本发明涉及温控设备技术领域，更具体的说，涉及一种基于反馈调温的温控系统及方法。
背景技术：
在观赏鱼饲养、宠物养殖、农业种植大棚、养鸡场、育苗场、菌种培育、发酵控制、地暖、锅炉等很多领域都对温度有着较高的要求，故对于温控系统的研究具有很高的社会效益和经济价值。
现有技术的温控系统是，设定具有上下限的目标温度范围，温度传感器实时采集当前温度，并将采集到的当前温度和目标温度进行比较，当前温度大于目标温度的上限时，停止加热，当前温度小于目标温度的下限时，进行加热，通过循环上述过程，来使得当前温度保持在目标温度，从而达到恒温控制的效果。
但现有技术中通过设定目标温度的上下限，在温度高于上限和低于下限的时候进行温度调节，只能实现恒温功能，不能线性调整温度，无法实现在一定时间内的连续温升或温降，在某些对温度变化要求较高的场合则不适用。且现有技术的温控系统一般是无法智能联网的单机，没有联网，无法进行远程控制。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提出一种联网且可以实现控制温度随时间变化的基于反馈调温的温控系统及方法，用于解决现有技术存在的只能实现恒温功能，没有联网不能进远程控制的问题。
本发明提供了一种基于反馈调温的温控系统，包括：温度传感器模块、微处理器模块、计时模块、联网模块和执行模块，所述温度传感器模块、计时模块、联网模块和执行模块分别与微处理器模块连接，
所述联网模块和智能终端连接，用户在智能终端上设置目标体的温度与时间设定信息，通过所述联网模块将所述目标体的温度与时间设定信息下发给微处理器模块；
所述温度传感器模块实时采样当前的目标体温度和环境温度，并将其发送给微处理器模块；
所述计时模块进行计时，所述微处理器模块根据当前的目标体温度、环境温度和温度与时间设定信息，设定不同时间段的温升系数和热效应系数，并利用后验概率分布算法控制所述执行模块进行升温或降温，从而实现温度的线性控制。
可选的，所述温度和时间设定信息为：初始温度、时间间隔和每个时间间隔内温度的变化值；或温度的上限、温度的下限和时间范围；或单位时间以及单位时间内的最高温度和最低温度。
可选的，所述基于反馈调温的温控系统还包括显示模块，所述显示模块和所述微处理器模块连接，所述显示模块显示各个时间段的温升系数、热效应系数以及当前的目标体温度。
可选的，所述基于反馈调温的温控系统还包括电池模块，所述电池模块和计时电路连接，用于在不联网状态时，给计时电路供电。
可选的，所述温度传感器模块包括ntc热敏电阻，所述热敏电阻将温度值转化为电阻值，所述温度传感器模块将表征当前温度值的电压信号传输给微处理器模块。
可选的，所述微处理器模块包括a/d转换模块，将温度传感器模块得到的表征温度的电压信号转化为数字信号。
可选的，所述显示模块包括oled显示屏，所述oled显示屏通过spi方式与微处理器模块连接。
可选的，所述联网模块与所述微处理器模块进行串口通讯，连接网络服务器，接收和下发智能终端的预设信息。
可选的，所述计时模块与微处理机模块采用i2c通讯，在联网状态时，联网模块会对计时模块进行时间参数的设定。
可选的，所述的执行模块包括max1968，所述微处理器单元可以控制其实现制冷或者制热，从而达到设定温度或设定温度变化率。
可选的，所述后验概率分布算法包括以下步骤：
设定初始温度和最终温度，计算目标体的温度在初始范围和最终范围时，时间为某一值的概率；
根据温度传感器模块在不同时间检测到的目标体温度不断修正上述概率；
计算环境温度不同时，目标体温度在初始温度和最终温度之间某一值时，时间为某一值的概率，进而得到温度变化率。
本发明还提供一种基于反馈调温的温控方法，基于上述任意一项所述的基于反馈调温的温控系统，其特征在于，包括以下步骤：
（1）初始化温度传感器、计时模块和联网模块；
（2）云平台注册，同步网络时间到微型处理器，对计时模块进行时间参数设定；
（3）通过联网模块读取用户的温度与时间设定信息；
（4）通过温度传感器模块读取环境温度和目标体温度；
（5）设定温升系数和热效应系数；
（6）利用利用后验概率分布算法计算出目标温度的变化率，并控制执行模块进行升温或降温；
（7）重复步骤（4）-步骤（6），直到温度满足当前时间内的要求，进行下一时间段的温度控制。
可选的，所述后验概率分布算法包括以下步骤：
设定初始温度和最终温度，计算目标体的温度在初始范围和最终范围时，时间为某一值的概率；
根据温度传感器模块在不同时间检测到的目标体温度不断修正上述概率；
计算环境温度不同时，目标体温度在初始温度和最终温度之间某一值时，时间为某一值的概率，进而得到温度变化率。
可选的，若步骤（2）中的同步网络时间不成功，则直接利用计时模块进行计时。
可选的，各个时间段的温升系数、热效应系数以及当前的目标体温度均在显示模块显示。
与现有技术相比，本发明之技术方案具有以下优点：本发明中把时间和温控做了结合，增加的温度控制的时间维度，利用后验概率分布算法对每个时间段的温度进行精确的控制，从而可以实现温度的线性控制，实现温度的连续升降，也可以实现定时和定周期温度控制，从而可以模拟动植物生长过程中的温度控制。此外，本发明中加入了联网模块，方便了用户进行远程控制。
附图说明
图1为本发明基于反馈调温的温控系统的结构示意图；
图2为本发明基于反馈调温的温控系统控制后的温度波形图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。
为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，给出了基于反馈调温的温控系统的结构示意图，包括：温度传感器模块、微处理器模块、计时模块、联网模块和执行模块，所述温度传感器模块、计时模块、联网模块和执行模块分别与微处理器模块连接，
所述联网模块和智能终端连接，用户在智能终端上设置目标体的温度与时间设定信息，通过所述联网模块将所述目标体的温度与时间设定信息下发给微处理器模块；
所述温度传感器模块实时采样当前的目标体温度和环境温度，并将其发送给微处理器模块；
所述计时模块进行计时，所述微处理器模块根据当前的目标体温度、环境温度和温度与时间设定信息，利用后验概率分布算法计算出目标温度的变化率，设定不同时间段的温升系数kt和热效应系数kj，并控制所述执行模块进行升温或降温，从而实现温度的线性控制。上述过程中需要不断通过温度传感器模块获取目标体的温度，动态改变温升系数kt及热效应系数kj，配合后验概率分布算法进行温度的时间段内的线性控制。
所述微处理器模块读取温度与时间设定信息，跟据当前时间，获取该时间段内的温度设定值，并同时获取当前温度，然后计算温度设定值与当前温度的差值，并将差值在该时间段内离散化为单位时间的温度变化值，设定不同时间的温升系数和热效应系统，将所述单位时间的温度变化值、温升系数和热效应系数作为参数，代入后验概率算法，进行温度控制。
所述基于反馈调温的温控系统还包括显示模块，所述显示模块和所述微处理器模块连接，所述显示模块显示各个时间段的温升系数、热效应系数以及当前的目标体温度。
所述基于反馈调温的温控系统还包括干电池模块，所述干电池模块和计时电路连接，用于在不联网状态时，给计时电路供电。干电池模块可在无网络授时状况下使计时模块独立工作，保持长时间定时状态下温度控制系统的稳定工作。
在联网状态时，同步网络时间到微型处理器，对计时模块进行时间参数设定，若同步不成功，则直接利用计时模块进行计时。
所述基于反馈调温的温控系统可以被置在一个插座中，插入普通电源插孔获取电力即可进行温度控制，也可以在加热棒、加热器、油汀、电热毯、冷风扇、空调等等中，故本发明不对此进行限制。
所述时间与温度信息有3种形式，分别是：
1.用户设定初始温度、时间间隔，时间间隔内温度（高低温）跃升或下降值。
2、用户设定初始最低（高）温度、时间范围、最终高（低）温
3、用户根据单位时间（分钟、小时、天等等），并设定单位时间内的最高温度和最低温度，并设定最高温和最低温对应的时间
此外用户也可以设定未来时间范围内的温度设定，如下天、下周、下个节气，本发明不对此进行限定。
所述后验概率分布算法算法简述：
时间t,传感器温度c,气象温度d，温升系数kt，热效应系数kj
初始温度c1，和预设温控目标温度c2
由于温升系数kt和热效应系数kj都是控制变量，因此合并为控制变量k，
tc1:c2=tc1,tc1+1,tc1+2,…tc2
表示温度从c1到c2需要的所有时间的集合。
概率p(t|c)为生成模型，即从传感器温度数据c推断t的值，即假定c事件发生时得到的数据t的概率，表示状态量c如何引起了检测数据t。
用bel（tc）表示时间置信度:
bel（tc）=p（tc|dc1：c，k0：c）
温度状态c下时间t的概率分布以所有过去环境温度dc1:c和过去所有控制变量k0：c为条件。
在本发明中即：设定初始温度和最终温度，计算目标体的温度在初始范围和最终范围时，时间为某一值的概率；
根据温度传感器模块在不同时间检测到的目标体温度不断修正上述概率；
计算环境温度不同时，目标体温度在初始温度和最终温度之间某一值时，时间为某一值的概率，进而得到温度变化率。
在气象温度连续变化的真实世界中，概率算法通过温度传感器模块瞬时输入，通过一个概率密度函数来表示温控（加热、冷）负载满足最佳温度曲线（连续温升或温降）的时间瞬时置信度。假定环境温度是变化的，通过后验概率分布算法来对升（降）温时间进行后验估计，更新时间的瞬时置信度，给出温升（降）曲线的时间，以便使温控曲线接近理想曲线。
对于温控负载不变，时间可变的场景，算法可以智能动态调整温控时间，改变初始的时间设定，通过连续动态更新，以便达到最佳温控效果；
对于时间不变，负载可变的场景，算法可以智能给出负载调整方案，增加或减少负载以便在规定时间内达到最佳温控效果。
图2给出了本发明基于反馈调温的温控系统控制后的温度波形图，概率方法鲁棒性很强，具有很好的伸缩性。每个时间段内都进行概率算法控制，通过以上单位时间段内连续的概率方法控制，实现了温度的线性调整，使控制目标的温度跟随用户的设定连续运行，从而实现了例如模拟自然环境温升温降的功能。
温度传感器模块包括ntc热敏电阻，所述热敏电阻将温度值转化为电阻值，所述温度传感器模块将表征当前温度值的电压信号传输给微处理器模块。ntc电阻具有以下优点：电阻温度系数大，灵敏度高，电阻率高，热惯性小，适用于动态测量。温度传感器模块还包括稳压电源tl431作为恒压源，电桥和运放电路，并不是直接讲热敏电阻上的电压直接作为电压信号。恒压源为了将热敏电阻的电阻转化为通过其的电压，采用电桥可以减小由于恒压源输出电压的电源纹波干扰，后级采用差分运算放大，使输出稳定。
所述微处理器模块包括a/d转换模块，将温度传感器模块得到的表征温度的电压信号转化为数字信号。也可以直接用带有a/d转换的温度传感器模块，直接得到数字信号传输给微处理器模块，则微处理器模块则不需要进行模数转换，故这里不做限制。微控器模块接收温度传感器模块的电压信号值，经adc通道输入，将模拟量转换为数字量，在微控器中进行计算，得到当前时段测量温度与目标温度的差值与变化率，并将数值通过概率算法运算，在线调整kt、kj参数，通过i2c口输出控制信号给dac芯片，产生后级执行模块的目标电压，用于驱动执行模块加热（制冷），从而实现目标温度的线性调整。
所述显示模块包括oled显示屏，所述oled显示屏通过spi方式与微处理器模块连接。
所述联网模块支持与微控制器的串口通讯，用于连接网络云服务器，接收app下发的控制指令，以及设定微控器调温的参数值。
所述计时模块与微处理机模块采用i2c通讯，在联网模块正常工作的情况下，通过网络时钟，设定当前的运行时间参数。如果联网模块不在线，则通过计时模块进行计时，确保系统时间运行的稳定性。
所述的执行模块包括max1968，所述微处理器单元可以控制其实现制冷或者制热，从而达到设定温度或设定温度变化率。max1968是高度集成、高性价比、高效率的开关型tec模块驱动器。温控系统中主控回路采用负反馈，将温度传感器模块输出的电压与给定电压比较，所得误差值经放大和一定的控制电路或控制算法后，通过dac电路变换成模拟电压信号送入max1968上的ctl1引脚，以控制tec模埠上的电压、电流的大小和方向，进而实现制冷或制热。同时用max1968构建的温度控制系统可以快速稳定地达到所设定的温度值，稳定性可达到0.01℃。
本发明温控方法关键包括以下步骤：
（1）初始化温度传感器、计时模块、联网模块；
（2）云平台注册，同步网络时间到微型处理器，对计时模块进行时间参数设定；
（3）通过联网模块读取用户的温度与时间设定信息；
（4）通过温度传感器模块读取环境温度和目标体温度；
（5）设定温升系数和热效应系数；
（6）利用利用后验概率分布算法计算出目标温度的变化率，并控制执行模块进行升温或降温；
（7）重复步骤（4）-步骤（6），直到温度满足当前时间内的要求，进行下一时间段的温度控制。
若步骤（2）中的同步网络时间不成功，则直接利用计时模块进行计时。
各个时间段的温升系数、热效应系数以及当前的目标体温度均在显示模块显示。
还包括其他的过程例如下一步询问等简单过程，这里不对此做限定。
此外，本发明也可以通过联网模块连接上位计算机，通过上位计算机进行更精确的控制，而微处理器模块只负责进行简单的本地运算。
本发明可以提供一种模拟自然温升，温降的温度测量、控制、显示，实现小超调甚至无超调的温度控制系统。可以提供在设定时间范围内的连续温度调整。本发明为温度控制增加了时间维度，用户自定义在任何时间段内的温度控制，实现温度的梯度上升和温度的梯度下降，用户还可以自定义以分钟、小时、天、周、月、季度、节气等等时间范围内的温度控制，从而达到模拟自然环境温度下的种植、养殖等等的温度控制，可以根据动植物的生长周期控制温度，极大提高的基于反馈调温的温控系统的使用场景，创造了非常高的经济价值和社会效应。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。