[發(fā)明專利]一種溫度控制節(jié)能處理方法、裝置及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106842914B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 杜尚豐;陳俐均;徐丹;李嘉鵬;何耀楓;梁美惠;潘奇
• 申請（專利權）人: 中國農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D23/30
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

本發(fā)明實施例提供一種溫度控制節(jié)能處理方法、裝置及系統(tǒng)。所述方法包括：根據(jù)控制設備的種類數(shù)建立對應的多個溫度預測模型；通過采集到的歷史數(shù)據(jù)對溫度預測模型進行模型辨識，確定溫度預測模型中各個模型參數(shù)，根據(jù)溫度預測模型輸出的預測溫度值與設定溫度值的偏差和控制設備開啟的能量損耗，構建二次型性能指標；獲取當二次型性能指標達到最小值時控制設備對應的開關組合切換序列，根據(jù)開關組合切換序列控制控制設備的開關。所述裝置和所述系統(tǒng)用于執(zhí)行所述方法。本發(fā)明實施例同時考慮了溫室溫度和控制設備控制過程中的能量損耗。

技術領域

本發(fā)明實施例涉及溫室環(huán)境調(diào)控技術領域，尤其涉及一種溫度控制節(jié)能處理方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術

溫室生產(chǎn)可在一定程度上提高作物產(chǎn)量，改善作物質(zhì)量，該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)結(jié)構的調(diào)整有著重要的意義。我國政府非常重視這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

自70年代末，我國先后從國外引進了現(xiàn)代溫室成套設備，到如今的“十三五”規(guī)劃中，強調(diào)大力推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式以穩(wěn)定糧食和重要農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、保障國家糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品的有效供給，加快農(nóng)業(yè)技術創(chuàng)新步伐，積極構建現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)體系、生產(chǎn)體系、經(jīng)營體系，使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)成為重要的產(chǎn)業(yè)支撐。這些都表明溫室產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要性。我國從進口到研發(fā)溫室設施，積累了很多相關經(jīng)驗，溫室總面積獲得大幅增長。但與快速發(fā)展的溫室硬件相比，在溫室環(huán)境調(diào)控方面，大多數(shù)溫室生產(chǎn)還是以人工經(jīng)驗管理為主，對經(jīng)驗的依賴使得溫室生產(chǎn)的作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益偏低。

目前已有的溫室環(huán)境系統(tǒng)建模與控制研究主要集中于連續(xù)系統(tǒng)控制理論，連續(xù)控制執(zhí)行機構的輸入，如通風窗的開啟度。我國溫室環(huán)境控制設備(常見于日光溫室)大多數(shù)為開關型設備，輸入變量只有開啟和關閉兩種狀態(tài)，內(nèi)部環(huán)境是一類由離散事件驅(qū)動的動態(tài)系統(tǒng)，基于連續(xù)輸入信號的建模與控制方法難以適用于溫室系統(tǒng)。實際生產(chǎn)中主要控制方法為Bang-Bang控制，該控制方法控制精度低、超調(diào)量大、經(jīng)濟效益不理想。

為了改善溫室環(huán)境的實際控制效果，少數(shù)學者提出了基于切換思想的溫室環(huán)境系統(tǒng)建模與預測控制方法，這些方法均可在一定程度上優(yōu)化開關控制設備的切換方式，但預測控制性能指標中僅考慮了控制精度，未考慮控制過程中的能量損耗。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明實施例提供一種溫度控制節(jié)能處理方法、裝置及系統(tǒng)。

一方面，本發(fā)明實施例提供一種溫度控制節(jié)能處理方法，包括：

根據(jù)控制設備的種類數(shù)建立對應的多個溫度預測模型；

通過采集到的歷史數(shù)據(jù)對所述溫度預測模型進行模型辨識，確定所述溫度預測模型中各個模型參數(shù)，其中所述歷史數(shù)據(jù)包括室外太陽輻射、室外溫度、室外相對濕度和溫室溫度；

根據(jù)所述溫度預測模型輸出的預測的溫室溫度值與溫室溫度設定值的偏差和所述控制設備開啟的能量損耗，構建二次型性能指標；

獲取當所述二次型性能指標達到最小值時所述控制設備對應的開關組合切換序列，根據(jù)所述開關組合切換序列控制所述控制設備的開關。

另一方面，本發(fā)明實施例提供一種溫度控制節(jié)能處理裝置，包括：

模型建立單元，用于根據(jù)控制設備的種類數(shù)建立對應的多個溫度預測模型；

模型辨識單元，用于通過采集到的歷史數(shù)據(jù)對所述溫度預測模型進行模型辨識，確定所述溫度預測模型中各個模型參數(shù)，其中所述歷史數(shù)據(jù)包括室外太陽輻射、室外溫度、室外相對濕度和溫室溫度，所述模型辨識包括模型結(jié)構辨識和模型參數(shù)辨識；

算法構建單元，用于根據(jù)所述溫度預測模型輸出的預測的溫室溫度值與溫室溫度設定值的偏差和所述控制設備開啟的能量損耗，構建二次型性能指標；