一种温室自动化控制系统的制作方法
本发明属于农业生产技术领域，尤其涉及一种温室自动化控制系统。
背景技术
目前，
目前，日光温室调控技术至今经历了几十年的发展过程。初期是使用仪表对温室设施中的光照、温度等参数进行测量，再使用手动或电动执行机构(如幕帘、通风设备等)施行简单控制，随着传感元件、仪表及执行器技术的进步，逐步发展成为对温度、湿度、光照等几乎所有室内环境参数分别进行自动控制。同时计算机技术的发展使环境参数的综合控制成为可能。然而，现有温室自动化控制系统不成熟，自动化程度不高，需要人工检查温度和湿度，费时费力，大大增加了生产成本。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有温室自动化控制系统不成熟，自动化程度不高，需要人工检查温度和湿度，费时费力，大大增加了生产成本，无法满足生产者的需要。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种温室自动化控制系统。
本发明是这样实现的，一种温室自动化控制系统设置有：
微处理器、温度传感器、湿度传感器、报警模块、继电器、加湿器、空调、电源模块、gprs通信模块。
报警模块，用于当温度和湿度低于设定值时，报警来提醒工作人员，电性连接于所述微处理器。
电源模块，用于给整个控温系统提供电力支持，电性连接于所述微处理器。
gprs通信模块，用于给工作人员发送温度和湿度信息，及时提醒工作人员，电性连接于所述微处理器。
所述温度传感器、湿度传感器、报警模块、继电器、电源模块、gprs通信模块均电性连接于所述微处理器，所述加湿器、空调均电性连接于所述继电器。
所述温度传感器、湿度传感器的时间对准过程完成传感器数据之间在时间上的对准，温度传感器、湿度传感器在本地直角坐标系下的量测数据分别为ya(ti)和yb(ti)，且温度传感器的采样频率大于湿度传感器的采样频率，则由温度传感器向湿度传感器的采样时刻进行配准，具体为：
采用内插外推的时间配准算法将温度传感器的采样数据向湿度传感器的数据进行配准，使得两个传感器在空间配准时刻对同一个目标有同步的量测数据，内插外推时间配准算法如下：
在同一时间片内将各传感器观测数据按测量精度进行增量排序，然后将温度传感器的观测数据分别向湿度传感器的时间点内插、外推，以形成一系列等间隔的目标观测数据，采用常用的三点抛物线插值法的进行内插外推时间配准算法得温度传感器在tbk时刻在本地直角坐标系下的量测值
其中，tbk为配准时刻，tk-1,tk,tk+1为温度传感器距离配准时刻最近的三个采样时刻，ya(tk-1),ya(tk),ya(tk+1)分别为其对应的对目标的探测数据；
完成时间配准后，根据温度传感器的配准数据与湿度传感器的采样数据，采用基于地心地固(earthcenterearthfixed,ecef)坐标系下的伪量测法实现温度传感器和湿度传感器的系统误差的估计；基于ecef的系统误差估计算法具体为：
假设k时刻目标在本地直角坐标系下真实位置为x'1(k)＝[x'1(k),y'1(k),z'1(k)]t，极坐标系下对应的量测值为
其中
式(1)可以用一阶近似展开并写成矩阵形式为：
x'1(k)＝x1(k)+c(k)[ξ(k)+n(k)]\*mergeformat(3)
其中，
设两部温度传感器和b,则对于同一个公共目标(设地心地固坐标系下为x'e＝[x'e,y'e,z'e]t)，可得
x'e＝xas+bax'a1(k)＝xbs+bbx'b1(k)\*mergeformat(4)
ba，bb分别为目标在温度传感器与湿度传感器本地坐标下的位置转换到ecef坐标系下的位置时的转换矩阵；
定义伪量测为：
z(k)＝xae(k)-xbe(k)\*mergeformat(5)
其中，xae(k)＝xas+baxa1(k)；xbe(k)＝xbs+bbxb1(k)
将式(2)、式(3)代入式(4)可以得到关于传感器偏差的伪测量方程
z(k)＝h(k)β(k)+w(k)\*mergeformat(6)
其中，
进一步，所述gprs通信模块通过无线连接于远程监控移动终端。
进一步，所述微处理器包括有与温度传感器、湿度传感器相对应的温度控制模块和湿度控制模块；
所述温度控制模块和湿度控制模块采用基于自寻优的pid参数自整定算法，采用增量式pid，为实现高精度控制增加了以下改进：
首先，为减少因采样与微分引起的高频干扰，在此算法中引入了数字滤波，从而使调节精度更高，数字滤波有不同的方法，本算法采取的是一阶递推滤波；
一阶递推滤波法就是一种以数字形式实现rc低通滤波器的动态滤波方法，对一个rc低通滤波器，其传递函数为：l(s)＝1/(τs+1)其中τ＝rc为滤波器时间常数，将该式离散化可得：
e′k＝αe′k-1+(1-α)ek(1)
式中：α＝τ/(τ+t)；t为采样周期；ek为第k次采样时滤波器的输入；e′k为第k次采样时滤波器的输出；e′k－1为第k－1次采样时滤波器的输出；采用方程(1)对偏差信号ek进行修正，然后将修正后的偏差值e′k作为第k次采样时刻的偏差信号，代入pid算式进行计算，便减少了高频干扰对数字pid控制算式的影响；
其次，为减少由于积分作用引起的超调，提高稳态精度，本算法采用了积分分离pid算法；为减少因人工输入及外界冲击干扰引起的振荡，本算法加入了限幅处理，即当|e|>ε,则δu＝λ，λ为你允许的最大波动值；
控制系统设置了一个位置控制的门限值△e，计算机对数据处理后得到的误差e进行判断，具体如下：
若ε≥|e|>△e，实行pd控制，改善控制的动态特性，
当|e|<△e时，实行pid控制，保证控制精度，当|e|>ε时，δu＝λ(常量)。
进一步，gprs通信模块包括：
接收模块，用于接收与微处理器进行协同通信的温度传感器、湿度传感器发送的数据，对接收到的数据分别信息传输给编码模块；
编码模块，用于从接收模块接收温度传感器、湿度传感器采集的信息，按照预设编码算法将所述信息进行网络编码得到编码信息，并将所述编码信息传输给调制模块；
调制模块，用于从所述编码模块接收所述编码信息，对所述编码信息进行调制，并将所述调制后得到的数据传输给发送模块；
发送模块，用于从所述编码模块接收调制后得到的数据，并进行发送。
进一步，所述编码模块具体用于：
将温度传感器和湿度传感器的信息与采集的信息作为预设公式的输入得到编码信息；
所述预设公式包括：
其中，n为所述协同通信集合中的节点的个数，j＝1,...,n，j表示所述协同通信集合中的节点j，n表示所述节点，n为小于或等于n的正整数，sj,i-t为节点j在时刻i的前t时刻的信息，m为正整数，当t＝0时，sj,i为节点j在时刻i的信息，
本发明通过温度传感器和湿度传感器来采集温室内的温度以及湿度信息，通过微处理器控制继电器进而控制加湿器和空调来调整温室内的温度和湿度，当湿度以及温度低于设定值时，通过报警模块来进行报警，并且通过gprs通信模块给工作人员的手机发送报警短信，温度控制模块和湿度控制模块采用基于自寻优的pid参数自整定算法，采用增量式pid，实现了温湿度的高精度控制，gprs模块将网络编码应用于协同通信系统中，对信源节点的自身数据及所要转发的协同同伴数据进行网络编码，提高通信过程中的可靠性，能够及时提醒工作人员及时检查温室状况，自动化程度高，操作简便，大大节省了人力资源，提高了生产效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的温室自动化控制系统结构示意图；
图中：1、微处理器；2、温度传感器；3、湿度传感器；4、报警模块；5、继电器；6、加湿器；7、空调；8、电源模块；9、gprs通信模块。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的温室自动化控制系统包括：微处理器1、温度传感器2、湿度传感器3、报警模块4、继电器5、加湿器6、空调7、电源模块8、gprs通信模块9。
报警模块4，用于当温度和湿度低于设定值时，报警来提醒工作人员，电性连接于所述微处理器。
电源模块8，用于给整个控温系统提供电力支持，电性连接于所述微处理器。
gprs通信模块9，用于给工作人员发送温度和湿度信息，及时提醒工作人员，电性连接于所述微处理器。
所述温度传感器2、湿度传感器3、报警模块4、继电器5、电源模块8、gprs通信模块9均电性连接于所述微处理器1，所述加湿器6、空调7均电性连接于所述继电器5。
所述温度传感器、湿度传感器的时间对准过程完成传感器数据之间在时间上的对准，温度传感器、湿度传感器在本地直角坐标系下的量测数据分别为ya(ti)和yb(ti)，且温度传感器的采样频率大于湿度传感器的采样频率，则由温度传感器向湿度传感器的采样时刻进行配准，具体为：
采用内插外推的时间配准算法将温度传感器的采样数据向湿度传感器的数据进行配准，使得两个传感器在空间配准时刻对同一个目标有同步的量测数据，内插外推时间配准算法如下：
在同一时间片内将各传感器观测数据按测量精度进行增量排序，然后将温度传感器的观测数据分别向湿度传感器的时间点内插、外推，以形成一系列等间隔的目标观测数据，采用常用的三点抛物线插值法的进行内插外推时间配准算法得温度传感器在tbk时刻在本地直角坐标系下的量测值
其中，tbk为配准时刻，tk-1,tk,tk+1为温度传感器距离配准时刻最近的三个采样时刻，ya(tk-1),ya(tk),ya(tk+1)分别为其对应的对目标的探测数据；
完成时间配准后，根据温度传感器的配准数据与湿度传感器的采样数据，采用基于地心地固(earthcenterearthfixed,ecef)坐标系下的伪量测法实现温度传感器和湿度传感器的系统误差的估计；基于ecef的系统误差估计算法具体为：
假设k时刻目标在本地直角坐标系下真实位置为x'1(k)＝[x'1(k),y'1(k),z'1(k)]t，极坐标系下对应的量测值为
其中
式(1)可以用一阶近似展开并写成矩阵形式为：
x'1(k)＝x1(k)+c(k)[ξ(k)+n(k)]\*mergeformat(3)
其中，
设两部温度传感器和b,则对于同一个公共目标(设地心地固坐标系下为x'e＝[x'e,y'e,z'e]t)，可得
x'e＝xas+bax'a1(k)＝xbs+bbx'b1(k)\*mergeformat(4)
ba，bb分别为目标在温度传感器与湿度传感器本地坐标下的位置转换到ecef坐标系下的位置时的转换矩阵；
定义伪量测为：
z(k)＝xae(k)-xbe(k)\*mergeformat(5)
其中，xae(k)＝xas+baxa1(k)；xbe(k)＝xbs+bbxb1(k)
将式(2)、式(3)代入式(4)可以得到关于传感器偏差的伪测量方程
z(k)＝h(k)β(k)+w(k)\*mergeformat(6)
其中，
所述gprs通信模块通过无线连接于远程监控移动终端。
进一步，所述微处理器包括有与温度传感器、湿度传感器相对应的温度控制模块和湿度控制模块；
所述温度控制模块和湿度控制模块采用基于自寻优的pid参数自整定算法，采用增量式pid，为实现高精度控制增加了以下改进：
首先，为减少因采样与微分引起的高频干扰，在此算法中引入了数字滤波，从而使调节精度更高，数字滤波有不同的方法，本算法采取的是一阶递推滤波；
一阶递推滤波法就是一种以数字形式实现rc低通滤波器的动态滤波方法，对一个rc低通滤波器，其传递函数为：l(s)＝1/(τs+1)其中τ＝rc为滤波器时间常数，将该式离散化可得：
e′k＝αe′k-1+(1-α)ek(1)
式中：α＝τ/(τ+t)；t为采样周期；ek为第k次采样时滤波器的输入；e′k为第k次采样时滤波器的输出；e′k－1为第k－1次采样时滤波器的输出；采用方程(1)对偏差信号ek进行修正，然后将修正后的偏差值e′k作为第k次采样时刻的偏差信号，代入pid算式进行计算，便减少了高频干扰对数字pid控制算式的影响；
其次，为减少由于积分作用引起的超调，提高稳态精度，本算法采用了积分分离pid算法；为减少因人工输入及外界冲击干扰引起的振荡，本算法加入了限幅处理，即当|e|>ε,则δu＝λ，λ为你允许的最大波动值；
控制系统设置了一个位置控制的门限值△e，计算机对数据处理后得到的误差e进行判断，具体如下：
若ε≥|e|>△e，实行pd控制，改善控制的动态特性，
当|e|<△e时，实行pid控制，保证控制精度，当|e|>ε时，δu＝λ(常量)。
gprs通信模块包括：
接收模块，用于接收与微处理器进行协同通信的温度传感器、湿度传感器发送的数据，对接收到的数据分别信息传输给编码模块；
编码模块，用于从接收模块接收温度传感器、湿度传感器采集的信息，按照预设编码算法将所述信息进行网络编码得到编码信息，并将所述编码信息传输给调制模块；
调制模块，用于从所述编码模块接收所述编码信息，对所述编码信息进行调制，并将所述调制后得到的数据传输给发送模块；
发送模块，用于从所述编码模块接收调制后得到的数据，并进行发送。
编码模块具体用于：
将温度传感器和湿度传感器的信息与采集的信息作为预设公式的输入得到编码信息；
所述预设公式包括：
其中，n为所述协同通信集合中的节点的个数，j＝1,...,n，j表示所述协同通信集合中的节点j，n表示所述节点，n为小于或等于n的正整数，sj,i-t为节点j在时刻i的前t时刻的信息，m为正整数，当t＝0时，sj,i为节点j在时刻i的信息，
本发明通过温度传感器2和湿度传感器3来采集温室内的温度以及湿度信息，通过微处理器1控制继电器进而控制加湿器6和空调7来调整温室内的温度和湿度，当湿度以及温度低于设定值时，通过报警模块4来进行报警，并且通过gprs通信模块9给工作人员的手机发送报警短信，提醒工作人员及时检查温室状况，自动化程度高，操作简便，大大节省了人力资源，提高了生产效益。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
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