本發(fā)明涉及l(fā)ed控制，尤其涉及一種適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)前的藻類養(yǎng)殖行業(yè)中，光照對于藻類的生長和繁殖起著決定性作用，但現(xiàn)有的藻類補(bǔ)光技術(shù)存在明顯缺陷。在獲取藻類生長信息方面，傳統(tǒng)手段無法針對不同位置的藻類給予適宜光照，導(dǎo)致藻類生長不均衡，影響整體產(chǎn)量和品質(zhì)。計算光照強(qiáng)度時，普遍忽視水體折射效應(yīng)以及環(huán)境光參數(shù)的動態(tài)變化，不是光照過強(qiáng)造成能源浪費(fèi)，就是光照不足抑制藻類光合作用。并且，傳統(tǒng)方法難以根據(jù)藻類的實時生長狀況，如光合作用強(qiáng)度的改變，及時、智能地調(diào)整led燈組的空間位置和光照參數(shù)，極大地限制了藻類養(yǎng)殖的效率與效益。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述提出的至少一個技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法及系統(tǒng)。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法，所述方法包括：

3、通過圖像識別技術(shù)實時獲取養(yǎng)殖池中藻類的三維分布信息，所述三維分布信息包括藻類生物量的垂直分布數(shù)據(jù)及對應(yīng)的水深數(shù)據(jù)；

4、根據(jù)水深數(shù)據(jù)計算水體折射效應(yīng)對光照強(qiáng)度的影響，得到折射補(bǔ)償后的led光強(qiáng)；

5、采集當(dāng)前環(huán)境光參數(shù)，所述環(huán)境光參數(shù)包括光照強(qiáng)度及入射角度；

6、基于藻類三維分布信息、環(huán)境光參數(shù)及l(fā)ed光強(qiáng)，通過預(yù)設(shè)的參數(shù)優(yōu)化算法動態(tài)確定led燈組的空間位置參數(shù)和光照參數(shù)；所述空間位置參數(shù)包括安裝高度和角度；

7、監(jiān)測藻類表面微氣泡的生成速率和體積變化，并根據(jù)生成速率和體積變化推算光合作用強(qiáng)度；

8、將所述光合作用強(qiáng)度與預(yù)設(shè)閾值區(qū)間進(jìn)行比對，當(dāng)超出閾值區(qū)間時，按預(yù)設(shè)梯度調(diào)整所述led燈組的光照參數(shù)，且調(diào)整幅度與偏差值呈非線性正相關(guān)。

9、優(yōu)選地，所述折射補(bǔ)償后的led光強(qiáng)的計算滿足：

10、

11、式中，iadj表示折射補(bǔ)償后的led光強(qiáng)，i0表示標(biāo)定光強(qiáng)，kd表示水體的消光系數(shù)，z表示水深，α表示溫度影響系數(shù)，δt是實時水溫與基準(zhǔn)水溫的差值。

12、優(yōu)選地，所述通過預(yù)設(shè)的參數(shù)優(yōu)化算法動態(tài)確定led燈組的空間位置參數(shù)和光照參數(shù)，包括：

13、收集歷史數(shù)據(jù)，所述歷史數(shù)據(jù)包括歷史藻類三維分布信息、歷史環(huán)境光參數(shù)、歷史led光強(qiáng)、歷史空間位置參數(shù)和歷史光照參數(shù)；

14、構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以所述歷史數(shù)據(jù)為訓(xùn)練樣本，輸出針對當(dāng)前藻類三維分布信息、環(huán)境光參數(shù)及l(fā)ed光強(qiáng)的最佳空間位置參數(shù)和光照參數(shù)；

15、在所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中引入約束條件，所述約束條件包括led燈組的最大功率限制、燈具安裝高度的安全范圍以及光照參數(shù)對人體和設(shè)備的影響限制；

16、通過迭代訓(xùn)練優(yōu)化所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，使得模型輸出的空間位置參數(shù)和光照參數(shù)能夠最小化能耗并最大化藻類光合作用效率；

17、將優(yōu)化后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于實時計算，動態(tài)調(diào)整led燈組的空間位置參數(shù)和光照參數(shù)。

18、優(yōu)選地，所述光合作用強(qiáng)度基于光合作用效能評估算法得到，光合作用效能評估算法表述為：

19、

20、式中，p(t)表示單位時間內(nèi)光合作用強(qiáng)度的量化指標(biāo)，t表示積分時間窗口，默認(rèn)t取值為300秒，n表示積分時間窗口藻類釋放的氣泡數(shù)量，rk表示第個氣泡的等效半徑，表示所有氣泡在垂直方向上的投影面積總和。

21、第二方面，本發(fā)明還提供了一種適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

22、藻類分布信息獲取模塊，用于通過圖像識別技術(shù)實時獲取養(yǎng)殖池中藻類的三維分布信息，所述三維分布信息包括藻類生物量的垂直分布數(shù)據(jù)及對應(yīng)的水深數(shù)據(jù)；

23、光強(qiáng)折射補(bǔ)償計算模塊，用于根據(jù)水深數(shù)據(jù)計算水體折射效應(yīng)對光照強(qiáng)度的影響，得到折射補(bǔ)償后的led光強(qiáng)；

24、環(huán)境光參數(shù)采集模塊，用于采集當(dāng)前環(huán)境光參數(shù)，所述環(huán)境光參數(shù)包括光照強(qiáng)度及入射角度；

25、led燈組參數(shù)確定模塊，用于基于藻類三維分布信息、環(huán)境光參數(shù)及l(fā)ed光強(qiáng)，通過預(yù)設(shè)的參數(shù)優(yōu)化算法動態(tài)確定led燈組的空間位置參數(shù)和光照參數(shù)；所述空間位置參數(shù)包括安裝高度和角度；

26、光合作用強(qiáng)度推算模塊，用于監(jiān)測藻類表面微氣泡的生成速率和體積變化，并根據(jù)生成速率和體積變化推算光合作用強(qiáng)度；

27、光照參數(shù)調(diào)整模塊，用于將所述光合作用強(qiáng)度與預(yù)設(shè)閾值區(qū)間進(jìn)行比對，當(dāng)超出閾值區(qū)間時，按預(yù)設(shè)梯度調(diào)整所述led燈組的光照參數(shù)，且調(diào)整幅度與偏差值呈非線性正相關(guān)。

28、第三方面，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，包括處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲計算機(jī)程序代碼，所述計算機(jī)程序代碼包括計算機(jī)指令，當(dāng)所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)指令時，所述電子設(shè)備執(zhí)行如上述第一方面及其任意一種可能實現(xiàn)的方式的方法。

29、第四方面，本發(fā)明還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序包括程序指令，所述程序指令當(dāng)被電子設(shè)備的處理器執(zhí)行時，使所述處理器執(zhí)行如上述第一方面及其任意一種可能實現(xiàn)的方式的方法。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

31、1)本發(fā)明通過圖像識別技術(shù)獲取藻類的三維分布信息，包括生物量垂直分布和水深數(shù)據(jù)，這為后續(xù)精準(zhǔn)補(bǔ)光奠定基礎(chǔ)。計算水體折射效應(yīng)對光照強(qiáng)度的影響并得到折射補(bǔ)償后的光強(qiáng)，確保藻類接受適宜光照強(qiáng)度，避免因折射導(dǎo)致光照問題影響生長，采集環(huán)境光參數(shù)并結(jié)合藻類分布和led光強(qiáng)，優(yōu)化led燈組的空間位置和光照參數(shù)，這一過程綜合多因素，使燈組設(shè)置更科學(xué)合理，既滿足藻類光照需求又提高能源利用率，監(jiān)測藻類表面微氣泡生成速率和體積變化來推算光合作用強(qiáng)度，進(jìn)而依據(jù)光合作用強(qiáng)度與預(yù)設(shè)閾值的比對結(jié)果調(diào)整光照參數(shù)，調(diào)整幅度與偏差值呈非線性正相關(guān)，這種精確調(diào)整保證藻類處于最佳生長狀態(tài)，有助于提高藻類生長速度、產(chǎn)量和質(zhì)量，同時實現(xiàn)節(jié)能，降低養(yǎng)殖成本集和分析，本實施例不僅提高了檢測效率，還顯著增強(qiáng)了對潛在問題區(qū)域的監(jiān)測精度。

32、2)本發(fā)明通過引入考慮水體消光系數(shù)、溫度影響系數(shù)以及水深等因素的折射補(bǔ)償后的led光強(qiáng)計算公式，實現(xiàn)了對led光強(qiáng)的精準(zhǔn)調(diào)整，一方面，能更準(zhǔn)確地考慮到光在水體中傳播時因折射、衰減以及溫度變化等因素導(dǎo)致的光強(qiáng)改變，避免因光強(qiáng)不準(zhǔn)確而影響藻類光合作用，從而提升了藻類生長環(huán)境光照條件的精準(zhǔn)度；另一方面，這種精準(zhǔn)調(diào)整相較于傳統(tǒng)的簡單光強(qiáng)設(shè)定方式，能在滿足藻類生長光照需求的同時，避免不必要的能源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能的效果，有效提高了藻類養(yǎng)殖過程中光照資源利用的合理性與經(jīng)濟(jì)性，為藻類的高效、穩(wěn)定生長提供了有力保障。

33、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，而非限制本公開。

技術(shù)特征：

1.一種適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法，其特征在于，所述折射補(bǔ)償后的led光強(qiáng)的計算滿足：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法，其特征在于，所述通過預(yù)設(shè)的參數(shù)優(yōu)化算法動態(tài)確定led燈組的空間位置參數(shù)和光照參數(shù)，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法，其特征在于，所述光合作用強(qiáng)度基于光合作用效能評估算法得到，光合作用效能評估算法表述為：

5.一種適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

6.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：處理器和存儲器，所述存儲器用于存儲計算機(jī)程序代碼，所述計算機(jī)程序代碼包括計算機(jī)指令，當(dāng)所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)指令時，所述電子設(shè)備執(zhí)行如權(quán)利要求1至4任一項所述的適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法。

7.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序包括程序指令，所述程序指令當(dāng)被電子設(shè)備的處理器執(zhí)行時，使所述處理器執(zhí)行權(quán)利要求1至4任一項所述的適用于藻類補(bǔ)光的led燈節(jié)能控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種適用于藻類補(bǔ)光的LED燈節(jié)能控制方法及系統(tǒng)，包括通過圖像識別實時獲取藻類三維分布及水深數(shù)據(jù)，據(jù)水深算水體折射對光強(qiáng)影響，得折射補(bǔ)償后的LED光強(qiáng)，同時采集環(huán)境光參數(shù)，基于這些數(shù)據(jù)，利用預(yù)設(shè)算法動態(tài)確定LED燈組空間位置和光照參數(shù)，監(jiān)測藻類微氣泡情況推算光合作用強(qiáng)度，與預(yù)設(shè)閾值比對，超出時按非線性正相關(guān)梯度調(diào)整光照參數(shù)。本發(fā)明實時精準(zhǔn)獲取藻類生長相關(guān)數(shù)據(jù)，綜合考慮多種因素動態(tài)確定并靈活調(diào)整LED燈組參數(shù)，精準(zhǔn)匹配藻類生長需求，有效提高藻類光合作用效率。

技術(shù)研發(fā)人員：郁昂,薛桂生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廈門市頌凈環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15