一种自适应环境控制系统的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境质量控制技术领域，尤其涉及一种自适应环境控制系统的控制方法。
【背景技术】
[0002]影响环境质量的因素包含:空气中温度/湿度、空气中的各种气体成分、室内的有害气体、光照度、气流的速度、室内外的噪声、辐射度、室内外的压力等参数。当涉及目标为人的时候，这些因素主要影响到人的健康。当涉及的目标是经济动物、经济植物、经济微生物的时候，主要影响其健康生长、发育、繁殖和成长过程的一切外界条件和因素，从而进一步影响决定人工养殖经济效益的多种重要指标参数，例如，成活率、瘦肉率、出栏率、受孕率、营养物质的含量、有害物质的含量、营养物质的浓度、有害物质的浓度、营养物质的成分、有害物质的成分、动物的重量、微生物和植物的重量和尺寸、微生物和植物的观赏性等等。
[0003]如何保证室内环境质量长期处于有利于人类健康成长生活的状态，减少人的生病率和死亡率；或者在人工养殖和人工种植中，使环境质量长期处于有利于经济动物、经济微生物、经济植物健康生长的状态，减少经济动物、经济微生物、经济植物的生病率和死亡率，已经成为当代社会亟需解决的一项重大课题。近年来我国在针对环境质量控制方面出现了很多新的产品和新的方法，国家各个主管部门也出台了一系列的政策用以制约人为造成的环境污染。
[0004]目前常用的一些改善环境的技术手段包括:
[0005]简单地使用数据采集系统对空气中的温度/湿度、空气中的各种气体成分、室内的有害气体、光照度、气流的速度、室内外的噪声、辐射度、室内外的压力等环境数据进行采集监控，这个系统可以包括多种设备，例如，电子传感器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器、物理传感器、光学传感器、化学传感器、生物传感器等电子设备；并利用环境控制器对温度、湿度、气体浓度、光照度、进行有效调节，有时还包括把有害气体排出；还可以通过报警系统在有害气体浓度超标的情况下进行报警。这个系统中常见的设备有很多，例如，加热设备、加湿设备、通风设备、光照设备、制氧设备、制冷设备、扩音设备、噪音处理设备、燃烧设备等等设备。在实际的应用当中，这种方法不会形成一个具有负反馈闭环系统；离散化处理；实时调节，延迟小，效率高；参数动态学习调整，自适应性等特点的系统。也不会逐渐形成一个具备自我学习自我修正的智能化系统的特征。无法实现环境质量的智能化、精细化控制。
[0006]如申请号为201210007218.0的中国专利，提出了一种室内环境舒适度的自动控制方法。该发明适用于室内舒适度控制，其主要是通过不断的采集室内外的温度、相对湿度、平均辐射温度、风速等环境数据的方式来建立一个样本数据库，利用样本数据库建立一个神经网络模型，通过神经网络模型分析得出的数据结合SET最优值和范围对样本数据库的数据进行处理，产生控制空调系统和风扇系统的信号，以实现室内舒适度的自动控制。该方法已经实现的功能在于可以对每一时刻的室内环境进行分析调节。
[0007]再如申请号为201120064882.X的中国专利，提出了智能环境监测系统，其通过环境监测模块、数据输入端、网间连接器、环境控制器来对周围环境中的空气成分、温度、湿度等数据进行采集和监控。该发明已经实现的功能在于用户可以根据采集到的信号来对相关设备进行调节。
[0008]再如申请号为201120436535.5的中国专利，提出了一种畜禽舍远程通信及短信报警系统，其通过传感器来采集禽舍内环境数据并发送给环境控制器，环境控制器接收到信号后发给有线设备的同时，将采集到的数据跟控制器内部设置好的温度自动下降曲线表进行对比，计算出最佳环境参数，环境控制器根据该参数发送控制指令给各个执行机构，并同时把数据存储于计算机当中；当采集到的数据超过内部设置的安全范围时，环境控制器给有线设备发送特殊采集信号，并同时给报警器发送报警信号启动报警装置，计算机将特殊采集信号转换为短信信号发送给工作人员。工作人员收到报警通知后可以用计算机发送指令给环境控制器，通过参数指令对环境控制器温度自动下降曲线进行调节。该发明已经实现的功能在于可以在禽舍、室内环境出现问题时第一时间启动报警装置，并同时把信息发送给工作人员，以进行手动的及时的处理。
[0009]再如论文《禽舍环境智能控制关键技术研究》该文作者提出了一种基于Zigbee技术的禽舍环境参数无线传感器网络，该网络系统主要由无线传感节点部分、智能协调器部分、路由器及上位机组态部分组成。其主要工作方式为通过无线传感节点采集禽舍环境数据，各节点传感器通过协调器传递信息到上位机，同时也可以传递到专用的控制器中，此外还有一个电源模块，提供有限电源给各模块供电。上位机组态监控画面可以实时监测系统信息，并能进行存储、记录、实时显示等功能，同时还可以在组态里面进行控制方法编写。
[0010]再如论文《多传感器数据融合技术在畜禽舍环境监测系统中的应用研究》该文作者在文章中提出了一种硬件和软件相结合的畜禽舍环境监测系统，该系统硬件主要包括主控器、传感器、以太网通讯模块、液晶显示屏和路由器组成。主控器以STC89C52单片机为核心，使用温湿度、光电传感器和气体传感器分别对畜禽舍内温度、湿度、照度计、有害气体等进行现场在线实时的监测，并将采集的数据储存到非易失存贮器当中，为畜禽舍环境参数扩散模型的研究提供可靠的数据。存储结果可以通过PC机及专业软件进行读取，并可以根据用户需要，灵活的生成各种格式的文字、图表或曲线，同时该系统可以按照不同类型、不同生长阶段畜禽对环境的需求而设定各参数的安全范围，当超出该范围时系统会自动示警或采取其它措施。系统软件使用LabWindows/CVI为软件开发平台，实时监测参数设定、数据采集、实时显示、数据管理与分析等功能，并根据用户需求自动生成各种报表。实现单点或多点同时监测，分别适应不同种类、不同规模的畜禽舍，能够节约能源，大量节省人工监测的时间及费用，而且还可以用到人工无法监测的危险场合以及空间有限的场合，改善畜禽舍环境质量，保证畜禽的健康生长和生长、降低发病率。
[0011]但是以上这些现有技术皆未提到在无人环境、条件恶劣或者生物种群对外来因素非常敏感的情况下使用，其不具备针对数据采集子系统所采集到的原始数据的积累，不具备根据原始数据分析调整控制参数的功能。
[0012]因此，本领域的技术人员致力于开发一种自适应环境控制系统的控制方法，适合于在无人环境、条件恶劣或者生物种群对外来因素非常敏感的情况下使用，并能基于采集到的原始数据的积累，形成一个闭环的负反馈系统，并通过离散化处理简化了设计和计算量，自适应的学习系统动态的调整参数。逐渐形成一个智能化系统，实现环境质量的精细化控制。
【发明内容】
[0013]为实现上述目的，本发明提供了一种自适应环境控制系统的控制方法，包括采集室内和/或室外的一个或多个环境参量Vi，获得所述环境参量Vi的采集值，对所述采集值进行控制决策处理以指令环境调节设备调节所述环境参量Vi，其中，η为正整数，i = Ir..、η ;其特征在于，还包括设定所述环境参量Vi的上限最大值Viup—_、上限最小值Viup—_、下限最大值VilOT—_和下限最小值Vi 1w nin, Vi1w nin^ Vi loS Vi up—Vi up—_;对所述环境参量Vi进行的控制决策处理包括:
[0014]当获得的所述环境参量Vi的值保持在所述上限最大值Viup niax和所述下限最小值VilOT—_之间时，所述环境调节设备不调节所述环境参量Vi ;
[0015]当获得的所述环境参量Vi的值上升且大于所述上限最大值Viup niaJt，所述环境调节设备使所述环境参量Vi下降，并且逐步提高对所述环境参量Vi的调节强度直到所述环境调节设备容许的对所述环境参量Vi的最大调节强度，直到
[0016]获得的所述环境参量Vi的值在所述上限最大值Viup niax和所述上限最小值Vi up—_之间，此时所述环境调节设备保持当前的调节强度；或者
[0017]获得的所述环境参量Vi的值下降且小于所述上限最小值Viup nun，此时所述环境调节设备使所述环境参量Vi下降，并且逐步降低对所述环境参量Vi的调节强度，直到所述环境参量Vi的值大于所述上限最小值Viup nun;
[0018]当获得的所述环境参量Vi的值下降且小于所述下限最小值Vilciw nuJt，所述环境调节设备使所述环境参量Vi上升，并且逐步提高对所述环境参量Vi的调节强度直到所述环境调节设备容许的对所述环境参量Vi的最大调节强度，直到
[0019]获得的所述环境参量Vi的值在所述下限最大值Vilciw niax和所述下限最小值Vi low__之间，此时所述环境调节设备保持当前的调节强度；或者
[0020]获得的所述环境参量Vi的值上升且大于所述下限最大值Vilciw niax,此时所述环境调节设备使所述环境参量Vi上升，并且逐步降低对所述环境参量Vi的调节强度，直到所述环境参量Vi的值小于所述下限最大值Vilciw-_。
[0021]进一步地，从采集所述环境参量Vi的值到所述环境调节设备将所述环境参量Vi调节到所述上限最大值Viup niax和所述下限最小值Vi lciw—_之间的时间为处理时间Ti handle,Th—为Tl handle、T2