LED農業智能化與光通訊智能化論文

引言。

在互聯網概念還處在世界主流地位時，德國學術和產業界於2013 年在漢諾威工業博覽會上第一次提出了“工業 4.0 研究項目”,此概念的核心是信息物理融合系統（Cyber-Physical Systems,CPS），整合各種數字信息、資源、產品和人，從而建立起高效快速靈活的信息化，數字化的產品與服務的生產模式。此概念一經提出則從德國迅速傳播到歐洲，並開始影響世界[1].

1 智能化 LED 照明的內涵。

傳統的 LED 早在 1962 年就已經出現，一開始 LED 產品只能發出低光度的紅光，而現在能發出的光已經遍及可見光、紅外光以及紫外光；同時用途也從最初的指示燈、顯示板發展到顯示器、採光裝飾和照明[2].近年來，隨着互聯網，雲計算等新技術的出現，人們已經不滿足於 LED 照明高亮度、低能耗、壽命長、功率小的這些基本的功能和所帶來的經濟效益，而是更多的以 LED 與先進物聯網和雲計算技術相結合，從人體心理學、生理學和社會學出發，考慮個體舒適度，光生物安全等改善學習、工作和生活的條件軟指標和減少空氣污染保護環境的社會效益，即 LED 的智能化[3].

而在工業 4.0 的大背景下，結合近十幾年來傳統 LED 同質化低端化出現嚴重產能過剩的問題，我們對於 LED 產品的發展和需求已經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業技術相結合，以期獲得具有複合功能的 LED 智能燈，從而對 LED 產業產能進行分流。就目前為止，有兩個主要的分流方向，第一個是向農業照明領域突破，第二個就是向光通訊領域發展。

2 LED 農業智能化。

在農業方面，我們知道光是植物生長髮育最為重要的環境因素之一，對於植物的光合作用和生長髮育新陳代謝都有着直接的調節作用[4].目前已知的環境因素，比如相對的潮濕、温度、光強度和光質量都對植物的生長和發展有着密切的影響。而在這些因素中，光質量則直接影響植物乾的生長，側分枝，葉擴展和色素的沉積等主要的生長指標。而這些光質量的集成，主要是通過持續強度的紅光，藍光，同時荷爾蒙信號的路徑對植物有着深刻的影響觸發生理學反應從而對植物的生長和發展起着控制作用。

採用 LED 作為控制植物生長的人工光源的優勢在於具有高的能量轉換效率、使用的是直流電源、產品體積小，壽命長、波長確定、光強度/質量比可調和低的熱能輸出。一些農作物已經在被 LED 光照下進行培養了，比如蝸居、辣椒、小麥、菠菜等。研究表明，紅光對植物光合作用的器官發展有着重要的作用，同時它還可以增加植物上澱粉的積累量。同時有報道，用遠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養成分[5].總的來説，從長遠的角度去看，LED 大有取代傳統照明光源的趨勢。

基於 LED 的智能照明系統技術可以被廣泛的應用於植物或動物的生物研究中；同時這種智能系統還可以比較精確的確定特定植物生長所需要光照的強度和質量；另外智能系統還可以分析不同光脈衝條件下植物的生長情況影響。可以預見基於 LED 的農業智能化系統將會是“工業 4.0”在農業上應用的重要體現。

3 LED 光通訊智能化（lifi）。

Lifi 被認為是一種在 21 世紀出現的新的光設備。設計這種設備的基本思想是可以通過 LED 的燈光對數據進行傳輸。但通過 LED光能傳輸的數據數量還是相對較少的。目前，Lifi 被稱為 Wi-Fi 的一個優化的版本，它的優勢在於可以通過無線通訊大量的'降低成本。

被譽為“Li-Fi 之父”的英國愛丁堡大學教授 Harald Hass（哈拉爾德-哈斯）認為 Lifi 技術的核心在於發光二極管的強度和潛力[6].他同時認為這種技術可以改變我們上網，視頻，收發郵件等等。由於社會發展對數據的傳輸是有廣泛的需求，所以 lifi 技術的應用可以擴展到那些 Wifi 技術覆蓋不到的領域，比如醫學技術，發動機等各種其它的行業。由於 lifi 被認為是有着最快速的互聯網接入服務，所以這項技術就很有可能取代目前研究所和公司中廣泛應用的 wifi,同時人們可以用 lifi 技術擴展更多的特殊領域[7].

4 結束語。

在工業 4.0 概念的影響下，LED 傳統行業必然要向智能化的趨勢進行轉變，其發展方向也必然是工業化和信息化的高度融合。21世紀被稱為“光的世紀”,而植物所具有的光合作用也是萬物生命的基礎，憑藉着 LED 人工照明系統高光效低能耗，同時兼顧信息化可調控的優勢，LED 農業智能化將會推動農業和生物行業的高速大發展。另一方面，在光通訊行業，Lifi 的概念開始漸漸受到人們關注，這不僅僅是因為其相比於無線電磁波更高效，更廣泛的應用。當越來越多的人和設備接入無線網中，在空氣中傳播的電磁波就會越來越阻塞，這使得人們獲得一個持續的高速的信號變得很困難。所以基於 LED 的 lifi 技術的出現可以克服目前無線網絡中的諸多限制，從而提供一個安全、高效、高速的光通訊環境。

參考文獻。

[1]左沈怡。工業 4.0 有多遠？[J].上海國資，2015,1:52-54.

[2]王公龍。LED 照明燈的推廣使用[J].城市建設理論研究（電子版），2015,5:2248-2249.

[3]曹勇。探討現代建築電氣中的智能照明問題[J].赤子，2013,6.

[4]戰吉 ,黃衞東，王利軍。植物弱光逆境生理研究綜述[J].植物學通報。2003,1:43-50.

[5]Jeong Wook Heo,Chun Woo Lee,Kee Yoeup uence ofMixed LED Radiation on the Growth of Annual Plants [J]nal ofPlant Biology.2006,49:286-290.

[6]Kanchan -Light Fidelity Technology -A Review [J]r-national Journal of Research,2014,11:135-139.

[7]atha,hyusha,,-Fi（Light fidelity）-LED Based [J]rnational Jounal of Scientific&Engineering Re-search,2013,5:1039-1042.