[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110550317.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113190059A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雪;王楠;邴塬皓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都長(zhǎng)弓樂(lè)水農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G05D23/20
• 分類(lèi)號(hào): G05D23/20;G06F30/20
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙悅

1.一種基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：作物狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，模型決策算法模塊、控制決策輸出模塊和環(huán)境控制模塊，

所述作物狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集作物狀態(tài)數(shù)據(jù)；

所述模型決策算法模塊，通過(guò)所述作物狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合溫室環(huán)境和能源成本計(jì)算出最佳的溫室環(huán)境控制策略；

所述控制決策輸出模塊，與所述環(huán)境控制模塊對(duì)接，將所述最佳的溫室環(huán)境控制策略轉(zhuǎn)化為具體環(huán)境控制參數(shù)，并將其發(fā)送至環(huán)境控制模塊；

所述環(huán)境控制模塊，用于根據(jù)所述具體環(huán)境控制參數(shù)，對(duì)溫室的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

2.如權(quán)利要求1所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述作物狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊中集成有自動(dòng)采集傳感器接口和人工采集輸入接口，對(duì)于智能溫室采用自動(dòng)采集傳感器接口，對(duì)于非智能溫室采用人工采集輸入接口。

3.如權(quán)利要求1所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模型決策算法模塊對(duì)最佳狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，檢測(cè)所述作物狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊采集的實(shí)測(cè)參數(shù)和最佳狀態(tài)參數(shù)之間的偏差，根據(jù)所述偏差進(jìn)行控制參數(shù)的反饋校正。

4.如權(quán)利要求3所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模型通過(guò)作物所需控制參數(shù)u_crop，計(jì)算出溫室內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可控參數(shù)u，控制參數(shù)通過(guò)經(jīng)濟(jì)函數(shù)，結(jié)合能源成本，進(jìn)行優(yōu)化篩選，選出最佳能源利用率的控制策略進(jìn)行輸出。

5.如權(quán)利要求4所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)濟(jì)函數(shù)為：

其中，J(u(t))為能源成本，t₀是當(dāng)前時(shí)刻，t_f是要實(shí)現(xiàn)控制到的未來(lái)時(shí)刻，L()是能源投入與收益差值計(jì)算模型。

6.如權(quán)利要求5所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述模型決策算法模塊中包括參數(shù)調(diào)節(jié)子模塊，將所述模型決策算法模塊中算法的輸出結(jié)果和所述作物狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，采用所述參數(shù)調(diào)節(jié)子模塊對(duì)所述模型的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

7.如權(quán)利要求3所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制決策輸出模塊將所述模型計(jì)算輸出的作物需求條件，將作物需求條件轉(zhuǎn)換為所述環(huán)境控制模塊能夠控制的環(huán)境控制參數(shù)。

8.如權(quán)利要求2所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，針對(duì)智能溫室，通過(guò)對(duì)接所述環(huán)境控制模塊，對(duì)溫室的所述環(huán)境控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；針對(duì)非智能溫室，將需要調(diào)控的參數(shù)進(jìn)行可視化顯示，由人工根據(jù)顯示結(jié)果對(duì)環(huán)境狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

9.如權(quán)利要求8所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫室的環(huán)境狀態(tài)參數(shù)包括：加溫設(shè)定值、通風(fēng)設(shè)定值、加溫軌道最低管道溫度、植株間加溫管道最低溫度、濕度控制值、能源幕布位置、遮光幕布位置、補(bǔ)光燈開(kāi)閉、CO₂控制值和兩次灌溉之間時(shí)間間隔中的至少一個(gè)。

10.一種基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于作物反饋的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

S1采集作物狀態(tài)數(shù)據(jù)和溫室內(nèi)環(huán)境參數(shù)；

S2通過(guò)所述作物狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合溫室環(huán)境和能源成本計(jì)算出最佳的溫室環(huán)境控制策略；

S3將所述最佳的溫室環(huán)境控制策略轉(zhuǎn)化為具體環(huán)境控制參數(shù)；

S4根據(jù)所述環(huán)境控制參數(shù)對(duì)溫室的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。