[發(fā)明專利]一種溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)多目標控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910729527.0
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110531807B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐立鴻;蔚瑞華;陳示捷
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;A01G9/14
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)多目標控制方法，包括以下步驟：1)定性構(gòu)建溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)多目標控制模型；2)對溫室的執(zhí)行機構(gòu)分別設(shè)定獨立的控制方式，對每個執(zhí)行機構(gòu)以主要環(huán)境因子作為閾值進行控制，次要環(huán)境因子對閾值進行輔助修正，實現(xiàn)溫室的環(huán)境控制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有考慮多因子耦合、適用性較廣、邏輯簡單易于實現(xiàn)等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)設(shè)施環(huán)境控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)多目標控制方法。

背景技術(shù)

溫室環(huán)境控制是現(xiàn)代溫室生產(chǎn)過程中的必要部分，現(xiàn)代溫室計算機系統(tǒng)現(xiàn)場檢測、存儲溫室內(nèi)外環(huán)境實時數(shù)據(jù)(溫度、濕度、光照、風速等)，通過溫室控制方法，現(xiàn)場調(diào)控溫室內(nèi)的執(zhí)行機構(gòu)(加熱機構(gòu)、遮陽網(wǎng)、天窗、側(cè)窗、保溫網(wǎng)、濕簾風機等)，實現(xiàn)對溫室內(nèi)部小氣候的控制，營造作物適宜的生長環(huán)境。從而減少人力成本，提高作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。其中，若要實現(xiàn)溫室自動化控制，核心是控制方法。

中國農(nóng)村，特別是城市的農(nóng)業(yè)對自動化需求高。農(nóng)村人口不斷減少，從事農(nóng)業(yè)的勞動力也在減小，并且農(nóng)民綜合素質(zhì)慢慢提高。同時，國外自動化溫室控制造價和運行費用高、維護工作拖延、復(fù)雜難以進行，這對國產(chǎn)化的溫室控制核心技術(shù)提出了要求。同時，溫室硬件設(shè)施在近幾年不斷進步，中國市場對高端玻璃溫室提出了更多的需求，并且溫室內(nèi)的執(zhí)行機構(gòu)也逐漸多樣化。

國內(nèi)通用的一種溫室機構(gòu)自動化控制方法是人工設(shè)定閾值形式，如溫度閾值，從而確定對應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的動作狀態(tài)。這樣的控制方法看似簡單，但是溫室環(huán)境狀態(tài)卻是嚴重耦合的，并且一個執(zhí)行機構(gòu)會同時對溫度、濕度產(chǎn)生雙向的影響，并且會出現(xiàn)多執(zhí)行機構(gòu)的沖突問題。在對比荷蘭、以色列等設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)達國家的溫室控制系統(tǒng)的溫室控制方法，差距明顯，特別是在玻璃溫室的設(shè)計和控制的自動化方面。

因此，介于國內(nèi)溫室的現(xiàn)狀和生產(chǎn)需求，考慮溫室環(huán)境和執(zhí)行機構(gòu)的模型機理，參考設(shè)施園藝的經(jīng)驗，以實用為目標，需要給出一種適宜當前溫室生產(chǎn)的環(huán)境多因子協(xié)調(diào)控制方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)多目標控制方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)多目標控制方法，包括以下步驟：

1)定性構(gòu)建溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)多目標控制模型；

2)對溫室的執(zhí)行機構(gòu)分別設(shè)定獨立的控制方式，對每個執(zhí)行機構(gòu)以主要環(huán)境因子作為閾值進行控制，次要環(huán)境因子對閾值進行輔助修正，實現(xiàn)溫室的環(huán)境控制。

所述的步驟1)中，溫室環(huán)境多因子協(xié)調(diào)多目標控制模型的表達式為：

T(mt,mh,mr,mp)＝α·F(T_set,H_set,R_set,P_set)

+β·G(t_in,h_in,r_in,p_in)+γ·H(t_out,h_out,r_out,p_out,W_rain,Fv,Fd)

其中，T表示采用的執(zhí)行機構(gòu)動作規(guī)則，包括以下參數(shù)：

mt為室內(nèi)溫度，mh為室內(nèi)濕度，mr為室內(nèi)光照，mp為室內(nèi)CO₂濃度；

F為人工設(shè)定溫室環(huán)境控制目標參數(shù)的函數(shù)，包括以下參數(shù)：

T_set為各時段的溫度設(shè)定值，H_set為濕度設(shè)定值，R_set為光照設(shè)定值，P_set為CO₂濃度設(shè)定值；