专利名称：一种食用菌菇房环境集中远程控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种远程控制系统，尤其涉及一种食用菌菇房环境集中远程控制系统及方法，属于远程控制技术领域。
背景技术：
食用菌是一种营养较全面，蛋白含量高、脂肪含量低、热量低、膳食纤维含量高的机绿色食品，越来越受到人们的喜爱。但长期以来，我国食用菌栽培以正常季节人工栽培为主，产量不高、品相不好，而且生产过程中的残次率居高不下，主要原因包括两个方面:1、食用菌对环境较为敏感，对生长的条件要求比较高；2、菌房环境的管理和调控主要凭技术人员经验，对技术人员依赖性较大。如中国专利公告号:CN102156469A，
公开日:2011年8月17日的发明专利公开了一种食用菌工厂化栽培中的智能控制系统，包括现场设备:用于形成食用菌工厂化栽培环境，还包括一个或多个无线传感器组、无线网络接收器、前置信号处理器、后置信号处理器、数据采集控制器和智能控制计算机，通过软件操作平台实现对所述现场设备运行状态进行智能控制，并对所述运行状态的 数据参数进行实时处理与控制。但是该装置结构复杂，在实际使用过程中容易受到控制量的波动而造成控制不准确，设备的自行启动关闭频繁，控制精度和准确性不高，远程控制效果不理想，使用受到了一定的限制。
发明内容
本发明的目的是针对现有的食用菌菇栽培不便于进行远程自动化控制，现有的控制方法容易受到控制量的波动而造成不利影响，控制精度和准确性不高，不能实现远程数字化控制的缺陷和不足，提供一种结构紧凑，不会由于控制量的波动而造成不利影响，控制精度和准确性高，能实现远程数字化控制，操作方便的一种食用菌菇房环境集中远程控制系统及方法。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是:一种食用菌菇房环境集中远程控制系统，包括食用菌菇房组、中央工控机，食用菌菇房组由一个以上的食用菌菇房构成，包括食用菌菇房组、中央工控机，食用菌菇房组由一个以上的食用菌菇房构成，其特征在于:所述每个食用菌菇房内分别设置有传感器组，传感器组包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器以及光照传感器，传感器组分别与对应的终端控制器相连接，终端控制器内设置有中间继电器组，中间继电器组与环境调节系统中的加热器、制冷器、加湿器、抽湿器、鼓风机以及日光灯相对应连接，终端控制器分别通过数字光纤与网络交换机相连接，网络交换机与中央工控机之间通过信号线连接，中央工控机与模糊控制器之间通过信号线连接。所述模糊控制器由模糊化处理模块、知识库、模糊决策模块以及反模糊化模块构成，知识库与模糊决策模块相连接，模糊化处理模块的输出端与模糊决策模块的输入端相连接，模糊决策模块的输出端通过信号线与反模糊化模块的输入端相连接，反模糊化模块的各输出端口分别与中央工控机相连接。
所述终端控制器包括模数转换器、数字处理器、光电转换器以及中间继电器组，模数转换器的输入端与传感器组相连接，模数转换器与数字处理器通过数据线实现双向连接，数字处理器与光电转换器通过数据线实现双向连接，数字处理器与中间继电器组相连接，光电转换器与外部的终端控制器相连接。所述终端控制器采用铝合金防水机箱封装，并通过航空插头提供电源以及采用光纤进行数据传输。一种食用菌菇房环境集中远程控制方法，其特征在于包括以下步骤:
a、首先将食用菌菇房组中采集得到的实际温度值、实际湿度值、实际二氧化碳浓度值、实际光强值与系统预设的目标温度值、目标湿度值、目标二氧化碳浓度值、目标光强值进行比较分析，并分别进行数学运算求得各偏差值；
b、其次将各偏差值进行归类，划入相对应的模糊状态，温度偏差、湿度偏差、C02浓度偏差以及光强照度偏差分别分为7个模糊状态，形成由模糊子集组成的集合:{ NL(负大)、匪(负中)、NS (负小)、Z (适中)、PS (正小)、PM (正中)、PL (正大)}，该集合对应模糊子集El、E2、E3、E4、E5、E6、E7，模糊子集的赋值通过正态函数得到；
C、接着将模糊集合分别送入模糊决策模块中，模糊决策模块调用知识库中的数据，并进行模糊决策，模糊决策模块通过预设决策准测进行运算并生成控制方案，产生与各环境参量对应的模糊输出量； d、然后将模糊输出量输入到反模糊化模块中进行反模糊化，采用重心法反模糊化运算，变成精确的控制量，
e、最后将各控制量分别通过中央工控机、网络交换机经数字光纤发送到终端控制器中，由环境调节系统按照其控制量对各环境变量进行控制调节。所述知识库存储有供模糊决策模块调用的模糊输入赋值表以及模糊控制表的数
值信息。所述b步骤中各变量的模糊状态划分方法如下:温度偏差中，将小于-5°C的区间作为负大状态，将-5°c到-3°c的区间作为负中状态，将负中-3°c到-rc的区间作为负小状态，将-l°c到1°C的区间作为适中状态，将1°C到3°C的区间作为正小状态，将3°C到5°C的区间作为正中状态，将大于5°C的区间作为正大状态；湿度偏差中，将小于_5°C的区间作为负大状态，将_5°C到-3°C的区间作为负中状态，将负中-3°C到-1°C的区间作为负小状态，将-1°C到1°C的区间作为适中状态，将1°C到3°C的区间作为正小状态，将3°C到5°C的区间作为正中状态，将大于5 °C的区间作为正大状态；C02浓度偏差中，将小于-200ppm的区间作为负大状态，将-200ppm到-120ppm的区间作为负中状态，将负中-120ppm到_40ppm的区间作为负小状态，将_40ppm到40ppm的区间作为适中状态,将40ppm到120ppm的区间作为正小状态，将120ppm到200ppm的区间作为正中状态，将大于120ppm的区间作为正大状态；在光照偏差中，将小于-300 Im的区间作为负大状态，将-300 Im到-180 Im的区间作为负中状态，将负中-1801m到-601m的区间作为负小状态，将_601m到601m的区间作为适中状态，将601m到1801m的区间作为正小状态，将1801m到3001m的区间作为正中状态，将大于3001m的区间作为正大状态。所述b步骤中模糊子集赋值计算的正态函数为:
权利要求
1.一种食用菌菇房环境集中远程控制系统，包括食用菌菇房组、中央工控机(6)，食用菌菇房组由一个以上的食用菌菇房(I)构成，其特征在于:所述每个食用菌菇房(I)内分别设置有传感器组，传感器组包括温度传感器(8)、湿度传感器(9)、二氧化碳传感器(10)以及光照传感器(11)，传感器组分别与对应的终端控制器(2)相连接，终端控制器(2)内设置有中间继电器组(15)，中间继电器组(15)与环境调节系统(3)中的加热器、制冷器、加湿器、抽湿器、鼓风机以及日光灯相对应连接，终端控制器(2)分别通过数字光纤(4)与网络交换机(5 )相连接，网络交换机(5 )与中央工控机(6 )之间通过信号线连接，中央工控机(6 )与模糊控制器(7)之间通过信号线连接。
2.根据权利要求1所述的一种食用菌菇房环境集中远程控制系统，其特征在于:所述模糊控制器(7)由模糊化处理模块(16)、知识库(17)、模糊决策模块(18)以及反模糊化模块(19)构成，知识库(17)与模糊决策模块(18)相连接，模糊化处理模块(16)的输出端与模糊决策模块(18)的输入端相连接，模糊决策模块(18)的输出端通过信号线与反模糊化模块(19)的输入端相连接，反模糊化模块(19)的各输出端口分别与中央工控机(6)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种食用菌菇房环境集中远程控制系统，其特征在于:所述终端控制器(2)包括模数转换器(12)、数字处理器(13)、光电转换器(14)以及中间继电器组(15)，模数转换器(12)的输入端与传感器组相连接，模数转换器(12)与数字处理器(13)通过数据线实现双向连接，数字处理器(13)与光电转换器(14)通过数据线实现双向连接，数字处理器(13)与中间继电器组(15)相连接，光电转换器(14)与外部的终端控制器(2)相连接。
4.根据权利要求1所述的一种食用菌菇房环境集中远程控制系统，其特征在于:所述终端控制器(2)采用铝合金防水机箱封装，并通过航空插头提供电源以及采用光纤进行数据传输。
5.一种食用菌菇房环境集中远程控制方法，其特征在于包括以下步骤: a、首先将食用菌菇房组中采集得到的实际温度值、实际湿度值、实际二氧化碳浓度值、实际光强值与系统预设的目标温度值、目标湿度值、目标二氧化碳浓度值、目标光强值进行比较分析，并分别进行数学运算求得各偏差值； b、其次将各偏差值进行归类，划入相对应的模糊状态，温度偏差、湿度偏差、C02浓度偏差以及光强照度偏差分别分为7个模糊状态，形成由模糊子集组成的集合:{ NL(负大)、匪(负中)、NS (负小)、Z (适中)、PS (正小)、PM (正中)、PL (正大)}，该集合对应模糊子集El、E2、E3、E4、E5、E6、E7，模糊子集的赋值通过正态函数得到； C、接着将模糊集合分别送入模糊决策模块(18)中，模糊决策模块(18)调用知识库(17)中的数据，并进行模糊决策，模糊决策模块(18)通过预设决策准测进行运算并生成控制方案，产生与各环境参量对应的模糊输出量； d、然后将模糊输出量输入到反模糊化模块(19)中进行反模糊化，采用重心法反模糊化运算，变成精确的控制量， e、最后将各控制量分别通过中央工控机(6)、网络交换机(5)经数字光纤(4)发送到终端控制器(2)中，由环境调节系统(3)按照其控制量对各环境变量进行控制调节。
6.根据权利要求5所述的一种食用菌菇房环境集中远程控制方法，其特征在于:所述知识库(17)存储有供模糊决策模块(18)调用的模糊输入赋值表以及模糊控制表的数值信息。
7.根据权利要求5所述的一种食用菌菇房环境集中远程控制方法，其特征在于:所述b步骤中各变量的模糊状态划分方法如下:温度偏差中，将小于_5°C的区间作为负大状态，将-5°C到-3°C的区间作为负中状态，将负中_3°C到-1°C的区间作为负小状态，将-1°C到TC的区间作为适中状态，将TC到3°C的区间作为正小状态，将:TC到5°C的区间作为正中状态，将大于5°C的区间作为正大状态；湿度偏差中，将小于-5°C的区间作为负大状态，将-5°C到-3°C的区间作为负中状态，将负中-3°C到-1°C的区间作为负小状态，将-1°C到TC的区间作为适中状态，将1°C到3°C的区间作为正小状态，将3°C到5°C的区间作为正中状态，将大于5°C的区间作为正大状态；C02浓度偏差中，将小于_200ppm的区间作为负大状态，将-200ppm到-120ppm的区间作为负中状态，将负中-120ppm到_40ppm的区间作为负小状态，将_40ppm到40ppm的区间作为适中状态,将40ppm到120ppm的区间作为正小状态，将120ppm到200ppm的区间作为正中状态，将大于120ppm的区间作为正大状态；在光照偏差中，将小于-300 Im的区间作为负大状态，将-300 Im到-180 Im的区间作为负中状态，将负中-180 Im到-60 Im的区间作为负小状态，将-60 Im到60 Im的区间作为适中状态，将60 Im到1801m的区间作为正小状态，将1801m到3001m的区间作为正中状态，将大于3001m的区间作为正大状态。
8.根据权利要求5所述的一种食用菌菇房环境集中远程控制方法，其特征在于:所述b步骤中模糊子集赋值计算的正态函数为:
9.根据权利要求5所述的一种食用菌菇房环境集中远程控制方法，其特征在于:所述d步骤中重心法反模糊化的计算公式如下:
全文摘要
一种食用菌菇房环境集中远程控制系统及方法，所述每个食用菌菇房(1)内分别设置有传感器组，传感器组分别与对应的终端控制器(2)相连接，终端控制器(2)与环境调节系统(3)相连接，环境调节系统(3)与传感器组相连接，终端控制器(2)分别通过数字光纤(4)与网络交换机(5)相连接，网络交换机(5)与中央工控机(6)之间通过信号线连接，中央工控机(6)与模糊控制器(7)之间通过信号线连接，本发明对监测得到的数据进行了模糊控制算法，将各组数据分别进行了模糊化处理、模糊决策以及反模块化处理，在推理和决策过程中运用了系统自带的知识库，实测数据逼近目标值，从而实现了对食用菌栽培环境的精确控制。
文档编号G05B19/418GK103226348SQ20131010608
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者岳一石, 赵贤根, 龚武雄, 陈小溪 申请人:湖北亿瑞生物科技有限公司