[發(fā)明專利]一種溫室大棚環(huán)境自動控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710065052.0
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106773720A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彩芬
• 申請（專利權(quán)）人: 張彩芬
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種溫室大棚環(huán)境自動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括動作模塊、運(yùn)算模塊、通信模塊和數(shù)據(jù)采集層；

所述采集控制層包括數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)采集模塊用于采集溫室大棚環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理模塊用于采用動態(tài)規(guī)劃加回溯的復(fù)合算法對溫室大棚環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算預(yù)處理；

所述通信模塊用于將預(yù)處理后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到運(yùn)算模塊；

所述運(yùn)算模塊用于通過自我學(xué)習(xí)程序，對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練并對實(shí)際控制做出反饋和干預(yù)；

動作模塊包括遠(yuǎn)程各個(gè)動作單元，用于對數(shù)據(jù)處理分析結(jié)果進(jìn)行具體的控制實(shí)施。

所述自我學(xué)習(xí)程序包括以下程序步驟：

數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理：分別采集溫室大棚所處環(huán)境的溫度、濕度、土壤養(yǎng)分濃度、土壤PH值和農(nóng)作物的反射光譜，然后對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

(1)、建立學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，所述學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型和自學(xué)習(xí)公式為：

x(k)＝f(W¹u(k+1)+W³x_c(k-1))

x_c(k)＝x(k+1)+α*x_c(k)

y(k)＝g(W²x(k+1)+W¹u(k-1))

式中，u(k)為學(xué)習(xí)程序輸入節(jié)點(diǎn)的輸入值，x(k)為學(xué)習(xí)程序運(yùn)算節(jié)點(diǎn)的輸出值，y(k)為學(xué)習(xí)程序輸出節(jié)點(diǎn)的輸出值，x_c(k)為反饋控制節(jié)點(diǎn)的控制變量，W¹、W²、W³分別為學(xué)習(xí)程序的輸入節(jié)點(diǎn)到運(yùn)算節(jié)點(diǎn)、運(yùn)算節(jié)點(diǎn)到輸出節(jié)點(diǎn)、輸出節(jié)點(diǎn)到反饋控制節(jié)點(diǎn)的連接權(quán)值，g()為輸出節(jié)點(diǎn)的傳遞函數(shù)，f()為運(yùn)算節(jié)點(diǎn)的傳遞函數(shù)；α為控制調(diào)節(jié)權(quán)值；k為輸入數(shù)值序號；

(2)、對采集到的溫室大棚環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，得到樣本值；

(3)、初始化學(xué)習(xí)程序權(quán)值，在學(xué)習(xí)程序模型中輸入樣本值；

(4)、計(jì)算輸入節(jié)點(diǎn)、運(yùn)算節(jié)點(diǎn)、輸出節(jié)點(diǎn)和反饋控制節(jié)點(diǎn)的值；

(5)、計(jì)算學(xué)習(xí)程序的函數(shù)誤差并更新學(xué)習(xí)程序的權(quán)值，對學(xué)習(xí)程序進(jìn)行原始訓(xùn)練，完成學(xué)習(xí)程序的自我的學(xué)習(xí)；

(6)、判斷更新后的權(quán)值是否滿足設(shè)定的精度或訓(xùn)練次數(shù)，并通過訓(xùn)練好的學(xué)習(xí)程序模型進(jìn)行實(shí)際環(huán)境控制演練預(yù)測，合格后，進(jìn)行實(shí)際控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室大棚環(huán)境自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊采用工業(yè)以太網(wǎng)或者ZigBee技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室大棚環(huán)境自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動作模塊包括環(huán)境調(diào)整模塊、環(huán)境資料查詢模塊、物料統(tǒng)計(jì)模塊、歷史數(shù)據(jù)查詢模塊、曲線生成模塊和環(huán)境數(shù)據(jù)波動評價(jià)模塊；

所述環(huán)境調(diào)整模塊用于調(diào)用自我學(xué)習(xí)程序計(jì)算溫度、濕度、土壤養(yǎng)分濃度、土壤PH值和農(nóng)作物的反射光譜的反饋值參數(shù)，并下達(dá)各類參數(shù)和指令進(jìn)行遠(yuǎn)程自動控制；

所述環(huán)境資料查詢模塊用于連接數(shù)據(jù)庫查詢最佳配比的溫度、濕度、土壤養(yǎng)分濃度、土壤PH值和農(nóng)作物的反射光譜等參數(shù)；

所述物料統(tǒng)計(jì)模塊用于在一個(gè)植物生長周期內(nèi)對所消耗的物料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；

所述曲線生成模塊用于對大棚中的實(shí)際環(huán)境參數(shù)和最佳環(huán)境參數(shù)進(jìn)行對比曲線顯示；

所述環(huán)境波動評價(jià)模塊用于對實(shí)際環(huán)境參數(shù)調(diào)整的波動變化進(jìn)行分析。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室大棚環(huán)境自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述動作模塊還包括報(bào)警設(shè)置模塊、報(bào)警統(tǒng)計(jì)模塊和報(bào)警日志模塊；所述報(bào)警提示模塊用于對自我學(xué)習(xí)程序的控制動作進(jìn)行控制開始報(bào)警、控制中斷報(bào)警、設(shè)備操作故障報(bào)警以及通訊故障報(bào)警進(jìn)行提示；所述報(bào)警統(tǒng)計(jì)模塊用于對各類報(bào)警信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；所述報(bào)警日志模塊用于對報(bào)警信息進(jìn)行記錄和追蹤。