[發(fā)明專利]一種溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710261551.7
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107045367B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐立鴻;蔚瑞華;蘇遠平;陳岱宗;聶博聞;鄭浩
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

1.一種溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)設(shè)定作物在各個生長時期的期望日平均溫度，并獲得未來七日天氣預(yù)報數(shù)據(jù)；

2)預(yù)估溫室通風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)；

3)根據(jù)步驟1)和步驟2)采用多因子協(xié)調(diào)算法設(shè)定溫室內(nèi)各環(huán)境因子設(shè)定值，所述環(huán)境因子包括溫度、濕度、光照輻射強度和二氧化碳濃度；

4)獲得環(huán)境因子實時值，根據(jù)所述環(huán)境因子設(shè)定值調(diào)控溫室內(nèi)相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)；

所述步驟3)中，對溫度進行設(shè)定的具體過程為：

A1)根據(jù)每周作物所處生長期確定周平均溫度；

A2)根據(jù)期望日平均溫度和天氣預(yù)報數(shù)據(jù)，采用滾動優(yōu)化方式計算未來七日的最優(yōu)日平均溫度，滾動優(yōu)化的頻率為每日一次，滾動優(yōu)化時采用的性能函數(shù)J₁為：

式中，q_tomη_DMFMDM_Har(T_Di)表示第i日的日平均溫度為T_Di時作物產(chǎn)生的經(jīng)濟收入，q_tom表示作物單價，η_DMFM表示果實干重到果實鮮重的轉(zhuǎn)化因子，DM_Har表示收獲的果實干物質(zhì)產(chǎn)量，q_heatQ_heat(T_Di)表示第i日平均溫度為T_Di時的加熱能耗成本，q_heat表示加熱能量的單價，Q_heat表示加熱能耗，

滾動優(yōu)化時采用的約束條件包括七日累積溫度條件和室內(nèi)溫度上下限條件；

A3)采用滾動優(yōu)化方式計算滿足所述最優(yōu)日平均溫度約束下的當(dāng)日小時平均溫度，滾動優(yōu)化的頻率為每小時一次，滾動優(yōu)化時采用的性能函數(shù)J₂為：

式中，T_Hj表示第j小時的小時平均溫度；

滾動優(yōu)化時采用的約束條件日累積溫度條件、室內(nèi)溫度上下限條件、白天平均溫度條件和相鄰小時溫差上限條件。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述作物所處生長期包括苗期、生長期和果期。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，獲取所述作物產(chǎn)生的經(jīng)濟收入時，把作物產(chǎn)量或果實干物質(zhì)等效分布到作物生長的每一生長發(fā)育階段。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述步驟3)中，對二氧化碳濃度進行設(shè)定的具體過程為：

在每個小時內(nèi)，以當(dāng)前的溫度設(shè)定值和天氣預(yù)報數(shù)據(jù)中的光照數(shù)據(jù)為條件，以二氧化碳濃度設(shè)定值為優(yōu)化變量，以最大化控制步的經(jīng)濟效益總和為目標(biāo)，進行優(yōu)化，計算獲得各控制步的二氧化碳濃度設(shè)定值，所述優(yōu)化過程采用的經(jīng)濟效益總和，即性能函數(shù)J₃為：

式中，CO_2,k表示第k個控制步的二氧化碳濃度設(shè)定值，q_tom表示農(nóng)產(chǎn)品單價，η_DMFM表示果實干重到果實鮮重的轉(zhuǎn)化因子，η_PDM表示光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為干物質(zhì)的轉(zhuǎn)化因子，P表示控制周期內(nèi)光合總產(chǎn)量，表示二氧化碳單位，表示二氧化碳釋放量，s表示一個小時內(nèi)控制步總數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述控制步為15分鐘。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述步驟2)中，預(yù)估溫室通風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)具體為：

將天氣預(yù)報數(shù)據(jù)中的溫度值作為室外溫度，將所述室外溫度與結(jié)霜溫度和通風(fēng)溫度進行比較，根據(jù)比較結(jié)果獲得通風(fēng)系統(tǒng)的開啟程度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述步驟4)中，調(diào)控溫室內(nèi)相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)時，以調(diào)控溫室環(huán)境因子間相互協(xié)調(diào)及調(diào)控手段相互協(xié)調(diào)為原則。