Интерфейс для освещения в растениеводстве для взаимодействия по меньшей мере с одной системой освещения

Интерфейс для освещения в растениеводстве для взаимодействия по меньшей мере с одной системой освещения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к интерфейсу для освещения в растениеводстве для взаимодействия по меньшей мере с одной системой освещения.

Уровень техники

Освещение в растениеводстве является известным в данной области. В US 2010031562, например, описана осветительная установка для применения в тепличном хозяйстве для освещения сельскохозяйственных культур в теплице, содержащее ряд источников освещения, таких как лампы, установленных над сельскохозяйственными культурами, которые планируется освещать, и ряд устройств для регулирования интенсивности света источников освещения, отличающееся тем, что устройства для регулирования интенсивности света оснащены управляющими устройствами для периодического автоматического изменения интенсивности света источников освещения, соединенных с устройствами для регулирования интенсивности света, в соответствии с заданной схемой. В US 2010031562 соответственно предложены способ и осветительная установка для тепличного хозяйства. В частности, источники освещения разделены на несколько групп, и осветительная установка разработана таким образом, чтобы при использовании интенсивность света каждой группы изменялась согласно заданной схеме, при этом схемы у различных групп являются смещенными по фазе относительно друг друга таким образом, чтобы электрическая мощность, потребляемая всеми группами одновременно, изменялась меньше чем сумма изменений электрических мощностей, подаваемых на отдельные группы, более конкретно таким образом, чтобы электрическая мощность, потребляемая всеми группами одновременно, изменялась меньше чем электрическая мощность, подаваемая на одну группу, более конкретно таким образом, чтобы электрическая мощность, потребляемая всеми группами одновременно, изменялась настолько мало, насколько это возможно, или не изменялась, по крайней мере практически. В частности, все схемы могут являться одинаковыми, но только смещенными по фазе относительно друг друга.

Раскрытие изобретения

Растения используют процесс фотосинтеза для превращения света, CO₂ и H₂O в углеводы (сахара). Эти сахара потребляются в метаболических процессах. Избыток сахаров используется для формирования биомассы. Такое формирование биомассы включает в себя удлинение стебля, увеличение площади листьев, цветение, плодообразование и т.д. Фоторецептором, ответственным за фотосинтез, является хлорофилл, а у высших растений - также каротиноиды, входящие в состав светособирающих комплексов. Помимо фотосинтеза, фотопериодизм, фототропизм и фотоморфогенез также представляют собой примеры физиологических процессов, связанных с взаимодействием света, или электромагнитного излучения с длиной волны от 300 нм до 800 нм, и растений:

- фотопериодизм относится к способности растений ощущать и измерять периодичность интенсивности света (например, для вызова цветения),

- фототропизм относится к тому, что растение растет по направлению к свету или от него, и

- фотоморфогенез относится к изменению формы в ответ на качество и количество света.

Два основных пика поглощения хлорофиллов a и b лежат в красной и синей областях, соответственно 625-675 нм и 425-475 нм. Кроме того, также имеются другие пики, локализованные в ближней УФ (300-400 нм) и в дальней красной (700-800 нм) областях спектра. Основная фотосинтетическая активность, по-видимому, протекает при свете с длиной волны в диапазоне 400-700 нм. Излучение, лежащее в данном диапазоне, называется фотосинтетически активным излучением (PAR).

Фитохромная система включает в себя две формы фитохромов, Pr и Pfr, пики чувствительности которых лежат в красной 660 нм и в дальней красной 730 нм областях спектра соответственно. Активность фитохромов регулирует различные ответы растения, такие как развертывание листьев, восприятие соседей, избегание тени, удлинение стебля, прорастание семян и индукция цветения.

В растениеводстве освещенность обычно оценивают в количестве фотонов PAR (фотосинтетически активное излучение) (вклад в фотосинтез всех фотонов с длиной волны в диапазоне 400-700 нм считается одинаковым) и ее можно измерять и выражать в виде количества фотонов в секунду на единицу площади (мкмоль/с/м²; моль соответствует 6⋅10²³ фотонов). В качестве альтернативы, освещенность можно измерять и выражать в единицах мощности оптического излучения, в (мили) ваттах.

Рост растений зависит не только от количества света или интенсивности света, но также и от спектрального состава, длительности и расписания освещения растений. Оптимальная комбинация параметров света, с точки зрения интенсивности, спектрального состава, длительности и расписания, для развития растения, зависящая от конкретного растения, называется «световой рецепт».

Традиционно для выращивания растений был доступен только солнечный свет. Развитие искусственного освещения и, например, теплиц привело к созданию специальных осветительных устройств для этих целей. Сначала использовали электрические лампы, осветительные устройства, основанные на нагревании проволоки, и натриевые лампы высокого давления (HPS). HPS и металлогалогеновые лампы представляют собой газоразрядные лампы (принцип действия основан на формировании дугового разряда между двумя электродами в газе, заполняющем лампу, причем дуговой разряд ионизирует газы и присутствующие галогениды металлов или, в случае HPS, амальгаму натрия). Лампы накаливания (вакуумные или заполненные галогенами) основаны на принципе нагревания проволоки, обычно из вольфрама. На третьем часто используемом принципе основаны люминесцентные лампы, также представляющие собой газоразрядные лампы (заполненные парами ртути), в которых УФ-излучение, формируемое ионизированной ртутью, преобразуется люминофорами, нанесенными на внутреннюю поверхность лампы, в видимый свет. Все три типа ламп используют для освещение в растениеводстве. HPS лампы часто используют в теплицах для ассимиляционного освещения, обеспечивающего высокий уровень освещения; лампы накаливания также используют в теплицах в качестве ламп для цветения (для индукции цветения) и флуоресцентные лампы используют в камерах для выращивания культуры ткани и в камерах для выращивания растений без естественного освещения. В принципе, LED освещение может заменить и, вероятно, заменит традиционные источники освещения, используемые в растениеводстве, и, вероятно, позволит применять способы культивирования, которые будут совершенно новыми и которые нельзя предвидеть в настоящее время. При использовании LED в настоящее время становится возможным формирование освещения любого спектра от 300 нм до 800 нм, более эффективно, чем при использовании большинства традиционных источников, кроме того, можно регулировать спектральный состав источника света, основанного на LED. LED могут выполнять ряд ролей в освещении в растениеводстве, таких как:

Дополнительное освещение. Освещение, которое дополняет естественный солнечный свет, используется для увеличения продуктивности (например томатов), расширения сезона выращивания сельскохозяйственной культуры, например на осенний, зимний и весенний периоды, когда цены на сельскохозяйственную культуру могут становиться выше, или в качестве способа управления для регулирования морфологии сельскохозяйственной культуры.

Фотопериодическое освещение. Длительность светового дня является важной для многих растений. Отношение длительностей светового и темнового периодов в 24 часов цикле влияет на цветение многих растений. Управление этим отношением с помощью дополнительного освещения позволяет регулировать время цветения.

Применение в культивировании без естественного освещения в «питомниках» и в выращивании культур тканей.

В ближайшем будущем традиционные источники света, возможно, продолжат играть свою роль. В некоторых ситуациях они могут оказаться более экономически эффективными и/или просто хорошо зарекомендовавшими себя источниками искусственного света для выращивания растений. Возможно в сочетании с источниками естественного света и/или с другими источниками искусственного света.

Различные производители осветительных устройств создают осветительные устройства, имеющие различающиеся характеристики, как в спектре формируемого излучения, так и в интенсивности. Источники света стали различаться еще больше при появлении LED источников света. Кроме того, растениевод может использовать и совмещать различные типы осветительных устройств в своей теплице. Совмещение всех этих различных осветительных устройств в теплице и обеспечение оптимальных типов освещения на соответствующих стадиях роста растения представляют собой непростую задачу. Фактически LED освещение обеспечивает возможность регулировать спектральный состав в зависимости от времени. Не только количество света представляет интерес, но особенно интересным и нуждающимся в регуляции является качество света.

Таким образом, одним из аспектов изобретения является обеспечение управления освещением для применения в растениеводстве и/или альтернативный способ освещения для применения в растениеводстве, который предпочтительно по меньшей мере частично устраняет одно или более из описанных выше затруднений.

Таким образом, изобретение предлагает интерфейс для преобразования желаемых физиологических ответов растения в управляющие инструкции для по меньшей мере одной системы освещения, имеющей по меньшей мере один регулируемый параметр освещения, причем упомянутый интерфейс содержит:

приемник для приема желаемого физиологического ответа растения;

процессор, соединенный при функционировании с упомянутым приемником, для преобразования упомянутого желаемого физиологического ответа растения в упомянутые управляющие инструкции; и

передатчик, соединенный при функционировании с упомянутым процессором, для передачи упомянутых управляющих инструкций упомянутой по меньшей мере одной системе освещения,

при этом упомянутый желаемый физиологический ответ растения задается в виде заданной точки в многомерном пространстве растениеводческих воздействий, упомянутое многомерное пространство растениеводческих воздействий содержит по меньшей мере два измерения, выбранных из первого измерения, характеризующего желаемое воздействие на фотосинтез, второго измерения, характеризующего желаемое воздействие на фототропин, третьего измерения, характеризующего желаемое воздействие на фитохром Pr, и четвертого измерения, характеризующего желаемое воздействие на фитохром Pfr,

при этом упомянутый процессор соединен при функционировании с запоминающим устройством, содержащим описание подпространства многомерного пространства растениеводческих воздействий, представляющего точки многомерного пространства растениеводческих воздействий, подлежащие преобразованию в управляющие инструкции, осуществимые для упомянутой по меньшей мере одной системы освещения, и

при этом упомянутый процессор выполнен с возможностью отображения упомянутой заданной точки в целевую точку в упомянутом подпространстве и для определения соответствующих управляющих инструкций для упомянутой по меньшей мере одной системы освещения.

В варианте осуществления изобретение относится к интерфейсу для преобразования желаемого физиологического ответа растения в управляющие инструкции для по меньшей мере одной системы освещения, имеющей по меньшей мере один регулируемый параметр освещения. Упомянутый интерфейс содержит:

приемник для приема желаемого физиологического ответа растения;

процессор, соединенный при функционировании с упомянутым приемником, для преобразования упомянутого желаемого физиологического ответа растения в упомянутые управляющие инструкции; и

передатчик, соединенный при функционировании с упомянутым процессором, для передачи упомянутых управляющих инструкций упомянутой по меньшей мере одной системе освещения.

Упомянутый желаемый физиологический ответ растения в данном варианте осуществления задается в виде заданной точки в многомерном пространстве растениеводческих воздействий, упомянутое многомерное пространство растениеводческих воздействий представлено одной из следующих систем:

(i) первая координатная система, содержащая по меньшей мере первое измерение, характеризующее желаемое воздействие на фотосинтез, и второе измерение, характеризующее желаемое воздействие на фототропин;

(ii) вторая координатная система, содержащая по меньшей мере первое измерение, характеризующее желаемое воздействие на фотосинтез, второе измерение, характеризующее желаемое воздействие на фитохром Pr, и третье измерение, характеризующее желаемое воздействие на фитохром Pfr; и

(iii) третья координатная система, содержащая по меньшей мере первое измерение, характеризующее желаемое воздействие на фототропин, второе измерение, характеризующее желаемое воздействие на фитохром Pr, и третье измерение, характеризующее желаемое воздействие на фитохром Pfr.

Упомянутый процессор соединен при функционировании с запоминающим устройством, содержащим описание подпространства многомерного пространства растениеводческих воздействий, представляющего точки многомерного пространства растениеводческих воздействий, подлежащие преобразованию в управляющие инструкции, осуществимые для упомянутой по меньшей мере одной системы освещения, и упомянутый процессор выполнен с возможностью отображения упомянутой заданной точки в целевую точку в упомянутом подпространстве и для определения соответствующих управляющих инструкций для упомянутой по меньшей мере одной системы освещения.

Координаты в пространстве растениеводческих воздействий можно применять, например, для регуляции условий в теплице. В теплицах устанавливают множество различных систем, помогающих выращивать сельскохозяйственные культуры и другие растения. Фактически, в связи с этим, термин 'растениеводство' можно расширить даже на выращивание водорослей и аналогичных организмов.

Идея объединить осветительные устройства с источниками света постоянной интенсивности вместе с осветительными устройствами с источниками света регулируемой интенсивности и вместе с многоцветными регулируемыми источниками освещения в одной системе освещения и обеспечить возможность простого регулирования спектрального состава излучения, используя пространство растениеводческих воздействий, является новой и обеспечивает преимущества как для устанавливающих систему конечных пользователей, так и для разработчиков климатических компьютеров (программистов) и производителей ламп.

Пространство растениеводческих воздействий можно использовать для многих целей:

1. Для прогнозирования ответа растений на свет и описания световых рецептов для различных сельскохозяйственных культур.

2. Для обеспечения возможности для производителей ламп описывать спектральный состав света ламп актуальным для растениеводов способом.

3. Дополнительное применение пространства растениеводческих воздействий можно найти в области динамического регулирования спектра освещения для роста растений. Системы управления климатом могут регулировать спектр света, передавая правильные координаты в пространстве растениеводческих воздействий, не требуя информации о спектрах установленных ламп.

4. Светочувствительные датчики измеряют спектр и могут использовать координаты для того, чтобы описать спектральный состав как искусственного света, так и естественного света.

Известными системами, устанавливаемыми в теплицах, являются системы питания, относящиеся к обеспечению водой и/или питательными веществами, системы вентиляции, обеспечивающие правильную температуру и состав воздуха, например правильное содержание углекислого газа, и системы освещения, обеспечивающие правильное количество (интенсивность) и/или (спектральный) состав света в правильных местах. В некоторых теплицах эти системы управляются системой управления климатом.

В известных тепличных системах предусмотрены рецепты выращивания, позволяющие растениеводу выбрать сельскохозяйственную культуру. Согласно рецепту выращивания системе управления климатом передаются данные, зависящие от времени, или расписание, и настройки для системы питания и системы вентиляции. В традиционных теплицах системы освещения могут содержать пассивную часть и активную часть. При этом пассивная часть может содержать средства затенения для изменения количества естественного света, обычно солнечного. Активная часть традиционно содержит устройства для искусственного освещения, такие как HPS и лампы накаливания. В таких традиционных теплицах система управления климатом может управлять средствами затенения и может включать и выключать устройства для искусственного освещения.

В современных системах освещения, присутствующих на рынке, все чаще используются LED осветительные устройства, которые могут содержать комбинацию LED источников света. В основном, LED источники света имеют узкий и точно заданный спектр испускаемого излучения. В LED осветительных устройствах можно совмещать множество LED источников света и даже можно комбинировать различные типы, с точки зрения спектра испускаемого излучения, LED источников света.

Выходное оптическое излучение можно описать в виде комбинации спектра испускаемого излучения, формы кривой зависимости интенсивности от длины волны, и интенсивности, высоты этой кривой. В некоторых осветительных устройствах изменение одного из этих параметров, спектра испускаемого излучения или интенсивности может влиять и на второй параметр.

Осветительные устройства могут иметь различные механизмы для регуляции выходного оптического излучения. В простом случае, как в случае некоторых основанных на LED осветительных устройств, LED можно только включить или выключить. Таким образом, в таких осветительных устройствах, включая и выключая большее или меньшее количество LED, можно ступенчато регулировать интенсивность. В случае других источников света, таких как лампа накаливания, за счет включения и выключения лампы интенсивность регулируется бинарным способом. Используя, например, затемняющие устройства у выходного оптического излучения лампы накаливания можно регулировать и интенсивность, и спектр, но не независимо.

В настоящее время растениевод в теплице может в теории таким образом настроить любые параметры условий освещения. На практике, однако, для того чтобы иметь возможность регулировать условия освещения для влияния на развитие растения, например, программному обеспечению в климатическом компьютере требуется сообщить очень подробную техническую информацию об установленных осветительных устройствах, а также об их расположении в теплице, для того, чтобы регулировать спектральный состав и интенсивность излучаемого света и, в конечном счете, света, получаемого растениями. В настоящее время при использовании традиционного освещения растениеводы не могут эффективно регулировать спектральный состав света. Можно управлять только уровнем освещенности. При использовании LED освещения или сочетания LED освещения и традиционного освещения спектральный состав можно регулировать, например, с помощью компьютера управления климатом. Для осуществления этого и обеспечения правильной интенсивности и спектрального состава света на уровне растений климатическому компьютеру должна быть доступна подробная информация об установленных осветительных устройствах, а также об их расположении в теплице. Кроме того, результаты, полученные в исследовательских институтах, сообщающие оптимальные условия освещенности, необходимо перевести в параметры, которые возможно задать на доступной системе освещения.

Настоящая разработка направлена на создание световых рецептов, которые можно использовать, например, в климатических компьютерах и в устройствах для регуляции света осветительных устройств. Помимо устройств для регуляции света также можно использовать светочувствительные датчики для измерения одного или более уровней освещенности от естественного света (интенсивности и/или спектрального состава) и уровней освещенности от устройств для искусственного освещения в теплице.

Взаимодействие между всеми этими компонентами является сложным и в настоящее время зависит от отдельных взаимодействующих устройств.

Разработка пространства растениеводческих воздействий позволяет регулированию стать менее зависимым от технической конструкции осветительных устройств и других компонентов. Другое преимущество заключается в том, что после задания пространства растениеводческих воздействий необходимо вычислять и достигать только правильных координат. Одинаковых координат можно достичь с помощью различных осветительных устройств и используя различные спектры. И теперь можно использовать наиболее эффективный путь достижения требуемых и/или желаемых условий освещенности. Выбор пути достижения может зависеть от энергетической эффективности или от экономической эффективности, и даже зависеть от требований эргономики. В некоторых случаях должна обеспечиваться возможность для человека проверять состояние сельскохозяйственной культуры или растений. Эффект воздействия на растения, однако, должен оставаться тем же.

Пространство растениеводческих воздействий можно использовать для прогнозирования ответа растений на свет и описания световых рецептов для различных сельскохозяйственных культур. С другой стороны, пространство растениеводческих воздействий может обеспечить возможность для производителей ламп описывать спектральный состав выходного излучения ламп актуальным и понятным для растениеводов способом. Оно также обеспечивает понятный и прозрачный способ передачи растениеводу информации об эффекте лампы или качестве лампы. Дополнительное применение пространство растениеводческих воздействий может найти в области динамического регулирования спектра освещения для роста растений. Системы управления климатом могут регулировать спектр света осветительных устройств, передавая правильные координаты в пространстве растениеводческих воздействий, не требуя информации о точных спектрах установленных ламп. Светочувствительные датчики могут измерять итоговый спектр и сообщать результат в форме координат в пространстве растениеводческих воздействий.

Таким образом, только область управления, содержащую координаты световых рецептов растений, необходимо осуществить в управляющем программном обеспечении и можно использовать при условии, что лампы могут работать в пределах желаемой области управления. Зависящее от ламп перепрограммирование упрощается. Архитектура регулятора ламп больше не обязана соответствовать управляющему программному обеспечению. Световой рецепт не обязательно встраивать в осветительное устройство, а можно продавать конечному пользователю в виде дополнительного программного обеспечения к программному обеспечению управления климатом. В качестве альтернативы, световые рецепты могут содержаться в удаленной базе данных, доступ к которой может осуществляться, например, с помощью интерфейса.

Особенность пространства растениеводческих воздействий заключается в том, что с его помощью спектральный состав света, подаваемого растению, можно выразить в виде связанных с растением единиц. Эти единицы получают на основании характеристик оптического поглощения растений и ответа/действия растений. Спектральный состав света преобразуется в пространстве растениеводческих воздействий в точку или в координату в пространстве растениеводческих воздействий. Эту точку затем можно передать и преобразовать в спектральный состав и интенсивность света, излучаемого установленными системам освещения. Таким образом, это может упростить взаимодействие между растениеводами, физиологами растений, биологами, разработчиками теплиц и систем управления климатом в теплицах и производителями ламп.

В исследованиях по физиологии растений выявлено, что различные области спектра света отвечают за различные аспекты развития растений. Со временем это привело к нахождению нескольких так называемых спектров действия. Эти спектры действия отражают относительный вклад спектральных компонент и их относительный эффект на развитие растений. Другими словами, они характеризуют относительную эффективность различных длин волн света в вызове биологического ответа. Эти спектры действия, в свою очередь, связаны с присутствием светочувствительных компонентов в растениях, таких как хлорофилл.

Одним из спектров действия, хорошо известным в литературе, является спектр действия McCree. Этот спектр действия позволяет определить отношение между интенсивностью фотосинтеза у среднестатистического растения и условиями освещенности. Он основан на фотосинтетической активности среднестатистического растения. Его состоятельность была подтверждена, например, в недавней работе E. Paradiso et al., Spectral dependence of photosynthesis and light absorptance in single leaves and canopy in rose, Science Horticulturae 127 (2011), pp. 548-554. Кривая McCree была впервые установлена McCree в 1972 г. и была подтверждена в данной публикации.

В других исследованиях был найден эффект, называемый фототропизмом. Этот эффект вызывают так называемые фототропины, рецепторы синего света у растений, вызывающие, кроме фототропизма, например, миграцию хлоропластов и вызываемое синим светом открывание устьиц. Он отвечает, например, за рост растения по направлению к или от света. Это описано, например, в Winslow R. Briggs and John M. Christie, Phototropins 1 and 2: versatile plant blue-light receptors, Trends in Plant Science Vol. 7 No 5, May 2002, pp 204-210.

В других исследованиях были найдены две взаимопревращающиеся формы фитохромов. Они характеризуются спектрами действия Pr и Pfr. Важность фитохромов можно оценить по различным физиологическим ответам, в которые они вовлечены, таким как развертывание листьев, восприятие соседей, избегание тени, удлинение стебля, прорастание семян и индукция цветения. Два важных для этих ответов спектра действия обусловлены поглощающей дальнекрасный свет формой фитохромов (Pfr) и поглощающей красный свет формой фитохромов (Pr). Соответствующие спектры действия и вычисление фоторавновесного состояния фитохромов показано, например, в J.C. Sager et al., Photosynthetic Efficiency and Phytochrome Photoequilibria Determination Using Spectral Data, American Society of Agricultural Engineers 0001-2351/88/3106, pp 1882-1889.

Эти объясненные и рассмотренные выше спектры действия объединены в пространство растениеводческих воздействий, применяемое в настоящем документе. Эти спектры действия можно использовать для большинства зеленых растений. Для других растений, включая водоросли, могут потребоваться другие спектры действия. Эти специфические спектры действия можно использовать таким же способом, как и упомянутые выше спектры действия.

Было установлено, что использование двух измерений уже позволяет описывать условия освещенности, такое описание можно использовать в случаях, когда применяется ограниченное количество и/или ограниченное количество типов осветительных устройств. Установлено, что в этом случае такие две координаты дают наилучшее описание. Может, однако, потребоваться использование более подробного пространства растениеводческих воздействий.

В варианте осуществления координаты в пространстве растениеводческих воздействий характеризуют по меньшей мере интенсивность воздействия на фотосинтез и интенсивность воздействия на фототропин. Способ вычисления таких интенсивностей состоит в учете всех вкладов всех релевантных длин волн света в конкретное воздействие, взятых с соответствующими весовыми коэффициентами. При этом, правильные веса зависят от интенсивности света рассматриваемых длин волн. Способ вычисления интенсивности воздействия состоит в определении для каждой релевантной длины волны относительной интенсивности воздействия и в суммировании этих относительных интенсивностей для всех релевантных длин волн.

Очевидно, что таким образом существуют различные способы вычисления пространства растениеводческих воздействий, которые можно использовать для применения в растениеводстве.

В настоящем изобретении выполнены некоторые шаги к тому, чтобы получить пространство растениеводческих воздействий, позволяющее передавать информацию об условиях освещенности и являющееся насколько возможно независимым от конкретных спектральных свойств осветительных устройств, установленных в теплице. Преимущества приведенного ниже способа задания заключаются в том, что он является понятным, он порождает пространство, являющееся насколько возможно линейным, и он позволяет вычислять различные величины, имеющее отношение к биологическим процессам в растениях.

Далее подробно описан пример пространства растениеводческих воздействий, основанного на описанных выше принципах. Возможны и другие полезные пространства растениеводческих воздействий. Впрочем, было показано, что приведенный ниже способ задания порождает пространство, являющееся насколько возможно линейным, дающее представление обо всех своих составляющих и являющееся относительно простым для понимания и практического использования. Это пространство растениеводческих воздействий можно использовать для большинства известных зеленых растений.

Четырехмерное пространство растениеводческих воздействий можно задать следующим способом. Сначала определяются следующие значения:

В этих уравнениях Ι(λ) обозначает поток излучения в ваттах. Для использования этих значений описанные выше спектры действия нормируют. На Фиг. 5, которая будет подробно рассмотрена далее, показан нормированный спектр действия. Каждый спектр действия фактически нормируют таким образом, чтобы его максимальное значение равнялось 1. Для спектра действия Pfr(λ) используют нормировку спектра действия Pr(λ), так как эти спектры действия на практике являются взаимосвязанными. Значения W, X, Y, Z затем нормируют, преобразуя их в 4-мерное нормированное пространство:

Преимущества такого способа задания пространства растениеводческих воздействий заключаются в том, что вычисления упрощаются и передача информации о воздействии на растение становится более простой при переходе к нормированному пространству. Такие нормированные координаты, однако, также требуют сообщения абсолютной интенсивности света. Наиболее простым путем является передача значения интеграла Ι(λ) по релевантным длинам волн, "I", вместе с координатами. Более элегантным способом является передача одной из координат пространства растениеводческих воздействий в виде своей абсолютной величины. При передаче координат пространства растениеводческих воздействий величина Y обозначает абсолютную величину интенсивности фотосинтеза. В варианте осуществления, таким образом, Y сообщается в качестве одной из координат. В варианте осуществления Y используется вместе с x. Альтернативно, Y используется вместе с x и y.

В альтернативном варианте осуществления (z, x, w) или (x, y, w) используют в качестве минимального набора. Опять же, одну из этих координат можно использовать в виде ее абсолютного значения («заглавный символ») или, если еще не включено, то можно добавлять Y.

Способ указания точной координаты в пространстве растениеводческих воздействий состоит в использовании координат (W, X, Y, Z). Для более простого сравнения качества света источников освещения достаточно использовать (x, y, z), так как w=1-x-y-z. Полный набор координат может представлять собой (x, y, z, Y), так как из этого набора (или пространства) можно вычислить координаты (W, X, Y, Z):

В частности, в 4-мерном пространстве качество света можно выражать с помощью 3-D (x, y, z) координат и количество света - с помощью величины Y. Опять же, этот набор (x, y, z) требует указания интенсивности света для проведения вычислений, учитывающих системы освещения. Опять же, 'I' можно добавлять, Y можно добавлять или использовать вместо y, или одну или более из других координат можно использовать в форме ее абсолютного значения («заглавный символ»).

Из координат в пространстве растениеводческих воздействий можно вычислить различные величины, напрямую относящиеся к воздействию на растения. В этих вычислениях используется уже упомянутая общая интенсивность света 'I', характеризующая поток излучения (опять же, в ваттах):

Относительная фотосинтетическая активность = Y/I

Относительный ответ фототропина = Z/I

При этом, PSS также определяется как Pr/(Pr+Pfr). При передаче и задании пространства растениеводческих воздействий, как объяснялось выше, общее количество оптической энергии представляет собой важный параметр. В вышеприведенном объяснении показано, что вместо передачи 'I', более глубокое понимание природы координат достигается при использовании 'Y'.

В данных вычислениях координаты вычисляются при использовании диапазона длин волн излучения 300-800 нм. При необходимости можно расширить этот диапазон для включения большего количества длин волн. Например, если выращивать растения или водоросли, проявляющие активность в других, более широких, диапазонах длин волн.

В варианте осуществления процессор выполнен с возможностью преобразования или отображения упомянутой заданной точки в упомянутое подпространство на основании по меньшей мере одного критерия оптимизации. Такой критерий оптимизации может представлять собой, например, количество энергии, потребляемой конкретной системой освещения или, например, всей системой освещения в теплице. В качестве альтернативы, растениевод может иметь предпочтения относительно использования конкретных систем освещения или источников освещения в системе освещения.

В варианте осуществления многомерное пространство растениеводческих воздействий содержит по меньшей мере первое измерение, характеризующее желаемое воздействие на фотосинтез, второе измерение, характеризующее желаемое воздействие на фототропин, третье измерение, характеризующее желаемое воздействие на фитохром Pr, и четвертое измерение, характеризующее желаемое воздействие на фитохром Pfr.

Показано, что эти четыре измерения вместе по большей части достаточны для прогнозирования развития растения. Точное вычисление этих измерений уже описано выше.

В варианте осуществления многомерное пространство растениеводческих воздействий содержит дополнительное измерение, упомянутое дополнительное измерение характеризует воздействие на желаемое раскрытие устьиц. Раскрытие устьиц и возможные воздействия спектра описаны, например, в Silvia Frechilla et al., "Reversal of Blue Light-Stimulated Stomatal Opening by Green Light", Plant Cell Physiol. 41(2): 171-176 (2000). Данное дополнительное измерение можно задавать аналогично другим измерениям, описанным выше.

В варианте осуществления приемник дополнительно выполнен с возможностью приема растениеводческого светового рецепта, содержащего по меньшей мере метку для определения типа растения, по меньшей мере один желаемый физиологический ответ растения и расписание для упомянутого по меньшей мере одного желаемого физиологического ответа растения, при этом упомянутый по меньшей мере один желаемый физиологический ответ растения представлен в виде по меньшей мере одной координаты в пространстве растениеводческих воздействий. Растениеводческий световой рец