[发明专利]一种植物工厂集成控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物工厂控制领域，具体涉及一种植物工厂集成控制系统及方法。

背景技术

现代农业生产的目标既要高产高效，又要优质低耗。以植物工厂为代表的现代设施农业的发展顺应了这种时代潮流，它集成了现代信息技术与农业工程技术，以工厂化的精细管理来改造传统粗放型的农业生产，取得了很好的效果。

植物工厂生产过程控制包括环境和水肥两个子系统。环境因素包括温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等，环境控制子系统就是要通过控制这些环境气候因子，为作物生长创造良好环境条件。水肥控制子系统包括灌溉和施肥控制两部分，主要控制灌溉水量和肥料品质(如EC/PH值)。近年来植物工厂基础控制技术获得了长足进步，工厂环境控制和水肥调控已经逐步走向自动化，配套设施日益齐全。

作业生产排产是植物工厂精细化管理的一个核心问题，即如何根据有关信息制定阶段性种植计划，从而获得最优的生产效益。由于农业作物生产周期长短不一、生产计划制定存在不可变更性等特点，生产计划制定的准确性对于植物工厂的最终经济效益有较大的影响作用。

另外，由于植物生长对环境温度具有高度依赖性，能耗优化及温度调控技术一直以来是植物温室领域研究的重点。传统植物工厂控制重点大多聚焦于基础环境因子的控制，随着节能高效及成本优化的实际需求，集成的优化经营调控系统及方法成了新的研究热点。

专利号为CN201410735279的发明专利公开了一种监控植物工厂生长因子的温室装置及其监控方法，包括温室装置、二氧化碳监控模块、臭氧监控模块及乙烯监控模块。

专利号为CN201410684635的发明专利公开了一种用于花卉生产的温室型植物工厂系统，包括智能环境系统、无土栽培系统、上位控制系统。

专利号为CN201410588304的发明专利公开了一种应用多色LED的智能型植物工厂的光照控制系统和方法，通过对多种光色LED植物灯的发光功率进行连续、实时的在线探测，结合植物在不同生长阶段的光照需求来调节多种光色LED植物灯的发光功率，使得植物工厂内的植物处于最佳的生长状态。

专利号为CN201310414613的发明专利涉及一种基于植物生长特性和规律的流水线式植物工厂的实现方法，提供了一种可扩展式植物生产方式，模拟植物在整个成长过程中的最佳生长环境。

专利号为CN201310037258的发明专利涉及一种植物种植系统，包括围蔽式独立于外界的利用自然光源的种植区域，对种植区域内环境进行控制的中央控制系统以及与中央控制系统联系的子控制系统。

专利号为CN201210573160的发明专利涉及一种温室大棚温度控制系统，包括冷热交换机、冷热水两用保温存储箱和冷热空气循环分布机以及送风排风系统，使温室大棚或其它场所的室内温度自如调控，在短时间内，迅速降温或升温，从而降低了用户初次投资成本及长时间运行费用。

专利号为CN201410271472的发明专利涉及一种基于时令的节能温室控制系统，包括实时及历史数据库系统、温室传感系统、分区控制器和计算机控制系统。

专利号为CN201310316947的发明专利公开了一种种植业温室控制方法及控制器，通过将实际温度值与预设温度信息进行对应，获取与该实际温度信息或实际时间信息相对应的风口档位信息，控制器控制通风口打开相应的档位。

专利号为CN201310296504的发明专利本发明提供一种基于CFD数值模拟的温室控制方法，使PID参数整定通过计算模拟和计算实现，工程师不用到温室现场，或者温室处于设计阶段就可确定温室的PID控制参数。

专利号为CN201110359701的发明专利公开了一种温室控制装置，包括装设在温室顶部的太阳能板和电能转换装置以及安装在温室内部的蓄电池、温度感测器、湿度感测器、加湿器、加温器、控制器和照明装置。

专利号为CN200710041549的发明专利公开了一种温室智能控制方法，以作物智能数据库为基础控制温室整体气候，再跟踪作物生长期间的实时信息，校正完善数据库，并在控制温室气候的输入数据中叠加混沌信号，再加上神经网络控制器进行优化调节得以实现的。

专利号为CN200410014434的发明专利公开了一种基于经济最优的温室环境控制技术，通过建立环境因子与作物生长量的数据库、控制效果数据库。计算在设定时段内所能达到的环境因子预期调控量，同时计算在这时间内机构动作所耗费的控制成本P；再计算出作物的经济产出值C；通过计算选择最大的C/P值，确定以按经济最优为控制目标的由调控机构的不同动作状态组合而成的控制方案。