[发明专利]一种温室环境多参数协同控制系统及调控方法

权利要求书

1.一种温室环境多参数协同控制系统，其特征在于，所述系统包括：

一传感器单元；

一用于调节室内光照强度的补光灯；

一用于调节室内温度的电加热单元；

一用于对所述传感器单元传输的实时数据进行控制决策并输出控制信号至所述补光灯和/或所述电加热单元的数据处理控制单元；

所述传感器单元与所述数据处理控制单元输入端连接，所述数据处理控制单元输出端与所述补光灯和所述电加热单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种温室环境多参数协同控制系统，其特征在于，所述传感器单元包括：

一用于实时测量温室内的光照强度，并输送光照强度数据至所述数据处理控制单元的光照传感器；

一用于实时测量温室内的温度及相对湿度，并输送温湿度数据至数据处理控制单元的温湿度传感器。

3.一种温室环境多参数协同调控方法，其特征在于，所述方法综合考虑温室中的环境参数对温室中作物的光合速率及相对生长速率影响，并记录环境参数数据和作物的光合速率数据以及根据作物的生长量数据计算的相对生长速率数据；

以所述环境参数和作物的光合速率及相对生长速率数据建立作物生长对多因子响应模型后分析得出最佳的匹配数据，并利用所述作物生长对多因子响应模型对温室环境进行环境多参数的协同调控，以达到精准调控温室环境的效果。

4.根据权利要求3所述的一种温室环境多参数协同调控方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：

(1)建立模型，所述建立模型包括以下步骤：

①数据获取：采用二次正交旋转法进行温度、相对湿度、光照强度组合设计，在人工可控环境下进行作物生长试验，测量作物的温度、相对湿度、光照强度和光合速率，并依据所述作物生长量数据计算植物的相对生长速率，最终得到作物的温度、相对湿度、光照强度及其对应的作物光合速率和相对生长速率数据；

②作物生长对多因子响应模型建立：以所述温度、所述相对湿度和所述光照强度为输入，以所述光合速率和所述相对生长速率为输出，采用RBF神经网络集成方法以建立作物生长对多因子响应模型；应用matlab软件，预测不同的温湿光组合下相应的作物的光合速率和相对生长速率；

(2)协同调控的实现，包括以下步骤：

①由传感器单元实时检测温室内的环境参数数据并输送至数据处理控制单元；

②以所述数据处理控制单元中的单片机为控制核心，依据所述作物生长对多因子响应模型中存储的环境参数协同数据组合，对实时环境参数进行运算处理并输出控制信号；

③补光灯接收所述控制信号，执行开启或关闭补光操作，改善温室内环境；和/或

电加热单元接收所述控制信号，执行开启或关闭加热操作。

5.根据权利要求4所述的一种温室环境多参数协同调控方法，其特征在于，所述作物生长对多因子响应模型包括光合速率响应模型和相对生长速率响应模型。

6.根据权利要求4所述的一种温室环境多参数协同调控方法，其特征在于，所述数据处理控制单元采用多参数匹配调控方式对温室环境进行调控，具体内容为：

以温度为基准的多因子匹配调控方式，即在所述温度数值确定时，应用建立的所述作物生长对多因子响应模型，匹配生长最优时的光照及相对湿度数值；或

以光照为基准的多因子匹配调控方式，即在所述光照强度数值确定时，应用建立的所述作物生长对多因子响应模型，匹配生长最优时的温度及相对湿度数值。

7.根据权利要求6所述的一种温室环境多参数协同调控方法，其特征在于，所述多参数匹配调控方式中，利用环境调控成本进行决策，对所述以温度为基准的多因子匹配调控方式和所述以光照为基准的多因子匹配调控方式分别计算调控成本，基于单位调控成本下的生长量进行决策，获得当前环境下最优的温湿光组合。

8.根据权利要求7所述的一种温室环境多参数协同调控方法，其特征在于，所述调控成本是以所述补光灯和/或所述电加热单元的耗电量计算。