发明内容

基于此，本发明要解决的技术问题是：提出一种自动调节光照的养殖设备及系统。

一种自动调节光照的养殖设备，包括透射率可变的外壳、人工光源、光电传感器和控制器；。

所述透射率可变的外壳由多块外壳块组成，每一所述外壳块的透射率频谱特性可以不同，且独立受控制器信号控制透射率的，因此可依照控制信号而调整透射的环境光，造成养殖设备内的光照时段、强度、空间分布和频谱特性改变；。

所述人工光源利用人工光照改变养殖设备内的光照特性；。

所述光电传感器布置在养殖设备内部和外部，以检测环境光和人工光源的强度;

所述控制器根据预设的程序或光电传感器反馈，控制外壳的透射率和人工光源的强度，以控制设备内实现预先设定的光照特性。

在上述本发明所述的养殖设备中，所述人工光源由发射频率可控的光源组成、或由多个不同发射频率的光源组成，分布在所述养殖设备内多个位置，受信号控制启动以弥补环境光在某一时段、某一区域、某一频段的光照。

在上述本发明所述的养殖设备中，所述光电传感器分布在所述养殖设备内和外部多个位置，可测量所述养殖设备内不同区域的光照；所述控制器的不仅获取每个所述光电传感器的读数，而且计算包括若干种加权权重组合的加权之和，以此获得养殖设备内外部各角度朝向的光照强度和频谱特性。

在上述本发明所述的养殖设备中，所述控制器调整透光度和人工光源强度可以基于单个测量时间点时传感器读数与预设曲线的差值，也可以计算每一个测量时间点养殖设备内光照状态与变化曲线差值，并通过预设的转换公式计算将差值随时间变化曲线转换为后续调整透光度和补充照明光强度的变动计划。

在上述本发明所述的养殖设备中，可以通过所述光电传感器分别读取环境光特性和所述人工光源特性。读取环境光特性时，暂时关闭人工光源以避免干扰；读取所述人工光源特性时，暂时将所述外壳透光度降至最低以避免干扰。

一种自动调节光照的养殖系统，包括：外壳透射率控制模块、人工光源控制模块、光电传感器模块、存储模块及计算模块；。

所述外壳透射率控制模块适用于控制所述养殖系统外壳不同区域的透射率，以改变透过外壳的环境光的时段、强度、空间分布和频谱特性；。

所述人工光源控制模块适用于控制人工光源的亮暗和频谱特性；。

所述光电传感器模块适用于读取所述养殖系统内、外部的光照强度；。

所述存储模块适用于存储预先设定的以及实际测量照明效果的参数，包括时段、强度、空间分布和频谱随时间变化的曲线。

所述计算模块适用于计算及预测所述养殖系统内、外光照效果，以及计算所述外壳透射率控制模块和人工光源控制模块的控制参数。

在上述本发明所述的养殖系统中，所述计算模块计算光照空间分布和频谱特性的方法为：对各光电传感器进行加权求和；所述计算模块计算的光照效果包含：所述光照时段、强度、空间分布和频谱特性。

在上述本发明所述的养殖系统中，所述计算模块计算实际照明效果随时间变换的曲线与所述存储模块所存曲线之差，并以此设定后续控制信号规划；。

在上述本发明所述的养殖系统中，由所述曲线之差计算后续控制信号规划的方法是：在一个时间点t，将所述曲线之差进行加权求和得到累积差值D_t，将累积插值乘以修正系数β得到下一个时间点t+1的待弥补光照值。待弥补光照值和计划光照值的和即t+1时间点的目标光照值。对比目标光照值和预测光照值，若目标光照值更高，则按差值比例提高外壳透光率或提高人工光源强度；若目标光照值更低，则按插值比例降低外壳透光率或降低人工光源强度。

基于各项创新点，本发明技术方案与以往技术相比提供了如下增益：。

能效上，高效率利用自然环境光照射。在自然光照充足时，通过提高外壳透射率可满足光照需求；自然光照不足时，启用人工光源补充。无论何种情况下，都不需要进行光能-电能-光能的转换，效率高，能耗低并降低产热，有利于养殖设备温度控制。

频域中，选择性利用自然环境光的特定频段。根据自然环境光照条件，通过调整外壳对不同光谱频段的透射率，自动削减或补偿光照强度并调整频谱特性。自然环境光各频段光照不足时，养殖设备在最大限度利用自然光之外，开启部分频段的人工光源进行补充；自然环境光特定频段过强而其他频段不足，对过强频段进行阻隔而继续允许不足频段通过，并对不足频段以人工光源补充。以此，在充分且高效利用自然环境光的同时使养殖物始终处于最适宜环境。

空间上，自动引导自然光照产生任意分布的光照/遮蔽区域，以及区域内光谱特性。通过任意组合、控制部分外壳区域的透射率，在利用自然环境光照明的同时在养殖设备内制造亮暗分区或特定频谱光照区域。例如，在阳光全天照射的极昼地区，可以控制东西两侧外壳透射率制造出类似太阳东升西落产生的早晨东暗西亮、傍晚东亮西暗的效果。又例如，为畏光动物提供照明的进食区域同时保留避光休息区域。