基于光质配比的智能植物补光试验研究.pdf

基 于 光 质 配 比 的 智 能 植 物 补 光 试 验 研 究 李 鑫 刘 健 张 博 蔡 喜 平 黑 龙 江 大 学 物 理 科 学 与 技 术 学 院 黑 龙 江 哈 尔 滨 1 0 0 0 8 0 摘要 基 于不同光质配比对植物生长有不同的 生理意义 对 L E D 智能植 物 补光 灯进行 研究 提出 了可 以 一 灯 多 用 的 光 质 配 比 补 光 方 法 补光 灯以 F P G A 为控制器 选用 R G B L E D 灯珠为补光灯 源 通过光 强 传感 器采 集光 强值 当 与预 设值 不符 时 调 用补 光配 比方 案 库 内 与植物 种类对应的补光信号 通过三路恒流驱动电路 分别控 制 R G B 3 个发 光芯 片的 P W M 占 空比 以 实 现 光 谱 可 调 光 质 配 比 可 调 的智能补 光 通过红蓝光 2 1 配 比光 照为生菜种 子补 光的萌发 试 验 发现 种子 萌发 数显 著高 于对照 组 P 0 0 5 此 智能 补光灯 成 本低 设计简单 调光比 例精确 基本可满足植物对光 的需求 极具实用 价 值 关键词 L E D 智能补 光 P W M 种 子 萌发 光质配比方案库 中图分类 号 S 1 2 3 文献标识码 A 文章编号 0 5 1 7 6 6 1 1 2 0 2 1 2 0 0 2 2 0 0 4 d o i 1 0 3 9 6 9 j i s s n 0 5 1 7 6 6 1 1 2 0 2 1 2 0 0 5 9 开 放科学 资源 服务 标识 码 O S I D I n t e l l i g e n t P l a n t L i g h t S u p p l e m e n t E x p e r i m e n t B a s e d o n L i g h t Q u a l i t y R a t i o L I X i n L I U J i a n Z H A N G B o e t a l S c h o o l o f P h y s i c s S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y H e i l o n g j i a n g U n i v e r s i t y H a r b i n H e i l o n g j i a n g 1 0 0 0 8 0 A b s t r a c t D u e t o d i f f e r e n t p h y s i o l o g i c a l s i g n i f i c a n c e o f d i f f e r e n t r a t i o o f l i g h t q u a l i t y o n p l a n t g r o w t h L E D i n t e l l i g e n t l i g h t s u p p l e m e n t l a m p w a s s t u d i e d A l i g h t q u a l i t y r a t i o l i g h t s u p p l e m e n t m e t h o d o f o n e l a m p w i t h m u l t i p l e f u n c t i o n s w a s p r o p o s e d F P G A w a s u s e d a s t h e c o n t r o l l e r o f l i g h t s u p p l e m e n t l a m p R G B L E D l a m p b e a d w a s u s e d a s t h e s u p p l e m e n t a r y l i g h t s o u r c e t o c o l l e c t t h e l i g h t i n t e n s i t y v a l u e t h r o u g h t h e l i g h t i n t e n s i t y s e n s o r I f t h e l i g h t i n t e n s i t y d i d n o t m a t c h t h e p r e s e t v a l u e w e a l l o c a t e d t h e s u p p l e m e n t a r y l i g h t s i g n a l c o r r e s p o n d i n g t o t h e p l a n t s p e c i e s i n t h e s u p p l e m e n t a r y l i g h t r a t i o s c h e m e l i b r a r y a n d c o n t r o l l e d t h e P W M d u t y r a t i o s o f t h e t h r e e l i g h t e m i t t i n g c h i p s R G a n d B t h r o u g h t h e t h r e e c o n s t a n t c u r r e n t d r i v e c i r c u i t s s o a s t o r e a l i z e t h e i n t e l l i g e n t f i l l l i g h t w i t h a d j u s t a b l e s p e c t r u m a n d a d j u s t a b l e l i g h t q u a l i t y r a t i o T h r o u g h t h e g e r m i n a t i o n e x p e r i m e n t o n l e t t u c e s e e d s e x p o s e d a t t h e l i g h t w i t h t h e i n t e n s i t y r a t i o o f 2 1 f o r r e d t o b l u e i t w a s f o u n d t h a t t h e g e r m i n a t e d n u m b e r o f s e e d w a s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n t h a t o f c o n t r o l g r o u p P 0 0 5 T h i s i n t e l l i g e n t l i g h t l a m p h a d t h e a d v a n t a g e s o f l o w c o s t s i m p l e d e s i g n a n d a c c u r a t e d i m m i n g r a t i o T h e l i g h t l a m p c o u l d b a s i c a l l y m e e t t h e n e e d s o f p l a n t s f o r l i g h t a n d i t i s e x t r e m e l y u s e f u l K e y w o r d s I n t e l l i g e n t L E D l i g h t i n g P W M S e e d g e r m i n a t i o n L i g h t q u a l i t y r a t i o s c h e m e l i b r a r y 作 者 简 介 李 鑫 1 9 9 5 女 黑 龙 江 双 鸭 山 人 硕 士 研 究 生 研 究 方 向 家 居 智 能 相 关 方 面 的 技 术 研 发 通 信 作 者 教 授 博 士 从 事 光 电 信 息 技 术 研 究 收 稿 日 期 2 0 2 1 0 1 1 4 室内 花 草 不 仅 可 以 美 化 环 境 而 且 可 以 净 化 空 气 但 是 如果 养 护不 当 花草就 可 能 发 黄 枯 萎 甚 至 死 亡 部 分 原 因 在 于 人 们 工 作 繁 忙 无 暇 顾 及 对 花 草 的 养 护 但 更 重 要 的 原 因 是人们 对花草 的 生活 习 性 缺 乏 了 解 不 能 提 供 合 适 的 养 护 手 段 适 合在室 内 种植 的 花 草 种 类 繁 多 每 一 种 植 物 都 有 自 己 独特的 基 因 库 它 们 的 生 长 对 土 质 酸 碱 度 营 养 成 分 光 照 等要求 各不 相 同 即 使 人 们 对 某 种 植 物 的 生 活 习 性 有 足 够 的 了 解 但 也 可 能 因 为 没 有 足 够 的 手 段 无 法 实 现 按 需 养 护 基于 人工智 能 的 智 能 植 物 养 护 技 术 是 解 决 上 述 问 题 的 有 效 途 径 这 些 技 术 可 以 实 现 对 植 物 的 智 能 养 护 如 自 动 补 水 智 能 补光 等 1 2 针 对不 同 植物 对光 照 的需 求 设 计 了 一 种 智 能 植 物 养 护 系 统 用 于 自 动 调 控 光 谱 成 分 和 光 照 强 度 实现 任 意光 质 配比 的补光 以 促 进植 物 的健康 成 长 光对植 物的 生 长 有 着 不 可 替 代 的 作 用 太 阳 光 光 谱 范 围 为 3 0 0 2 6 0 0 n m 其中 对植物 的光合 作用有 效的光 谱 范围 为 4 0 0 7 0 0 n m 根 据 光 谱 成 分 的 不 同 可 将 光 分 为 不 同 光 质 红光是 植物光 合 作用 的 主 要 成 分 红 光 照 射 下 可 以 促 进 植 物 叶绿素 花 色 素苷 的生成 3 蓝 光 有 利 于 植 物 叶 的 生 长 和 茎 的加粗 提 高 生 长 速 率 4 5 绿 光 可 以 深 入 植 物 的 下 冠 层 降低 叶 片枯 萎 速度 保 持 植 物 鲜 活 6 大 量 研 究 表 明 不 仅 单 光质对 植物生 长 有积 极 作 用 将 光 质 按 一 定 比 例 混 合 也 对 植 物生长 有着 重 要 意 义 适 当 比 例 的 红 绿 蓝 光 混 合 可 以 促 进 植物 生 长 并 且 效 果 较 好 7 1 4 比 如 光 质 R B G 8 1 1 对 黄 瓜幼 苗 的茎 粗 叶 面积 都 有积 极 影 响 R B 7 1 的 混 合 光 照对 芦 荟的 各 项生 长 指标 增 长量 的影响 最 大 R B 1 9 的 复合 光 对油 麦 菜的 生 长最 为 有利 R B G 7 2 1 可 以 显 著 提 高 番茄 的 叶绿 素 含量 和 净光 合 速率 R B 3 1 对 铁 皮 石 斛 组 培苗 各 有效 成 分的 影 响最 为 显 著 然 而 并 不 是 所 有 混 合 光 质 都会 对 植物 生 长有 积 极作 用 比 如 对 红 橘 幼 苗 的 研 究 中 发 现 光质 比 例为 R B 4 1 时 红 橘 幼 苗 各 部 分 的 物 质 含 量 都 明 显降 低 其 生 长 被 抑 制 1 5 由 此 可 见 不 同 植 物 的 生 长 所 需 最优 光 质是 不 同的 为 植 物补 充 适 宜 的 光 质 可 以 促 进 植 物 生 长 发 育 相 反 则 会 抑 制 植 物 生 长 因 此 为 植 物 提 供 最 优 光 质 配比 显 得尤 为 重要 现有 的 控制 补 光 灯 的 光 质 配 比 的 方 法 是 控 制 点 亮 的 灯 珠 配 比数 量 1 6 此 种 方 法 具 有 较 大 的 局 限 性 只 能 针 对 某 一 植物 应 用 不具有 普遍 意 义 智 能 植 物 补 光 灯 是 解 决 上 述 问 题 的 有 效 途 径 它 们 大 多 采 用 红 色 和 蓝 色 的 发 光 二 极 管 l i g h t e m i t t i n g d i o d e L E D 组合搭 配 通 过 P W M 脉 冲宽度 调 制 调 光 可 控 硅 调 光 模 拟 调 光 等 调 光 技 术 控 制 光 质 比 例 1 7 但 是 此 种方 法 需 要 经 过 合 理 布 局 铺 设 不 同 颜 色 的 灯 珠 并 且 当 植 物 所 需 光 质 为 单 光 质 时 其 他 光 质 的 灯 珠 就 会 被 闲置 针 对 上 述 问 题 笔 者 选 用 R G B L E D 灯 珠 可 同 时 调 控 三 路 红 绿 蓝 芯 片 的 发 光 强 度 实 现 任 意 比 例 的 光 配 比 方案 不用 改变灯 珠布 局 此设 计 既 解 决 了 传 统 单 光 质 光 源 的 补光 的 局限 性 又 可精 确 调控 光 质配 比 1 智 能补光 灯设计 1 1 系 统设 计 图 1 为智 能补光 控制器 的系统 框图 智能 补 安 徽 农 业 科 学 J A n h u i A g r i c S c i 2 0 2 1 4 9 2 0 2 2 0 2 2 3 2 4 2 光 控 制 器 利 用 光 强 传 感 器 对 植 物 接 收 到 的 光 强 进 行 采 集 将 采 集到的 光强值 与 预设 的 阈 值 进 行 比 较 当 与 预 设 阈 值 不 相 符 合时 发 送 需 要补 光的 信 号 至 信 息 采 集 控 制 板 该 控 制 板 以 现 场 可 编 程 门 阵 列 f i e l d p r o g r a m m a b l e g a t e a r r a y F P G A 为 核心 根据 植 物的 补 光 要 求 调 用 光 配 比 方 案 库 输 出 三 路 脉 冲 宽 度 调 制 p u l s e w i d t h m o d u l a t i o n P W M 信 号 后 接 三 路 恒 流 驱 动 电 路 调 节 加 载 在 R G B 3 个 引脚上 电 流的 大 小 以 调 节 光 强 使 R G B L E D 发 出 植 物 需 要 光 质 及 其 合 适 比 例 图 1 智能补 光控制器框 图 F i g 1 B l o c k d i a g r a m o f i n t e l l i g e n t l i g h t f i l l i n g c o n t r o l l e r 1 2 调 光 程序 设计 调 光 程 序 的 设 计 目 的 是 根 据 不 同 的 补 光 信 号 使 R G B 三 路信号 输 出 对 应 的 P W M 图 2 为 调 光 程 序 的 流 程 图 设 计 中 包 括 主 控 程 序 设 计 存 储 器 设 计 选 择 程 序 设计 P W M 程 序 设 计 主 控 程 序 的 设 计 目 的 根 据 植 物 对 光 的需要 调用 存 储 器 内 相 应 信 息 只 读 存 储 器 内 存 储 光 质 配 比 方 案 对 植 物 所 需 的 光 质 配 比 信 息 进 行 编 码 可 根 据 主 控 信 号 的 不 同 选 择 对 应 的 光 质 配 比 信 息 信 号 选 择 程 序 的 设 计目 的 是为 P W M 占 空 比 提 供 控 制 信 号 P W M 程 序 设 计 的 目的 是 根据 选 择 程 序 的 信 号 输 出 P W M 1 P W M 2 P W M 3 信 号 图 2 调 光程序流程 F i g 2 F l o w o f d i m m i n g p r o g r a m 1 3 驱动 电 路设 计 L E D 驱 动 电 路 分 为 恒 压 驱 动 电 路 和 恒 流 驱 动电 路 因 为 L E D 伏 安 特 性 具 有 负 温 度 系 数 的 特 点 当 电 压一 定 时 电流 会 随温 度 变 化 选 用 3 W 大 功 率 R G B L E D 对 温度 的 影响 非常 严 重 温度 过 高会 造 成 辐 射 光 强 大 幅 度 减弱 因此 选择恒 流驱 动 电路 恒 流 驱 动 电 路 根 据 组 成 器 件 不 同 可 以 分 为 晶 体 管 恒 流 源 场 效 应 管 恒 流 源 集 成 运 放 恒 流 源 3 类 其 中 集 成 运放 恒 流 源 的 主 要 器 件 为 运 算 放 大 器 和 场 效 应 管 采 用 运 放 作 为 反 馈 因 为 温 度 对 运 放 参 数 的 影 响 较小 因 此 集 成 运 放 恒 流 源 更 稳 定 精 度 更 高 经 过 综 合 分 析 选 用 恒 流 源 驱 动 方 式 设 计 了 恒 流 驱 动 电 路 原 理 图 如 图 3 所 示 调 光 程序 输 出 的 P W M 1 P W M 2 P W M 3 信 号 分 别 与 运算 放 大器 的 同相 输 入端 连 接 改 变 脉 冲 信 号 的 占 空 比 从 而 改变 了 电流 大 小 进而 调 节光 强 度 图 3 恒 流源驱动电 路图 F i g 3 T h e c o n s t a n t c u r r e n t d r i v e c i r c u i t d i a g r a m 1 2 2 4 9 卷 2 0 期 李 鑫 等 基 于 光 质 配 比 的 智 能 植 物 补 光 试 验 研 究 2 智能 调光 方 案 设计 2 1 L E D 灯的 选 择 选 择 合 适 的 L E D 是 植 物 补 光 试 验 中 的 一 重要部 分 L E D 灯 有 节 能 环 保 能 耗 低 的 优 点 可 满 足 日 常 家居长 时间为 植 物 补 光 的 需 要 1 8 L E D 发 出 的 光 是 冷 光 源 发 热 少 即 使 近 距 离 为 植 物 补 光 照 射 也 不 会 对 植 物 造 成 伤 害 R G B L E D 不仅 有 普 通 L E D 的 优 点 而 且 因 其 内 部 封 装 了 3 个 发 光 芯 片 可 以 同 时 发 出 3 个 波 段 的 光 通 过 P W M 信 号改 变 其占 空 比 从 而 调 节 发 光 光 强 和 合 成 光 谱 即 对 光 质的 调 节 图 4 为 R G B L E D 灯 珠 的 3 个 L E D 光 源 的 光 谱图 波长 范围分 别为 4 4 0 4 8 0 4 9 0 5 8 0 6 0 0 6 8 0 n m 峰 值 分 别为 4 6 0 5 3 0 和 6 3 0 n m 可满 足 植物 对 光的 需 要 图 4 R G B L E D 3 个芯 片的发光光 谱 F i g 4 R G B L E D l u m i n e s c e n c e s p e c t r a w i t h t h r e e c h i p s 2 2 补 光 灯性 能测 试 为 了测 试 调光效 果 分别 测 试 红 绿 蓝 3 个 芯 片 发 光 强 度 与 P W M 占 空 比 的 关 系 如 图 5 所 示 图 5 红 绿 蓝芯片 发光强度 与 P W M 占空 比的关系 F i g 5 R e l a t i o n s h i p b e t w e e n l i g h t i n t e n s i t y a n d P W M d u t y c y c l e o f r e d g r e e n a n d b l u e c h i p s 对 占 空 比 和 相 对 光 强 度 的 关 系 进 行 线 性 拟 合 得 到 关 系 式 Y R 3 9 2 9 6 x 2 4 2 2 R 2 R 0 9 9 9 5 Y G 2 6 6 8 6 x 2 8 8 6 R 2 G 0 9 9 9 1 Y B 5 2 8 2 6 x 1 8 1 8 R 2 B 0 9 9 9 4 试验 表 明 拟合 优 度值 接 近 1 回 归 直线 对 观测 值 的拟合 程 度 较好 当 改 变 P W M 信 号 占 空 比 时 可 以 线 性 改 变 光 强 度 满 足 调光 要 求 2 3 补光 灯 光配 比 方案 设 计 调 节 光 质 配 比 的 方 法 是 通 过 P W M 调 节各 路 信号 占 空比 从 而 控 制 R G B 发 光 强 度 的 相 对 比 例 如图 6 a 所 示 当 电 流 为 1 1 1 时 红 绿 蓝 三 基 色 的 相 对光 强 度比 并 不是 1 1 1 并 且 相距 较 大 如果 按 照 传 统 方 式 调节 P W M 信 号 的 占 空 比 会 造 成 较 大 误 差 针 对 此 问 题 解 决 思 路 是 调 节 各 路 信 号 占 空 比 使 其 相 对 光 强 度 为 1 1 1 然 后 以此 为 基 数 改 变 对 应 份 数 占 空 比 以 此 得 到 不 同 的 光配 比 方案 根据 占 空比 与 相对 光 强度 比 例关 系 和 试 验 测 量 可 得 当 调 节 占空 比 为 2 6 9 及其相 同倍数 时 相 对光 强 度比 为 1 1 1 如 图 6 b 所示 将 占空比 为 2 6 9 确定 为 补 光 灯 的 初 始值 当 改 变单 路 倍数 便 可 得 到 更 多 的 相 对 比 例 将 各 配 比 方 案 储 存 在 存 储 器 中 当 不 同 信 号 到 来 时 调 用 光 配 方 库 内 对 应 信 号 即 可 根 据 植 物 对 光 的 需 要 精 确 调 控 光 质 配 比 注 a 比例为 1 1 1 b 比 例 为 2 6 9 N o t e a R a t i o o f 1 1 1 b R a t i o o f 2 6 9 图 6 不同 比例 R G B L E D 驱动电 流的发光光谱 曲线 F i g 6 T h e e m i s s i o n s p e c t r u m c u r v e s o f R G B L E D d r i v i n g c u r r e n t w i t h d i f f e r e n t r a t i o s 2 2 2 安徽农业 科学 2 0 2 1 年 3 试验 测试 与 结 果分 析 3 1 试 验 材料 3 1 1 植物 的 选 择 选 择 购 自 梅 州 市 吉 丰 种 业 发 展 有 限 公 司 的 品种 为 2 9 8 的 意 大 利 全 年 生 菜 王 I t a l y s k i n g o f l e t t u c e 种 子 该品种 生长周 期短 1 0 d 左右 便 可发芽 便 于 观察 试 验 现象 在 1 5 3 3 下 都 可 存 活 实 验 室 条 件 下 可 满 足 生 长 所 需温度 3 1 2 光质 配比的 选 择 大 量 研 究 表 明 红 蓝 混 合 光 质 下 更 适 合 生菜 的 生长 当 红 蓝复 合 光中 红 光为 蓝 光的 1 4 倍 时 对 生 菜生 长 具有 积 极意 义 1 9 2 3 根据前 人 的研 究 结 果 试 验 利 用 R B 2 1 的 试 验 材 料 检 验 智 能 补 光 灯 是 否 对 生 菜 种 子 的 萌发 有 作 用 根 据 光 质 比 例 要 求 P W M 信 号 占 空 比 分 别 为 4 0 0 和 9 0 图 7 为 红 绿 蓝 三 路 信 号 的 P W M 信 号 占 空 比仿 真 图 图 8 为 光谱 仪 测量 得 到 红 光 与 蓝 光 相 对 光 强 度 比 例 图 7 调光 程 序仿真图 F i g 7 S i m u l a t i o n d i a g r a m o f d i m m i n g p r o g r a m 图 8 红 蓝光质配 比 2 1 光谱图 F i g 8 S p e c t r o g r a m o f r e d a n d b l u e l i g h t w i t h t h e r a t i o o f 2 1 3 2 试 验设 计 试 验 于 2 0 2 0 年 1 0 月 5 日 在 黑 龙 江 大 学 物 理 科 学与 技 术学 院 光 电 信 息 技 术 实 验 室 内 进 行 整 平 土 壤 后 选 取 健康 的 生菜 种 子 2 0 0 粒 随 机 平 均 分 为 2 组 将 种 子 均 匀地 撒 在 2 个 花盆 内 然后 表 面 覆 盖 一 层 3 5 m m 厚 度 的 细 土 每 天 喷 洒 适 量 清 水 保 持 种子 成 长环 境 湿 润 A 组 采 用 自 然 光 照 射 为 自 然 光 照 组 B 组 采 用 红 光 与 蓝 光 混 合 光 照 射 为 补 光 组 每 组 试 验 重 复 3 次 共 6 盆 种 子 每 隔 2 4 h 观 察 并 记 录 种 子 萌 发 情 况 当 A 组 种 子 不 再 萌 发 时 停 止 试 验 3 3 数据 处 理与 分 析 试 验期 共 1 2 d 1 0 月 5 日 开 始 1 0 月 1 6 日 A 组 的 3 盆 生 菜 种 子 都 不 再 有 新 增 发 芽 数 时 结 束 试 验 自 然 光与 补 光处 理 对种 子 萌发 数 量的 影响 见 表 1 表 1 自 然光与补光 处理对种子 萌发数量的影 响 T a b l e 1 E f f e c t s o f n a t u r a l l i g h t a n d s u p p l e m e n t a r y l i g h t o n t h e s e e d g e r m i n a t i o n q u a n t i t y 个 组别 G r o u p 编号 N o 日 期 D a t e 1 0 0 5 1 0 0 6 1 0 0 7 1 0 0 8 1 0 0 9 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 2 1 0 1 3 1 0 1 4 1 0 1 5 1 0 1 6 A 1 号 0 0 0 1 6 2 7 4 3 6 1 7 2 7 9 7 9 7 9 7 9 2 号 0 0 0 5 9 7 1 7 5 7 5 7 5 7 6 7 6 7 6 7 6 3 号 0 0 0 4 2 4 8 5 3 6 0 6 8 7 5 7 9 8 3 8 3 B 4 号 0 0 0 1 1 1 2 1 6 7 0 9 1 9 6 9 6 9 6 9 6 5 号 0 0 0 5 7 7 2 7 8 8 6 8 6 8 7 8 7 8 7 8 7 6 号 0 0 0 7 7 8 5 8 9 8 9 8 9 8 9 9 0 9 0 9 0 数据处 理运用 方 差分 析 的 基 本 思 想 如 下 通 过 分 析 补 光 组 对 自然光 组的贡 献 大小 确 定补光 组 对 种 子 萌 发 数 量 的 影 响 力 大小 通过方 差 分 析 发 现 补 光 组 是 否 对 种 子 萌 发 数 量 产 生 了显著 影响 如 果 补 光 对 种 子 萌 发 数 量 产 生 了 显 著 影 响 那 么 它 与 自 然 光 照 组 共 同 作 用 其 结 果 也 必 然 有 显 著 变 化 如果补 光组对 种 子萌 发 数 量 没 有 显 著 影 响 那 么 结 果 主 要 由 自然光 照 组 决 定 与 补 光 组 的 关 系 不 大 在 统 计 学 中 用 显 著性 差 异 s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e 评 价 数 据 的 差 异 性 P 0 0 5 表示试 验 结 果 存 在 显 著 差 异 利 用 S P S S 2 3 统 计 软 件 对 试 验数据 进行 差 异 显 著 性 分 析 试 验 采 用 单 因 素 方 差 分 析 A N O V A 检 验 方 法 分 析 数 据 差 异 显 著 性 试 验 表 明 补 光 组 的种 子 萌发 数 量 与 自 然 光 照 组 的 种 子 萌 发 数 量 有 显 著 差 异 P 0 0 5 因 此 补 光灯 的 红 蓝 光 质 比 例 为 2 1 时 可 以 促 进 生菜 种 子的 萌 发 4 结 论 根据 不 同光 质 配比 对 植物 有 不同 的 影 响 设 计 了 可 智 能 调 控 光照 强 度 和 光 谱 成 分 的 补 光 灯 该 补 光 灯 采 用 R G B L E D 为 补光 灯 源 可 实 现 一 灯 多 用 智 能 调 节 光 谱 避 免 了 单 色 灯源 的 闲置 而 造成 浪 费 同时 针 对 三基 色初 始 光强 不 下 转 第 2 4 2 页 3 2 2 4 9 卷 2 0 期 李 鑫 等 基 于 光 质 配 比 的 智 能 植 物 补 光 试 验 研 究 识 别 准确率 以及模 型 稳 定 性 结 果 表 明 X c e p t i o n 模 型 在 这 2 个 方 面的表 现均最 优 表 2 各模型迁移 学习的最高 准确率 T a b l e 2 T h e h i g h e s t p r e c i s i o n r a t e o f t h e t r a n s f e r l e a r n i n g o f m o d e l s 序号 C o d e 模型 M o d e l 准确率 P r e c i s i o n r a t e 1 V G G 1 6 9 3 4 9 2 V G G 1 9 9 0 1 8 3 R e s N e t 5 0 9 6 0 9 4 R e s N e t 1 0 1 7 7 0 5 5 D e n s e N e t 1 2 1 9 8 4 4 6 I n c e p t i o n N e t V 2 9 7 6 9 7 X c e p t i o n 9 8 5 0 参 考 文 献 1 周 立 阳 高 增 祥 李 典 谟 害 虫 预 测 预 报的生态学 基础和应用 技术研究 进 展 J 生 态 学 报 2 0 0 1 2 1 6 1 0 1 3 1 0 1 9 2 刘 杰 姜 玉 英 黄 冲 等 2 0 2 1 年 全 国 粮 食 作 物 重 大 病 虫 害 发 生 趋 势 预 报 J 中 国 植 保 导 刊 2 0 2 1 4 1 1 3 7 3 9 4 2 3 S A S A K I Y O K A M O T O T I M O U K e t a l A u t o m a t i c d i a g n o s i s o f p l a n t d i s e a s e S p e c t r a l r e f l e c t a n c e o f h e a l t h y a n d d i s e a s e d l e a v e s J I F A C P r o c e e d i n g s V o l u m e s 1 9 9 8 3 1 5 1 4 5 1 5 0 4 R U M P F T M A H L E I N A K S T E I N E R U e t a l E a r l y d e t e c t i o n a n d c l a s s i f i c a t i o n o f p l a n t d i s e a s e s w i t h S u p p o r t V e c t o r M a c h i n e s b a s e d o n h y p e r s p e c t r a l r e f l e c t a n c e J C o m p u t e r s a n d e l e c t r o n i c s i n a g r i c u l t u r e 2 0 1 0 7 4 1 9 1 9 9 5 Z H A N G S W W A N G H X H U A N G W Z e t a l P l a n t d i s e a s e d l e a f s e g m e n t a t i o n a n d r e c o g n i t i o n b y f u s i o n o f s u p e r p i x e l K m e a n s a n d P H O G J O p t i k 2 0 1 8 1 5 7 8 6 6 8 7 2 6 H I N T O N G E O S I N D E R O S T E H Y W A f a s t l e a r n i n g a l g o r i t h m f o r d e e p b e l i e f n e t s J N e u r a l c o m p u t a t i o n 2 0 0 6 1 8 7 1 5 2 7 1 5 5 4 7 M O H A N T Y S P H U G H E S D P S A L A T H M U s i n g d e e p l e a r n i n g f o r i m a g e b a s e d p l a n t d i s e a s e d e t e c t i o n J F r o n t i e r s i n p l a n t s c i e n c e 2 0 1 6 7 1 1 0 8 徐 贵 力 毛 罕 平 李 萍 萍 缺素叶片 彩色图像颜色 特征提取的 研究 J 农 业 工 程 学 报 2 0 0 2 1 8 4 1 5 0 1 5 4 9 赵 玉 霞 王 克 如 白 中 英 等 贝 叶 斯 方 法 在 玉 米 叶 部 病 害 图 像 识 别 中 的 应 用 J 计 算 机 工 程 与 应 用 2 0 0 7 4 3 5 1 9 3 1 9 5 1 0 李 敬 基 于 卷 积 神 经 网 络 的 烟 草 病 害 自 动 识 别 研 究 D 泰安 山 东 农 业 大 学 2 0 1 6 1 1 K R I Z H E V S K Y A S U T S K E V E R I H I N T O N G E I m a g e N e t c l a s s i f i c a t i o n w i t h d e e p c o n v o l u t i o n a l n e u r a l n e t w o r k s J A d v a n c e s i n n e u r a l i n f o r m a t i o n p r o c e s s i n g s y s t e m s 2 0 1 2 2 5 2 1 1 0 6 1 1 1 4 1 2 S I M O N Y A N K Z I S S E R M A N A V e r y d e e p c o n v o l u t i o n a l n e t w o r k s f o r l a r g e s c a l e i m a g e r e c o g n i t i o n R 2 0 1 5 1 3 H E K M Z H A N G X Y R E N S Q e t a l D e e p r e s i d u a l l e a r n i n g f o r i m a g e r e c o g n i t i o n C 2 0 1 6 I E