陈洪川

[摘    要]我国作为一个农业大国，农业问题一直是我国的关注重点。然而，由于传统照明技术的限制和成本，导致很多地方的农业无法实现现代化。LED照明系统的出现解决了这个问题，人们利用LED照明系统代替传统的光源，实现对温室大棚的智能控制，从而达到提高农作物产量的目的，还可以节约资源，为国家的绿色可持续的发展做出了贡献。

[关键词]农业;照明技术;LED照明系统

[中图分类号]TP391.44 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）12–00–02

Application of Intelligent Control of LED Lighting

System in Agricultural Planting Technology

Chen Hong-chuan

[Abstract]As a large agricultural country， our country has always focused on agricultural issues. However， due to the limitations and costs of traditional lighting technology， agriculture in many places cannot be modernized. The emergence of LED lighting systems solves this problem. People use LED lighting systems to replace traditional light sources to achieve intelligent control of greenhouses， thereby achieving the purpose of increasing crop yields， saving resources， and contributing to the country’s green and sustainable development. Contribute.

[Keywords]agriculture; lighting technology; LED lighting system

在农业生产中，应考虑到光照的强度、温度的变化等因素，将LED照明系统自动控制技术应用于农业种植的过程中，不仅能使农作物的生长环境得到有效改善，还能提高作物的产量和质量，减少人工成本的投入。

1 LED照明系统对农业种植技术的影响

1.1 现代农业照明光源的需求分析

农业是国民经济的基础，在农业生产中，照明起到了极为重要的作用。植物生产对人工照明的需求较大，俗话说“万物生长靠太阳”，光照是地球上生物赖以生存与繁衍的基础。因此，农作物的光合作用离不开光照，光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。自然界中，太阳的光照随地理纬度、季节和天气状况的不同而变化，光照强度和光照时间不足的现象时有发生，因此，在现代植物生产系统中（如温室大棚）人工补光已经成为高效生产的重要手段。

1.2 LED的特性

LED是一种半导体器件，其是由高功率电子管制成。LED的主要特点有：①亮度高，方向性强，光亮时的能量较大，色彩明暗程度一致，具有很好的观赏价值。②光量子效率极高，在黑暗的空间中，其光的利用率可以达到80 %以上。③能耗低，对周围环境影响较小，不会对周边大气产生影响。④节能环保，绿色照明，它可以无毒地将电能转化为光能，使发光效率得到极大提升，而且具有的“自熄”的功能符合现代的审美要求。⑤安全可靠，方便实用，维护简单，节约成本，便于更换及维修，可持续发展。

1.3 LED对农业种植技术的影响

传统的日光灯一般是由光源、发光二极管和半导体三部分构成的光敏元件，而LED是由光敏电阻制成的一种光电器件。LED灯具有高亮度、大辐射角，在农业种植中广泛应用。在农业上，当处于高温环境中时，植物会出现萎蔫的现象;当处在低温环境时，会使光合作用的效率大大下降。因此，需要LED照明系统创造出适宜植物生长的环境，通过调节光的强弱和时间的长短控制温室内的各种影响植物生长的因素。

2 农业种植系统的智能控制需求分析

2.1 农业种植系统的功能

该系统的主要功能是实现对温室大棚内的温度、湿度等因素的自动检测，并将数据传送至PC端显示。在农作物生长的过程中，当温室内的温度、湿度过高或过低时，系统就会啟动警报和声光警示，提示值班工作人员，并在显示屏上显示温室内的实时信息，以便于工作人员能够第一时间了解到当前的情况并采取相应的措施，避免造成不必要的损失。

2.2 农业种植系统的智能控制必要性

我国农业种植的传统模式导致了农民的劳动生产率较低。因此，在大规模农业种植的过程中，需要对农作物种植系统进行智能控制。在农业中，温度和湿度是两个重要因素，而这两方面的数据都会影响作物的生长发育，如环境的温湿度超过一定值时，就会造成种子发芽终止，甚至死亡。在当前的温室中，运用LED的智能控制系统，能够有效地实现对水、火、气等因素的自动检测，并根据不同的季节提供相应的灌溉方案，以保证温室的正常运转。对于水量的监控是指用传感器来采集并把这些信号转换成电脉冲的形式传送给单片机，再由单片机处理，进而驱动电机执行命令的一种方法，这种技术的缺点在于价格高昂，不容易普及。

2.3 农业种植系统的智能控制必要性与可行性

在农业种植技术中，智能控制是一个非常重要的环节之一。其不仅能够提高农作物的生产效率，而且还能减少人工的干预和工作量，从而降低成本。传统的LED灯的亮度分布是均匀的，在光源的选择上要考虑到光照的强度、颜色、距离等因素，还应充分利用自然条件，如太阳直射的角度和高度等，这样才能达到更好的效果。在照明的设计方面，要根据不同的季节和气候环境，合理地调整补光的强弱，有利于节约能源。

3 LED照明系统在农业种植中的应用

现代农业在发展的过程中，传统农业的生产方式已经不能满足现代化的农业需求，因此需要对农业的种植技术进行智能化的改进和创新。LED灯作为一个代表，是基于单片机的控制技术，以单片机为核心配合相应的软件编程来实现的一种新型的智能化的控制系统设备。它可以根据农作物的生长情况，实时地检测各种参数并将数据传输到计算机，从而达到智能控制的效果;同时，还能利用该系统，对温室的温度、湿度以及光照强度等环境因子的变化做出分析判断，进而提高作物的产量及质量。随着科技的不断更新，越来越多的人開始使用这一先进的技术辅助自己的工作与生活。如我国应用于农业的专利申请占全球的26 %，图1是我国应用于农业的LED专利数量，其中54 %应用在植物照明方面，（见图2）。

3.1 农业种植技术智能控制的硬件平台

智能远程操控的硬件平台主要由LED显示屏、通信网络、上位机和下位机三部分组成。其中，显示模块包括液晶屏和LED灯两部分。显示模块的功能是通过在屏幕上的显示的实时信息，将各个参数的数据发送给PC端，然后再由主机接收。当指令发送出去后，主控芯片会进行判断是否需要对相应的指令作出响应，如果接受则继续执行命令;若不回应则返回。主控芯片要对串口的地址以及串口的类型做出选择，主控单片机也应理解P3.2状态。上位机的P3.4、P3.7的引脚输出电压一般较高，因此在连接时应采用低功耗的三相双工方式，同时也可以使用两块相同的元器件来完成电路的搭建工作，为了方便后续的调试与修改，将所有的元件集成到同一块板中。

3.2 农业种植技术智能控制程序框图

智能控制的过程是一个具有多任务的复杂系统，其由多个子系统组成，每个子系统都有自己的功能作用。在实际的生产生活中，需要将各个部分的功能进行协调，才能实现整体的最优效果。在这个系统中，控制器、温度传感器、光照强度检测器和LED灯分别作为其重要的组成部分存在，它们之间通过通信通道连接到远程计算机，并与上位机的通信协议相连接。当无人体的移动时，其位置信息采集器将被传送到现场的显示板上，并且根据不同的情况实时调整相应的发光参数。同时也可以对指定的目标点的状态做出判断，并可发出警告;当人的行为发生变化时，指示灯也会随之变化，从而达到预期的节能目的。

3.3 系统运行界面

上位机软件的运行界面是由主函数和子程序组成的一个循环。子程序的功能是完成对远程控制的命令执行。在子程序中，主控模块的主要任务是实现LED的显示和数据的发送接收。在文章中，我们使用的屏幕大小为10个，每个窗口的分辨率为1 mm，可以根据需要进行不同的扩展和调用。为了使系统的操作更加方便，这里将设置两个按钮。当按下按键时，发光二极管的状态发生改变。如果没有按下则先从单片机的内部电路进入工作，单片机的外部中断口开始，然后通过串口向PC端口发出相应的指令;反之，若不按要求接通后，再从主机的外部设备输入信号，单片机上的I/00就会被激活并立即返回高电平。此时液晶显示屏上的数值也随之而变化。当实际的数字值大于所设定的值时，就会启动声光报警，并通知工作人员及时作出处理。同时也可对LED灯的驱动情况做出判断，即电机正转、反转、停止等。同时由于它的寿命长，强度大，所以对环境的适应能力强，容易控制。稳定性好LED的价格便宜，且功耗低，因此其稳定性能较好，并且节能环保，易于维护管理。

4 结束语

随着社会的发展以及科技的普及化，LED灯的应用已经成为一种必然的趋势且具有广阔的前景。但是通过对国内外的相关研究成果和实际工作经验的了解和分析，发现了目前我国在LED灯的应用上还存在着很多的问题：①在国内由于缺乏对LED灯的理论知识的理解以及缺少实践导致了大量的资源浪费。②没有形成统一的行业标准，造成了许多的不必要的损耗成本。③市场的竞争压力越来越大，使得一些厂商盲目的追求经济效益，从而忽略了对环境的保护力度。④中国的LED产业的整体技术水平比较低，生产规模也相对较小，无法与国外的技术相抗衡。因此，需要政府加大的资金投入，促进其快速发展。同时，还应该建立健全的法律法规为LED的推广提供一个良好的法制基础。总之，LED照明的技术将成为人类生活的必需品。其会给我们的日常生活带来更多的便利之处，也会给农业种植注入新鲜的血液与活力。

参考文献

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