[發明專利]一種基于作物反饋的溫室自動控制系統和方法

在審

• 申請號: 202110550317.2
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113190059A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 張雪;王楠;邴塬皓
• 申請（專利權）人: 成都長弓樂水農業科技有限責任公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;G06F30/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙悅

本發明屬于農業信息化技術領域，涉及一種基于作物反饋的溫室自動控制系統和方法，包括：作物狀態數據采集模塊，模型決策算法模塊、控制決策輸出模塊和環境控制模塊，作物狀態數據采集模塊，用于采集作物狀態數據；模型決策算法模塊，通過作物狀態數據，結合溫室環境和能源成本計算出最佳的溫室環境控制策略；控制決策輸出模塊，與環境控制模塊對接，將最佳的溫室環境控制策略轉化為具體環境控制參數，并將其發送至環境控制模塊；環境控制模塊，用于根據具體環境控制參數，對溫室的環境狀態進行調整。其可以根據作物反饋狀態，結合能源成本自動生成溫室管理決策，可以降低對智能溫室操作管理人員的技術要求，能夠更科學的實現溫室管理。

技術領域

本發明涉及一種基于作物反饋的溫室自動控制系統和方法，屬于農業信息化技術領域，特別涉及智能溫室控制技術領域。

背景技術

設施農業是未來農業發展的重點，溫室是設施農業主要類型之一。智能溫室，擁有綜合環境控制系統，利用該系統可以直接調節室內溫、光、水、肥、氣等諸多因素，可以實現全年高產、穩步精細蔬菜、花卉，經濟效益好。其根據溫室大棚內的溫濕度、土壤水分、土壤溫度等傳感器采集到的信息，利用RS485總線將傳感器信息送轉換器，接到上位計算機上進行顯示，報警，查詢。監控中心將收到的采樣數據以表格形式顯示和存儲，然后將其與設定的報警值相比較，若實測值超出設定范圍，則通過屏幕顯示報警或語音報警。越高端的溫室，其控制策略越復雜，對實際管控溫室的操作工人的要求越高。

目前溫室內智能化控制系統，可以集成傳感器數據，根據栽培需求實現環境精準控制，但是根據作物生長狀態，進行實時環境調控策略的調整，仍需要人工來完成，對操作人員要求高。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供了一種基于作物反饋的溫室自動控制系統和方法，其可以根據作物反饋狀態，結合能源成本自動生成溫室管理決策，可以降低對智能溫室操作管理人員的技術要求，能夠更科學的實現溫室管理。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種基于作物反饋的溫室自動控制系統，包括：作物狀態數據采集模塊，模型決策算法模塊、控制決策輸出模塊和環境控制模塊，作物狀態數據采集模塊，用于采集作物狀態數據；模型決策算法模塊，通過作物狀態數據，結合溫室環境和能源成本計算出最佳的溫室環境控制策略；控制決策輸出模塊，與環境控制模塊對接，將最佳的溫室環境控制策略轉化為具體環境控制參數，并將其發送至環境控制模塊；環境控制模塊，用于根據具體環境控制參數，對溫室的環境狀態進行調整。

進一步，作物狀態數據采集模塊中集成有自動采集傳感器接口和人工采集輸入接口，對于智能溫室采用自動采集傳感器接口，對于非智能溫室采用人工采集輸入接口。

進一步，模型決策算法模塊對最佳狀態參數進行設定，檢測作物狀態數據采集模塊采集的實測參數和最佳狀態參數之間的偏差，根據偏差進行控制參數的反饋校正。

進一步，模型通過作物所需控制參數u_crop，計算出溫室內執行機構可控參數u，控制參數通過經濟函數，結合能源成本，進行優化篩選，選出最佳能源利用率的控制策略進行輸出。

進一步，經濟函數為：

其中，J(u(t))為能源成本，t₀是當前時刻，t_f是要實現控制到的未來時刻，L()是能源投入與收益差值計算模型。

進一步，模型決策算法模塊中包括參數調節子模塊，將模型決策算法模塊中算法的輸出結果和作物狀態數據采集模塊的實測值進行比較，根據比較結果，采用參數調節子模塊對模型的參數進行調整。

進一步，控制決策輸出模塊將模型計算輸出的作物需求條件，將作物需求條件轉換為環境控制模塊能夠控制的環境控制參數。