[發明專利]一種溫室降溫切換控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201710389748.9
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107135854B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 尹晶晶;徐振峰
• 申請（專利權）人: 安徽國防科技職業學院
• 主分類號: A01G9/24
• 分類號: A01G9/24;A01G9/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種溫室降溫切換控制系統及其方法，包括溫室主體、多扇天窗、多個風扇、濕簾、多個交流接觸器、多個驅動電機及控制器；本發明根據室內溫度與設定溫度上下限的關系而設定的切換控制可以保證該溫室降溫系統在不同運行模式之間自動切換，可以滿足溫室不同的降溫需求，且充分利用了自然通風模式來減少溫室降溫能耗。

技術領域

本發明涉及一種溫室環境自動控制系統，尤其涉及一種溫室降溫切換控制系統及其方法。

背景技術

溫室可以為作物提供適宜的小氣候環境，因此許多溫室可以實現全年生產，并獲得較高的作物產量。溫室在獲得高產量的同時，也消耗很大的能量。寒冷地區的溫室能耗主要用于加熱；而亞熱帶和熱帶地區的溫室能耗主要用于降溫。中國南方地處亞熱帶地區，在一年大部分時間中溫室都需要降溫操作。溫室內通常安裝有多種降溫設備，如天窗、風扇、濕簾、噴霧器和遮陽網等。如果這些設備可以連續調節，那么可以采用許多成熟的控制方法，例如PID控制、魯棒控制、前饋-反饋控制、自適應控制、模糊控制、模型預測控制等方法。但受建設成本及管理水平等因素的限制，中國溫室中的執行設備大多數為開關型設備，且沒有控制機構的位置反饋，因此無法實現控制量的連續調節。此時，許多傳統控制方法則難以使用。

根據執行器的開關特性，可以把溫室降溫系統分為不同的降溫模式，例如自然通風、機械通風等。除了濕簾-風機降溫模式，有時自然通風、機械通風也能夠滿足降溫要求。這意味著有多種降溫方式可供選擇。但對于種植戶來說，選擇哪種降溫方式以及何時選擇這種降溫方式，并非易事。在實際中，種植戶通常是憑經驗、手動實現不同降溫方式切換，但這不能保證溫室運行在能耗最優狀態，而且也是非常費力的。因此有必要研究不同降溫方式之間的節能自動切換控制策略。考慮到在溫室系統中，既有連續變化的物理量，例如溫室空氣溫度以及室外環境因子，又有執行設備的開關量，因此可以把溫室系統看作是一個混雜系統。

我國南方地區的溫室在一年大部分時間內都需要降溫操作。僅安裝有天窗或側窗的溫室無法滿足溫室在夏季相當長時間內的降溫要求。如果安裝多種降溫設備，如天窗、風扇、濕簾等。由于溫室建設費用以及管理水平等原因，室內執行設備多采用開關驅動方式。對于種植戶來說，如何協調這些降溫設備，是一件困難的事情。眾多的開關控制信號導致基于傳統自動控制理論和現代控制理論而設計的控制方法無法使用。至今許多種植戶仍是憑經驗，根據室外環境條件手動切換不同的降溫設備，但這是非常費力的。有時為了避免手動切換，種植戶只使用風扇來調控室內溫度，即僅使用機械通風這一種降溫方式。但是忽略其它降溫方式會導致溫室運行能耗增加，這有悖于溫室建設時安裝多種降溫設備的初衷。有學者提出采用變頻驅動來實現設備的連續調節，從而可以采用先進的控制方法。但增加變頻驅動設備會大幅增加溫室建設費用。如何在不改變溫室現有設備以及不增加額外費用的前提下，實現多種開關型執行設備的自動協調控制是目前溫室小氣候環境控制過程所面臨的問題。

發明內容

本發明的目的：提供一種溫室降溫切換控制系統及其方法，能實現了天窗、風扇、濕簾這三種開關型降溫設備的自動協調控制，且簡單易行。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種溫室降溫切換控制系統，包括溫室主體、多扇天窗、多個風扇、濕簾、多個交流接觸器、多個驅動電機及控制器；所述的多扇天窗分別間隔安裝在所述的溫室主體的頂部，所述的多個風扇分別間隔安裝在所述的溫室主體的南側端面上，所述的濕簾安裝在所述的溫室主體的北側端面上；所述的控制器的一端分別與所述的多個交流接觸器的一端連接，所述的多個交流接觸器的另一端分別與所述的多個驅動電機的一端對應連接，所述的多個驅動電機分別與所述的多扇天窗對應連接，所述的多扇天窗分別通過所述的多個驅動電機開合。

一種溫室降溫切換控制系統及其方法，所述的溫室主體內的溫度記為T_in，所述的溫室主體內的溫度上限設定值記為T_h，所述的溫室主體內的溫度下限設定值記為T_l；對于機械通風和濕簾-風扇降溫來說，停止閾值均記為T_stop；該方法至少包括如下步驟：