[发明专利]一种温室环境多参数协同控制系统及调控方法

说明书

技术领域

本发明属于温室控制系统领域，具体涉及一种温室环境多参数协同控制系统及调控方法。

背景技术

温室，是以采光覆盖材料作为全部或部分围护结构材料，可在冬季或其它不适宜露地植物生长的季节供栽培植物的建筑，又称暖房。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。

现有的温室控制系统，主要以环境参数来管理环境参数，没有考虑作物在长期生长过程中的积累与环境互作效应。各环境因子间的耦合效应，将会影响某一因子的效应区间，这必将影响对作物生长限制因子以及限制因子控制临界点的识别精度与准确度，导致系统控制性能差，功能单一。探索环境多因子对作物生长的驱动和调控机制，建立和作物互作的多因子耦合模型，才能为设施精准调控提供重要理论支撑。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种温室环境多参数协同控制系统及调控方法，所述系统具有多参数协同调节的功能。多参数调节不同于单一目标参数的简单叠加与组合，本发明的系统依据多参数耦合效应对温室环境进行调控，可以最大限度利用自然能源，降低调控成本，实现节能高效的技术效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种温室环境多参数协同控制系统，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。

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具有两个输出端，所述两个输出端分别与所述补光灯和所述电加热单元连接。

进一步地，所述控制信号包括控制所述补光灯的开启、控制所述补光灯的关闭、控制所述电加热单元的开启、控制所述电加热单元的关闭、控制所述补光灯的开启和所述电加热单元的关闭、控制所述补光灯的关闭和所述电加热单元的开启、控制所述补光灯的开启和所述电加热单元的开启或控制所述补光灯的关闭和所述电加热单元的关闭。

进一步地，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。

进一步地，所述数据处理控制单元接收所述传感器单元传输的实时数据后进行的控制决策是基于作物生长对多因子响应模型。

一种温室环境多参数协同调控方法，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。

进一步地，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；

所述RBF神经网络建立的所述作物生长对多因子响应模型没有确定的表达式，属于黑箱模型；

所述黑箱模型是依据大量的实验数据，在新的数据输入时，将会自动生成结果，比常规拟合的结果精确性要高。

(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；