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LED農(nóng)業(yè)智能化與光通訊智能化
Lifi被認(rèn)為是一種在21世紀(jì)出現(xiàn)的新的光設(shè)備，下面是小編搜集的一篇相關(guān)論文范文，歡迎大家閱讀查看。
引言
在互聯(lián)網(wǎng)概念還處在世界主流地位時(shí)，德國(guó)學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)界于2013 年在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上第一次提出了“工業(yè) 4.0 研究項(xiàng)目”,此概念的核心是信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-Physical Systems,CPS)，整合各種數(shù)字信息、資源、產(chǎn)品和人，從而建立起高效快速靈活的信息化，數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式。此概念一經(jīng)提出則從德國(guó)迅速傳播到歐洲，并開始影響世界[1].
1 智能化LED照明的內(nèi)涵
傳統(tǒng)的 LED 早在 1962 年就已經(jīng)出現(xiàn)，一開始 LED 產(chǎn)品只能發(fā)出低光度的紅光，而現(xiàn)在能發(fā)出的光已經(jīng)遍及可見光、紅外光以及紫外光;同時(shí)用途也從最初的指示燈、顯示板發(fā)展到顯示器、采光裝飾和照明[2].近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)，云計(jì)算等新技術(shù)的出現(xiàn)，人們已經(jīng)不滿足于 LED 照明高亮度、低能耗、壽命長(zhǎng)、功率小的這些基本的功能和所帶來的經(jīng)濟(jì)效益，而是更多的以 LED 與先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，從人體心理學(xué)、生理學(xué)和社會(huì)學(xué)出發(fā)，考慮個(gè)體舒適度，光生物安全等改善學(xué)習(xí)、工作和生活的條件軟指標(biāo)和減少空氣污染保護(hù)環(huán)境的社會(huì)效益，即 LED 的智能化[3].
而在工業(yè) 4.0 的大背景下，結(jié)合近十幾年來傳統(tǒng) LED 同質(zhì)化低端化出現(xiàn)嚴(yán)重產(chǎn)能過剩的問題，我們對(duì)于 LED 產(chǎn)品的發(fā)展和需求已經(jīng)不能僅僅的停留在照明的本身性能上，而是努力的與其他產(chǎn)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，以期獲得具有復(fù)合功能的 LED 智能燈，從而對(duì) LED 產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能進(jìn)行分流。就目前為止，有兩個(gè)主要的分流方向，第一個(gè)是向農(nóng)業(yè)照明領(lǐng)域突破，第二個(gè)就是向光通訊領(lǐng)域發(fā)展。
2 LED農(nóng)業(yè)智能化
在農(nóng)業(yè)方面，我們知道光是植物生長(zhǎng)發(fā)育最為重要的環(huán)境因素之一，對(duì)于植物的光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育新陳代謝都有著直接的調(diào)節(jié)作用[4].目前已知的環(huán)境因素，比如相對(duì)的潮濕、溫度、光強(qiáng)度和光質(zhì)量都對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)展有著密切的影響。而在這些因素中，光質(zhì)量則直接影響植物干的生長(zhǎng)，側(cè)分枝，葉擴(kuò)展和色素的沉積等主要的生長(zhǎng)指標(biāo)。而這些光質(zhì)量的集成，主要是通過持續(xù)強(qiáng)度的紅光，藍(lán)光，同時(shí)荷爾蒙信號(hào)的路徑對(duì)植物有著深刻的影響觸發(fā)生理學(xué)反應(yīng)從而對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)展起著控制作用。
采用 LED 作為控制植物生長(zhǎng)的人工光源的優(yōu)勢(shì)在于具有高的能量轉(zhuǎn)換效率、使用的是直流電源、產(chǎn)品體積小，壽命長(zhǎng)、波長(zhǎng)確定、光強(qiáng)度/質(zhì)量比可調(diào)和低的熱能輸出。一些農(nóng)作物已經(jīng)在被 LED 光照下進(jìn)行培養(yǎng)了，比如蝸居、辣椒、小麥、菠菜等。研究表明，紅光對(duì)植物光合作用的器官發(fā)展有著重要的作用，同時(shí)它還可以增加植物上淀粉的積累量。同時(shí)有報(bào)道，用遠(yuǎn)紅外輻照植物可以提高稻殼的抗氧化性。這表明特定的光照輻射可以增加食物中的營(yíng)養(yǎng)成分[5].總的來說，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度去看，LED 大有取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)。
基于 LED 的智能照明系統(tǒng)技術(shù)可以被廣泛的應(yīng)用于植物或動(dòng)物的生物研究中;同時(shí)這種智能系統(tǒng)還可以比較精確的確定特定植物生長(zhǎng)所需要光照的強(qiáng)度和質(zhì)量;另外智能系統(tǒng)還可以分析不同光脈沖條件下植物的生長(zhǎng)情況影響�？梢灶A(yù)見基于 LED 的農(nóng)業(yè)智能化系統(tǒng)將會(huì)是“工業(yè) 4.0”在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的重要體現(xiàn)。
3 LED光通訊智能化(lifi)
Lifi被認(rèn)為是一種在21世紀(jì)出現(xiàn)的新的光設(shè)備。設(shè)計(jì)這種設(shè)備的基本思想是可以通過 LED 的燈光對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。但通過 LED光能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)量還是相對(duì)較少的。目前，Lifi 被稱為 Wi-Fi 的一個(gè)優(yōu)化的版本，它的優(yōu)勢(shì)在于可以通過無線通訊大量的降低成本。
被譽(yù)為“Li-Fi 之父”的英國(guó)愛丁堡大學(xué)教授 Harald Hass(哈拉爾德-哈斯)認(rèn)為 Lifi 技術(shù)的核心在于發(fā)光二極管的強(qiáng)度和潛力[6].他同時(shí)認(rèn)為這種技術(shù)可以改變我們上網(wǎng)，視頻，收發(fā)郵件等等。由于社會(huì)發(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸是有廣泛的需求，所以 lifi 技術(shù)的應(yīng)用可以擴(kuò)展到那些 Wifi 技術(shù)覆蓋不到的領(lǐng)域，比如醫(yī)學(xué)技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)等各種其它的行業(yè)。由于 lifi 被認(rèn)為是有著最快速的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，所以這項(xiàng)技術(shù)就很有可能取代目前研究所和公司中廣泛應(yīng)用的 wifi,同時(shí)人們可以用 lifi 技術(shù)擴(kuò)展更多的特殊領(lǐng)域[7].
4 結(jié)束語
在工業(yè) 4.0 概念的影響下，LED 傳統(tǒng)行業(yè)必然要向智能化的趨勢(shì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，其發(fā)展方向也必然是工業(yè)化和信息化的高度融合。21世紀(jì)被稱為“光的世紀(jì)”,而植物所具有的光合作用也是萬物生命的基礎(chǔ)，憑借著 LED 人工照明系統(tǒng)高光效低能耗，同時(shí)兼顧信息化可調(diào)控的優(yōu)勢(shì)，LED 農(nóng)業(yè)智能化將會(huì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)和生物行業(yè)的高速大發(fā)展。另一方面，在光通訊行業(yè)，Lifi 的概念開始漸漸受到人們關(guān)注，這不僅僅是因?yàn)槠湎啾扔跓o線電磁波更高效，更廣泛的應(yīng)用。當(dāng)越來越多的人和設(shè)備接入無線網(wǎng)中，在空氣中傳播的電磁波就會(huì)越來越阻塞，這使得人們獲得一個(gè)持續(xù)的高速的信號(hào)變得很困難。所以基于 LED 的 lifi 技術(shù)的出現(xiàn)可以克服目前無線網(wǎng)絡(luò)中的諸多限制，從而提供一個(gè)安全、高效、高速的光通訊環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
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