专利名称：一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法
技术领域：
本发明涉及智能控制方法技术领域，特别是一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法。
背景技术：
温室是设施农业的重要组成部分，是集应用工程装备技术和环境技术于一体，进行作物生产的现代农业生产方式，是我国农业发展的重点工程之一。温室大棚能带来可观的经济效益，大幅度提高土地利用率、劳动生产率和产品产出率。在农业植物种植过程中，温室环境与植物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的保证。通过对检测数据的采集、处理和分析，结合作物生长发育规律，控制环境参数，使作物达到优质、高产、高效生长的目的。以往的环境控制多采用比较繁琐的方法，都是在人工干预情况下进行的，耗费了大量人力物力，而且效果不佳。当前，随着国民经济的快速发展，农业产业规模不断扩大，农作物在大棚中培育的品种越来越多，对于数量较多的大棚，传统环境控制方法显然不能满足设施农业的发展需求。目前，国内已经开发出多种温室智能控制方法，如基于作物信息融合的控制方法，该方法是在评价指标体系下 ，建立温室智能控制系统，但需采集作物生理信息与生长信息，采集难度大，不利于推广；又如分段控制方法，该方法是采用分段控制策略控制系统输出，但存在抗干扰能力差，设备动作过于频繁等缺点；还有些控制方法如基于作物经济性预测的控制方法，仅限于理论研究，尚无投入实际运行。温室大棚内各个变量具有大惯性及外部环境对其扰动不可预测等特点，温室大棚控制系统需要对各种参量进行不断的学习、优化，以使各种性能指标达到最优或者接近最优。
发明内容
本发明针对温室系统的不确定性与外部环境对系统扰动的不可预测性，提供一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法，通过温室环境参数的不断优化而达到自适应控制效果，从而实现对温室大棚温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等参数以及辅助设施的自适应控制，满足作物生长需求。本发明提供的技术方案是:一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法，其特征在于:基于温室环境自适应数据库，采用多级模式转换控制，在设定值控制基础上采用模糊控制、PID控制与手动控制相结合的方法实现温室大棚环境信息参数以及辅助设施的自适应控制，同时依据温室环境信息，实现控制方式的自动转换；并根据温室环境的实时信息，逐步优化完善温室环境自适应数据库，利用优先级自动识别功能调用数据库信息，完成设定值自整定；再加上采用滞环控制方法在设定值控制基础上设置中间值进行优化调节。所述的温室环境自适应数据库储存的信息包括时间信息、环境因子信息、报警信息、设定值信息、设备动作信息等主要温室环境信息，当设定值信息不发生变化时，以天为单位，每隔一定间隔时间自动采集数据并存储；当设定值信息出现变化时，自动采集数据并储存。依据温室环境自适应数据库所存储的信息参数，建立温室基本控制模型，并根据参数之间的特性关系提取参数特征量，建立的温室基本控制模型准确反映在某一时间段内温室环境及作物生长需求；温室基本控制模型在运行过程中进一步优化，特征参数逐渐完
盡
口 ο当温室环境的实际值与设定值之间的偏差大于设定值阈值时，采用模糊控制方式，利用模糊控制规则判断输出；当温室环境的实际值与设定值之间的偏差在设定值阈值范围内时，采用PID控制方式；当现场设备检修或强制设备动作时，采用手动控制方式。所述的模糊控制模式中，建立了模糊控制子集规则，其中温度与湿度模糊论域为{正大，正小，适中，负小，负大}，光照与二氧化碳模糊论域为{正小，适中，负小}，在不同的模糊规则下，驱动不同的执行机构。所述的滞环控制方法是在设定值控制基础上设置中间值来实现的，其中，中间值与设定值、温室环境的实际值关系如下:
权利要求
1.一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法,其特征在于:基于温室环境自适应数据库，采用多级模式转换控制，在设定值控制基础上采用模糊控制、PID控制与手动控制相结合的方法实现温室大棚环境信息参数以及辅助设施的自适应控制，同时依据温室环境信息，实现控制方式的自动转换；并根据温室环境的实时信息，逐步优化完善温室环境自适应数据库，利用优先级自动识别功能调用数据库信息，完成设定值自整定；再加上采用滞环控制方法在设定值控制基础上设置中间值进行优化调节。
2.根据权利要求1所述的一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法，其特征在于:所述的温室环境自适应数据库储存的信息包括时间信息、环境因子信息、报警信息、设定值信息、设备动作信息等主要温室环境信息，当设定值信息不发生变化时，以天为单位，每隔一定间隔时间自动采集数据并存储；当设定值信息出现变化时，自动采集数据并储存。
3.根据权利要求1或2所述的一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法，其特征在于:依据温室环境自适应数据库所存储的信息参数，建立温室基本控制模型，并根据参数之间的特性关系提取参数特征量，建立的温室基本控制模型准确反映在某一时间段内温室环境及作物生长需求；温室基本控制模型在运行过程中进一步优化，特征参数逐渐完善。
4.根据权利要求1所述的一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法，其特征在于:当温室环境的实际值与设定值之间的偏差大于设定值阈值时，采用模糊控制方式，利用模糊控制规则判断输出；当温室环境的实际值与设定值之间的偏差在设定值阈值范围内时，采用PID控制方式；当现场设备检修或强制设备动作时，采用手动控制方式。
5.根据权利要求1或4所述的一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法，其特征在于:所述的模糊控制模式中，建立了模糊控制子集规则，其中温度与湿度模糊论域为{正大，正小，适中，负小，负大}，光照与二氧化碳模糊论域为{正小，适中，负小}，在不同的模糊规则下，驱动不同的执行机构。
6.根据权利要求1所述的一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法，其特征在于:所述的滞环控制方法是在设定值控制基础上设置中间值来实现的，其中，中间值与设定值、温室环境的实际值关系如下:
全文摘要
本发明提供一种设施农业温室大棚环境参数自适应控制方法，基于温室环境自适应数据库，采用多级模式转换控制，在设定值控制基础上采用模糊控制、PID控制与手动控制相结合的方法实现温室大棚环境信息参数以及辅助设施的自适应控制，同时依据温室环境信息，实现控制方式的自动转换；并根据温室环境的实时信息，逐步优化完善温室环境自适应数据库，利用优先级自动识别功能调用数据库信息，完成设定值自整定；再加上采用滞环控制方法在设定值控制基础上设置中间值进行优化调节。本发明实现了温室环境参数自适应控制，降低了设备的动作频率，提高了设备的使用寿命，改善了温室管理模式、提高了劳动生产率，具有较强的实用价值。
文档编号G05B13/04GK103217905SQ20131013993
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月22日 优先权日2013年4月22日
发明者宋建成, 秘立鹏, 郑丽君, 宋渊, 刘媛, 雷志鹏, 温敏敏, 王天水 申请人:太原理工大学, 山西时代联创产业技术研究院有限公司