[發明專利]基于太陽輻射計算的設施農業環境控制系統的控制方法

有效

• 申請號: 201410145583.7
• 申請日: 2014-04-12
• 公開（公告）號: CN103955249B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 林東亮;林文忠
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及農業自動化控制技術領域，特別是一種基于太陽輻射計算的設施農業環境控制系統的控制方法。

背景技術

設施農業是個新的生產技術體系，它采用必要的設施設備，同時選擇適宜的品種和相應的栽培技術。設施農業中主要核心設施有環境安全型溫室、環境安全型畜禽舍、環境安全型菇房等。隨著信息技術發展，數字化和信息化已成為設施農業發展的一個趨勢，設施農業環境計算機控制系統控制智能結合農業生產對象生長狀態對環境需求，通過自動調控暖通空調等設施設備，實現自動調節設施農業環境小氣候，自動、智能地實現設施農業環境因子精準、節能調控。

設施農業主要目的之一就是減少季節天氣變化對農業生產的影響。在設施農業生產過程中，季節變化及一天中不同的時刻對設施農業環境計算機控制系統控制行為要求差別很大，固定不變的控制回路及控制器設置難以實現精準控制目的和節能目的；不同的地理位置，季節變化都不同，一天的日出日落時間都不同，單純的按照時間表來安排控制系統的控制行為需要較多的人工干預方能實現優化和節能的目的，難以實現智能化。太陽輻射計算值變化可以反映具體地理位置的季節變化和一天中白天黑夜和時辰的變化，將太陽輻射計算作為設施農業環境計算機控制系統控制動作和控制策略變化的重要依據，可以達到實現設施農業環境計算機控制系統的精準控制、節能控制和自動智能控制的目的。

太陽輻射能對建筑物的得熱量和耗熱量有很重要的影響，在現代設施農業建筑中有著重要作用。太陽輻射能取決于太陽在天空的位置、大氣清潔度等因素；當太陽輻射能作用于建筑物時，太陽輻射能對建筑的傳熱還與建筑物的建筑材料、建筑結構及建筑方位等有關。在設施農業環境小氣候的數學模型中，太陽輻射能是重要的構成因素。

發明內容

本發明的目的是提供一種設施農業環境計算機控制系統控制策略，將太陽輻射計算值作為設施農業環境計算機自動控制中人工智能的一種數據基礎，基于太陽輻射計算實現設施農業環境計算機控制系統控制策略，以滿足設施農業環境計算機控制系統的精準控制、節能控制和自動智能控制的需求。

本發明的技術方案為：一種基于太陽輻射計算的設施農業環境控制系統的控制方法，包括提供設施農業環境控制系統，其特征在于包括以下步驟：

步驟S01：根據太陽角和太陽輻射能的變化規律結合農作物生長階段的需求關系構建控制規劃表；

步驟S02：實時計算太陽角和太陽輻射能；

步驟S03：將步驟S02計算所得值與所述控制規劃表進行比對，所述設施農業環境控制系統根據規劃表比對對應的控制策略進行控制該設施農業環境控制系統中的噴霧加濕設備、作物灌溉設備工作；根據所述步驟S02的計算值調整設施農業中通風設備、加熱設備、降溫設備的控制策略及PID控制器參數。

在本發明一實施例中，所述調整加熱設備、降溫設備的控制策略及PID控制器參數的實現方式是基于對象系統模型，應用內模控制控制器設計方法，通過對控制器的結構和參數選擇，使其具有Smith預估器補償系統長延遲的功能，利用內模控制控制器的設計方法，控制器的參數主要由被控對象系統模型決定，針對不同的工況條件，分模式建立被控對象系統模型，再進行控制器的參數整定。

在本發明一實施例中，所述控制規劃表包括加濕或灌溉規劃表,該加濕或灌溉規劃表定義每次要啟動加濕或灌溉時的太陽高度角值及對應的加濕或灌溉量，設施農業環境計算機控制系統讀入噴霧或灌溉規劃表，實時計算太陽高度角，當計算值與數據表比較，落在規劃數據表內時，啟動灌溉或噴霧，并依據對應規劃的噴霧加濕或灌溉量實施加濕或灌溉控制動作。

在本發明一實施例中，所述太陽輻射能強度用太陽輻射晴空模型來計算，實際建筑得熱量模型在太陽輻射晴空模型基礎上進行各種影響因素修正獲得。

在本發明一實施例中，所述通風設備的控制包括設施農業中的通風天窗與側窗的開度控制及通風風扇轉速控制。

在本發明一實施例中，所述加熱設備的控制包括設施農業中熱水管道加熱系統熱水流量控制、熱風機加熱系統加熱功率控制、空調加熱系統控制；降溫設備的控制包括設施農業中濕簾降溫設備以及空調設備。

在本發明一實施例中，所述的實時計算太陽角和太陽輻射能是根據：在具體時間和某個地理位置：由該地理位置的經緯度、當日時間、日期進行軟體計算獲得。