的紅光占空比(第三占空比或者第四占空比)。[0066]下面對獲取占空比模塊102的另一種內部結構進行說明。[0067]根據生長特性參數的不同，獲取占空比模塊102的功能就不同。當生長特性參數包括褐藻的生長階段，且褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量時，獲取占空比模塊102包括 根據褐藻的當前生物量獲得褐藻的當前生長階段的階段獲取單元；與階段獲取單元相連， 根據褐藻的當前生長階段得出褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。[0068]當生長特性參數包括褐藻的生物量區間，且褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量時，獲取占空比模塊102包括根據褐藻的當前生物量獲得對應的生物量區間的第一區間獲取單元；與所述第一區間獲取單元相連，根據所述褐藻的生物量區間得出所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。[0069]優選的，生長特性參數包括褐藻的生物量區間以及褐藻的生長階段，一生長階段至少與一個生物量區間相對應，此時，獲取占空比模塊102包括根據所述褐藻的當前生物量獲得所述褐藻的當前生長階段，并根據所述當前生物量以及所述當前生長階段得到當前生物量區間的第二區間獲取單元；與所述第二區間獲取單元相連，根據所述褐藻的生物量區間得出所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。[0070]優選的，上述獲取占空比模塊102中的生成單元具體用于根據生物量區間得出波長為410-460nm的第一發光峰的第一占空比、波長為500_570nm的第二發光峰的第二占空比、波長為610-640nm的第三發光峰的第三占空比以及波長為645_680nm的第四發光峰的第四占空比。[0071]在不同的實際情況下，生成單元202也可以根據生物量區間得出波長為 410-460nm的第一發光峰的第一占空比(或波長為500_570nm的第二發光峰的第二占空比) 和波長為610-640nm的第三發光峰的第三占空比(或波長為645_680nm的第四發光峰的第四占空比)。[0072]獲取占空比模塊102的功能可以為單片機或者為微控制單元(MCU)中的一部分功能，獲取占空比模塊102可以為單片機或者為微控制單元(MCU)中的一部分。[0073]下面對實施例一中的光源模塊103進行詳細說明。[0074]光源模塊103可以為半導體光源模塊，光源模塊103可以包括二極管，優選的為 發光二極管或激光二極管，其中發光二極管包括有機發光二極管和無機發光二極管。[0075]當藍綠光占空比只包括第一占空比(或者第二占空比)，紅光占空比只包括第三占空比(或第四占空比)，那么光源模塊103可以生成波長為410-460nm的第一發光峰(或波長為500-570nm的第二發光峰)和波長為610_640nm的第三發光峰(或波長為645_680nm的第四發光峰)。當然對于第一占空比(或第二占空比)，可以使用兩種不同種類的二極管，當對這兩種二極管施加相同占空比的電壓時，這兩種二極管會輸出不同波長的光，即藍綠光包括波長為410-460nm的第一發光峰對應的光照以及波長為500_570nm的第二發光峰對應的光照，對于第三占空比(或第四占空比)，也可以使用兩種不同種類的二極管，當對這兩種二極管施加相同占空比的電壓時，這兩種二極管會輸出不同波長的光，即紅光包括波長為 610-640nm的第三發光峰對應的光照以及波長為645_680nm的第四發光峰對應的光照。[0076]下面以光源模塊103為二極管為例對光源模塊103進行說明，優選的，光源模塊 103可以包括第一類二極管、第二類二極管、第三類二極管以及第四類二極管，其中，第一類二極管發出與第一占空比對應的光，第二類二極管發出與第二占空比對應的光，第三類二極管發出與第三占空比對應的光，第四類二極管發出與第四占空比對應的光。在不同的實際情況下，光源模塊103可以包括第一類二極管(或第二類二極管)和第三類二極管(或第四類二極管)。[0077]優選的，光源模塊103在其照射面上形成均勻的光強,這樣有利于褐藻對光源的光能利用率，進而提高褐藻的生長速度，當然，根據不同的實際情況，光源模塊103在其照射面上也可以不形成均勻的光強。[0078]光源模 塊103如果需要在其照射面上形成均勻的光強，那么各個種類二極管的排列順序需按照預設規律進行排列，下面以光源模塊103包括第一類二極管、第二類二極管、第三類二極管以及第四類二極管為例進行說明。[0079]請參閱圖3，為本實用新型實施例提供的一種光源模塊103中四類二極管的排列順序，圖中各個圓圈表示各個二極管，其中，標注“I”的圓圈表示第一類二極管，標注“2”的圓圈表示第二類二極管，標注“3”的圓圈表示第三類二極管，標注“4”的圓圈表示第四類二極管。[0080]圖3中點劃線所示1031表示光源模塊103中的一陣列單元，光源模塊103是由多個陣列單元構成，陣列單元1031中包括的第一類二極管、第二類二極管、第三類二極管以及第四類二極管的個數相同，且排列順序如圖3所示，但是圖中只是以一具體的例子示出光源模塊103中四種類型二極管的排列順序，但并不限制于此，根據不同的實際情況陣列單元中各個類型二極管數目可以不同，且排列順序也可以發生變化，例如第二類二極管也可以在第一類二極管所在位置，第三類二極管也可以在第四類二極管所在位置，第二類二極管可以在第三類二極管所在位置等等，只需要光源模塊103在其照射面上形成均勻光強，四類二極管到底是如何排列的并不影響本實用新型實施例的實現，所以在此不作具體限定。[0081]實施例三[0082]請參閱圖4，為本實用新型實施例提供的一種用于褐藻培養的智能化光照設備的結構示意圖，該智能化光照設備包括存儲模塊100、參數采集單元401、判斷模塊101、觸發模塊402、獲取占空比模塊102、光源模塊103、光照控制模塊403，其中[0083]獲取占空比模塊102分別與存儲模塊100、參數采集單元401、光源模塊103、光照控制模塊403、判斷模塊101以及觸發模塊402相連，光照控制模塊403與光源模塊103相連。[0084]存儲模塊100，用于記錄褐藻生長參數；[0085]褐藻生長參數包括生長特性參數以及與生長特性參數對應的藍綠光占空比和紅光占空比。生長特性參數包括生物量區間。[0086]存儲模塊100可以為存儲器，存儲模塊100可以存儲有生長特性參數與生長特性參數對應的藍綠光占空比和紅光占空比的關系曲線。生長特性參數與藍綠光占空比和紅光占空比的對應關系可以是通過該關系曲線得出的。當然，也可以直接存儲各個參數。[0087]參數采集單元401，用于采集外部輸入的參數；[0088]外部輸入的參數包括褐藻的類別。[0089]褐藻的類別可以包括褐藻的種類和/或褐藻的品種。[0090]褐藻的種類包括水云、黑頂藻、褐殼藻目、索藻目、網管藻、毛頭藻、萱藻、酸藻、海帶、馬鞭藻、墨角藻以及線翼藻等。[0091]同一類別的褐藻也有不同的品種(如海帶包括海囊藻和巨藻)，同一類別不同品種的褐藻的在同一生長狀態所需要的光照(光質、光強及光暗周期)可能不同。[0092]判斷模塊101，用于判斷褐藻的當前生長狀態；[0093]褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量。[0094]光照控制模塊403，用于判斷當前時間是否屬于預設光照時間段，如果是，則控制光源模塊103進行光照。[0095]參數采集單元401以及判斷模塊101的功能可以為單片機或者為微控制單元 (MCU)中的一部分功能，參數采集單元401以及判斷模塊101可以為單片機或者為微控制單元(MCU)中的一部分。[0096]觸發模塊402，用于 在光照控制模塊404判斷出當前時間屬于預設光照時間段的情況下，判斷當前生物量是否屬于當前生物量區間，如果否，則觸發獲取占空比模塊102。[0097]光照控制模塊403是優選的模塊，也可以沒有該模塊，此時觸發模塊402用于判斷當前生物量是否屬于當前生物量區間，如果否，則觸發獲取占空比模塊102根據褐藻的當前生長狀態獲得所述褐藻所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比。[0098]當褐藻的生物量落入當前的生物量區間時，說明只要光源模塊103維持當前的光照即可，不需要改變，所以不用觸發獲取占空比模塊102。[0099]具體的，觸發模塊402可以為觸發器。[0100]獲取占空比模塊102，用于根據當前生物量以及褐藻的類別獲得對應的生長特性參數，并根據生長特性參數得出藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比；[0101]由于褐藻類別很多，不同類別的褐藻在同一生物量所需的藍綠光和紅光的光照強度閾值不同，所以需要通過參數采集單元401采集褐藻的類別。如果只需培養同一類別的褐藻，那么也可以沒有參數采集單元401，此時獲取占空比模塊102，用于判斷所述當前生物量對應的生物量區間，并根據生物量區間得出藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的獲取占空比模塊。一般的，微藻在不同的生長階段中，PWM信號的占空比是需要發生變化的，相應的光的波長(光質)也會發生變化，即光照強度閾值發生變化，但是在同一種褐藻的一個光暗周期中，光質和光強一般是不會發生變化的，即不同波長的光的比例和光照強度閾值不變。 褐藻的生長特性參數還可以包括與生物量區間對應的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值、與所述藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值對應的藍綠光驅動電流和紅光驅動電流、以及與所述藍綠光驅動電流對應的藍綠光占空比以及與所述紅光驅動電流對應的紅光占空比。相應的，存儲模塊100中可以存儲有生物量區間與藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值的關系曲線，藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值與藍綠光驅動電流和紅光驅動電流的關系曲線，藍綠光驅動電流和紅光驅動電流與藍綠光占空比和紅光占空比的關系曲線，各個參數間的對應關系可以是通過相應的曲線得到的，當然存儲模塊100中也可以直接存儲各個參數的對應關系。[0103]光源模塊103，用于根據藍綠光占空比以及紅光占空比生成相應波長的藍綠光和相應波長的紅光。[0104]上述實施例中，隨著褐藻生物量的增加，光源模塊103的工作電流隨之加大，此時光源模塊103發出的光的光子總密度增加，并且在光子總密度增加的過程中，光譜中第三發光峰光照強度閾值增幅度較少，第一發光峰以及第二發光峰的光照強度閾值增加幅度較大，并且在總光照強度閾值中比例加大。光源模塊103發出的光的光照強度閾值越大，需要的驅動電流就越大，同時基于占空比和驅動電流的正比關系，使獲取占空比I旲塊102輸出相應的占空比，所需驅動電流越大對應的占空比越高，其中，占空比在0%-100%之間變化， 即光源模塊103可根據需要在第一發光峰至第四發光峰的光照強度閾值在零和到最大可輸出光強間變化。[0105]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的方法而言，由于其與實施例公開的裝置相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見裝置部分說明即可。[0106]還需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素， 而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。[0107]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求1.一種用于褐藻培養的智能化光照設備，其特征在于，包括 記錄有褐藻生長參數的存儲模塊，所述褐藻生長參數包括生長特性參數以及與所述生長特性參數對應的藍綠光占空比和紅光占空比； 判斷所述褐藻的當前生長狀態的判斷模塊； 分別與所述判斷模塊以及所述存儲模塊相連，根據所述褐藻的當前生長狀態獲得與其對應的生長特性參數，并根據所述生長特性參數得到所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的獲取占空比模塊； 與所述獲取占空比模塊相連，根據所述藍綠光占空比生成相應的藍綠光PWM信號，并根據所述藍綠光PWM信號生成相應光照強度的藍綠光以及根據所述紅光占空比生成相應的紅光PWM信號，并根據所述紅光PWM信號生成相應光照強度的紅光的光源模塊。
2.根據權利要求1所述智能化光照設備，其特征在于，所述生長特性參數包括褐藻的生長階段，所述褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量，所述獲取占空比模塊包括 根據所述褐藻的當前生物量獲得所述褐藻的當前生長階段的階段獲取單元； 與所述階段獲取單元相連，根據所述褐藻的當前生長階段得出所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。
3.根據權利要求1所述智能化光照設備，其特征在于，所述生長特性參數包括褐藻的生物量區間，所述褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量，所述獲取占空比模塊包括 根據所述褐藻的當前生物量獲得對應的生物量區間的第一區間獲取單元； 與所述第一區間獲取單元相連，根據所述褐藻的生物量區間得出所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。
4.根據權利要求1所述智能化光照設備，其特征在于，所述生長特性參數包括褐藻的生長階段以及與所述褐藻的生長階段對應的褐藻的生物量區間，所述每一生長階段至少與一個生物量區間相對應，所述褐藻的生長狀態包括褐藻的生物量，所述獲取占空比模塊包括 根據所述褐藻的當前生物量獲得所述褐藻的當前生長階段，并根據所述當前生物量以及所述當前生長階段得到當前生物量區間的第二區間獲取單元； 與所述第二區間獲取單元相連，根據所述褐藻的生物量區間得出所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的生成單元。
5.根據權利要求3-4任一項所述智能化光照設備，其特征在于，所述生長特性參數包括與所述生物量區間對應的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值、與所述藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值對應的藍綠光驅動電流和紅光驅動電流、以及與所述藍綠光驅動電流對應的藍綠光占空比以及與所述紅光驅動電流對應的紅光占空t匕，所述獲取占空比模塊包括 根據所述褐藻的當前生物量得到當前生物量對應的生物量區間，根據所述生物量區間獲得對應的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值，根據獲得的藍綠光的光照強度閾值以及紅光的光照強度閾值得到相應的藍綠光驅動電流以及紅光驅動電流的獲取驅動電流單元； 與所述獲取驅動電流單元相連，根據所述藍綠光驅動電流到相應的藍綠光占空比以及根據所述紅光驅動電流得到相應的紅光占空比的生成單元。
6.根據權利要求2-4任一項所述智能化光照設備，其特征在于，所述生成單元具體為根據生物量區間得出波長為410-460nm的第一發光峰的第一占空比、波長為500_570nm的第二發光峰的第二占空比、波長為610-640nm的第三發光峰的第三占空比以及波長為645-680nm的第四發光峰的第四占空比的生成單元。
7.根據權利要求1或6任一項所述智能化光照設備，其特征在于，所述藍綠光包括波長為410-460nm的第一發光峰對應的光照以及波長為500_570nm的第二發光峰對應的光照，所述紅光包括波長為610-640nm的第三發光峰對應的光照以及波長為645_680nm的第四發光峰對應的光照。
8.根據權利要求7所述智能化光照設備，其特征在于，所述光源模塊為半導體光源模塊，所述半導體光源模塊包括按照預設規律排列的第一類二極管、第二類二極管、第三類二極管以及第四類二極管，以使所述半導體光源模塊在其照射面上形成均勻的光強和光質，其中，所述第一類二極管發出與所述第一發光峰對應的光照，所述第二類二極管發出與所述第二發光峰對應的光照，所述第三類二極管發出與所述第三發光峰對應的光照，所述第四類二極管發出與所述第四發光峰對應的光照。
9.根據權利要求1所述智能化光照設備，其特征在于，所述褐藻生長參數還包括褐藻的類別，所述褐藻的類別包括褐藻的種類和/或褐藻的品種，所述生長特性參數與所述褐藻的類別相對應，所述生長特性參數包括褐藻的生長階段和/或褐藻的生物量區間，所述智能化光照設備還包括 與所述獲取占空比模塊相連，采集外部輸入的參數的參數采集單元，所述外部輸入的參數包括褐藻的類別； 相應的，所述獲取占空比模塊具體為根據所述褐藻的當前生長狀態以及所述褐藻類別獲得對應的生長特性參數，并根據生長特性參數得出藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的獲取占空比模塊。
10.根據權利要求1所述智能化光照設備，其特征在于，所述生長特性參數包括生物量區間和生長階段，所述智能化光照設備還包括 與所述光源模塊相連，在判斷出當前時間屬于預設光照時間段時，控制所述光源模塊進行光照的光照控制模塊； 與所述光照控制模塊相連，在所述光照控制模塊判斷出當前時間屬于預設光照時間段的情況下，判斷所述當前生物量是否不屬于當前生物量區間，如果是，則觸發所述獲取占空比模塊根據所述褐藻的當前生長狀態獲得對應的生長特性參數，根據所述生長特性參數得到所述褐藻所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的觸發模塊。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種用于褐藻培養智能化光照設備，該智能化光照設備包括記錄有褐藻生長參數的存儲模塊；判斷所述褐藻的當前生長狀態的判斷模塊；根據所述褐藻的當前生長狀態獲得與其對應的生長特性參數，并根據所述生長特性參數得到所述褐藻當前所需的藍綠光對應的藍綠光占空比以及紅光對應的紅光占空比的獲取占空比模塊；根據所述藍綠光占空比生成相應的藍綠光PWM信號，并根據所述藍綠光PWM信號生成相應光照強度的藍綠光以及根據所述紅光占空比生成相應的紅光PWM信號，并根據所述紅光PWM信號生成相應光照強度的紅光的光源模塊。采用本實用新型實施例提供的設備可以提高褐藻對光源的光能利用效率，進而提高褐藻的生長速度。
文檔編號C12M1/00GK202865214SQ20122045113
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者李許可, 方治國, 周泓, 泮進明 申請人:杭州朗拓生物科技有限公司