食品、能源、資源、環(huán)境能源、資源、環(huán)境和人口問題的解決與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關，光是影響植物生長發(fā)育的主要因素。因此，深入研究農(nóng)業(yè)照明的需求特點、規(guī)律和光控基準，創(chuàng)新開發(fā)適合農(nóng)業(yè)照明的智能控制和照明系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)照明提供高效的照明環(huán)境是一項重要工作。隨著空氣污染的加劇，空氣透明系數(shù)不斷下降，植物可接收的太陽能越來越少，直接影響其生長發(fā)育。農(nóng)業(yè)栽培采用補光控制技術，可提高作物光合作用效率，促進農(nóng)藥生長減少，有利于現(xiàn)代高效無污染農(nóng)業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)代生產(chǎn)經(jīng)營模式，如設施農(nóng)業(yè)、觀光農(nóng)業(yè)、無土栽培和精準農(nóng)業(yè)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式的里程標志。

1.特點和優(yōu)勢

1.1 補光特點

植物利用陽光進行光合作用，吸收380~760的可見光譜 nm，吸收峰值區(qū)域為波長610~720 nm紅橙光和400～510 nm藍色和紫色的光。持續(xù)的雨天影響植物的生長發(fā)育，導致收獲。智能控制和照明的研發(fā)將解決這一問題，發(fā)展不受天氣影響的農(nóng)業(yè)種植技術將成為一個新的方向。

影響溫室補光的主要因素有光質、光強和光周期，作物光合作用達到冠層光強補償1 000～3 000 lx各種作物適合紅藍光（R/B）具體要求，此外，對自然晝夜交替、循環(huán)現(xiàn)象形成了光周期的要求，作物在漫長的進化過程中適應了這種明暗變化。然而，在冬至前后或陰天，自然光不能滿足作物生長發(fā)育的需要，近年來，溫室補光已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要手段。

1.2 高效智能系統(tǒng)

控制前端(智能手機、平板電腦或控制平臺)（Sensor）、現(xiàn)場總線（Fieldbus）和led由燈組成的植物生長調節(jié)系統(tǒng)如1所示。智能手機、平板電腦(嵌入Android 或iOS 通過操作系統(tǒng))Wi-Fi通過無線網(wǎng)絡連接控制平臺控制終端。終端內(nèi)置專用通信模塊ZigBee連接多達100個LED燈組網(wǎng)（可設任意組，燈之間最大距離15 m）或單點訪問，或系統(tǒng)控制傳感器、氧氣、灌溉和卷簾。該系統(tǒng)使用傳感器來監(jiān)測環(huán)境溫度、濕度和營養(yǎng)液pH價值等數(shù)據(jù)通過軟件收集到數(shù)據(jù)庫中，并指示施肥灌溉系統(tǒng)對植物進行定期、定量、分段的精確施肥灌溉，并使用傳感器進行系統(tǒng)監(jiān)控。根據(jù)植物生長需要LED遠程集中管理燈具的定時、開關、調光和調色，光配方（Light recipes，LR）調節(jié)植物的生長和開花周期。

針對不同的應用方案和場所，LED補光產(chǎn)品有很多種。植物工廠典型的燈泡、面板燈、投光燈、燈帶、燈條等。LED結合智能控制系統(tǒng)的應用，使農(nóng)業(yè)照明系統(tǒng)更加高效節(jié)能。

1.3 提高密度和節(jié)能

LED燈屬于冷光源，其輻射光譜對植物的熱效應較小，可實現(xiàn)植物的近距離照明，避免燒傷。在植物工廠或組裝培訓中，可縮短栽培框架之間的距離，提高植物單位空間的空間利用率和栽培密度。溫室中的智能控制照明實驗表明，傳統(tǒng)光源（高壓鈉燈和金鹵燈）每平方米需要配備0.5 kW的光源，而LED僅需0.27 kW，節(jié)能超過50 %。

此外，有效利用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)照明的技術創(chuàng)新，如自然光、光環(huán)境智能控制、空間管理和移動反射，將有效提高光能利用效率，滿足批量生產(chǎn)或提前庫存的市場需求。

2.農(nóng)業(yè)照明應用

通過引進蔬菜、水果、花卉水果、花卉技術，擴展到生態(tài)餐廳、農(nóng)業(yè)觀光等一系列精準農(nóng)業(yè)模式，采用基于智能控制和信息技術支持的完整智能農(nóng)業(yè)運營技術和管理系統(tǒng)，是當今農(nóng)業(yè)發(fā)展的風向標。

2.1 畜禽養(yǎng)殖

通過研究紅光、藍光和白光對家禽生產(chǎn)性能的影響，推出系統(tǒng)控制光周期的智能養(yǎng)雞照明產(chǎn)品，實現(xiàn)漸變家禽養(yǎng)殖控制，并在養(yǎng)雞場投入使用。智能系統(tǒng)控制特定指標控制色溫、光強和照明時間，觀察其對畜禽行為習慣、生理特征和生長發(fā)育的影響，有效促進畜禽的生產(chǎn)性能。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中的照明不僅需要低能耗和長壽命，還需要LR可控性。2.如補光在畜禽養(yǎng)殖中的應用所示。

研究發(fā)現(xiàn)肉雞（AA肉雞）生長早期采用綠光或藍光，生長后期采用藍光，可顯著促進其生長發(fā)育，提高生產(chǎn)性能。如果早期選擇綠光照明，可以不同程度地改善肉雞小腸粘膜結構，提高小腸吸收營養(yǎng)的能力。本研究結果可用于改善畜禽生理節(jié)奏、飲食行為、生長發(fā)育和繁殖性能，促進畜禽的生長和生產(chǎn)潛力，并提高畜禽免疫力。