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光源与光电系统2024年第7期总第194期光源与照明

文章编号：2096-9317（2024）07-0044-07

基于人工智能的植物生长光谱拟合系统

1，233※

程敏，林也颀，贺晓阳

1.中认尚动（上海）检测技术有限公司，上海200233

2.机械工业智慧照明检测系统与健康光环境技术重点实验室，上海200233

3.大连工业大学信息科学与工程学院，辽宁大连116034

摘要：随着现代农业技术的进步，精确控制植物生长用，并不需要全光谱照射，红橙光有助于植物合成碳

环境对提高作物产量和品质至关重要。为实现对植物水化合物和形成叶绿素，蓝紫光能促进蛋白质合成和

生长所需光谱的精确调控，文章分析了光谱匹配技术生长调节。多波段LED光源拟合目标光谱可提高光

的研究现状及LED光源相关理论基础，并在此基础上谱利用效率[1]，有助于农业资源利用和设施农业发展，

构建了基于人工智能的植物生长光谱拟合系统，详述同时推动绿色环保和能源节约。

了系统的整体设计，设计了全漫反射空腔混光输出的农业科技较为发达的日本是最早将植物培养与光

光谱合成系统，通过脉宽调制的方式实现恒流驱动，谱科技相结合的国家。1982年，日本三菱公司在密闭

精准控制各单色LED的亮度和无极调光功能。此外，

温室中加入红光LED作为培养番茄的主要光，其结果

还通过实际测试，验证了单色LED的拟合效果。

是番茄能高效生长；1996年，冈本使用超高亮度红蓝

关键词：人工智能；光谱拟合；光电参数；恒流驱动

光LED，在蓝红光量子数之比为1∶2的情况下正常

分类号：TM923.01；O434.13

培育蔬菜；2018年，段然等[2]利用不同光谱LED与光

照强度，促进药用植物的有效药用结构面积；2022年，

HamedallaAM等[3]研究光照强度、质量和光周期对黄

0引言

瓜幼苗光合色素含量和生长性状的影响。

全球人口增长，农作物质量成为关注焦点。土壤20世纪初，我国开始探索LED灯珠在植物照明

盐碱化和工业污染严重影响了作物养分吸收和水循环中的应用。2008年，陈风等[4]提出采用积分球与不同

能力，每年损失数千万吨产量。中国传统农业采用全峰值波长的LED光源进行配比，来模拟在可见光范围

覆盖式种植，耗费大量资源却效率低下，造成了严重内不同光谱的分布；2010年，朱继亦等[5]结合控制多

浪费。相比美国、德国、瑞典等国的精细化种植方式，颗不同波长的LED强度，来得到日光中可见光光谱部

中国正加强新型农作物技术研发，推广精细化、专业分，还通过控制LED灯珠进行了各种不同目标光谱的

化和规模化的种植方案。北方地区冬春季节光照不足，光谱模拟研究；2016年，朱孔硕[6]使用多种不同波长

影响温室农作物生长。因此，采取合理的补光措施对的单色LED灯珠，通过光谱配比调节每颗单色灯珠的

提高产量至关重要。研究显示，红光和蓝光对植物生光照强度，做到不同波段LED灯珠的独立可控，来实

长尤为重要，科学补光是提