• 花卉温室大棚智能控制系统的难点分析

    发布日期:2017-08-20

    对花卉种植大棚进行控制的难点,主要是由于研究者无法掌握花卉种植大棚其内部环境所具有的独特性。而通过走访大量农业专业人员和种植大棚管理者后,我们再结合他们的理论知识和实践经验后,对花卉大棚它的特点取得了如下结论。

    花卉需要在一定的适宜环境下才可以进行生长。而在我们的研究中不可能将所有的适宜环境指标都一一找出并加以满足。但通过大量的研究与分析,我们发现只有适宜的温湿度、光线照射强度、二氧化碳含量才可以为花卉的茁壮成长提供强有力的保障。而以上提到的这些要素之间又是相辅相成的关系,花卉的生长将会是这些要素综合作用后所取得成果。因此在文中我也将会将以上各要素作为我们主要的控制对象来加以分析和研讨。下图列举各种因素是如何对棚内小气候进行影响的。

    本文和以往的相关研究大的不同点在于,本文中我们将会对多个环境要素进行讨论,并分别为它们设计符合其自身特点的监控系统和执行机构,并通过这些执行系统来调节种植大棚内的环境。上段中我们提到花卉生长是各要素综合作用的成果。那么在此我们就需要先对花卉种植大棚内环境系统的特性进行分析后,才能够制定出为合理的小气候调控方案。下面是我们总结出环境系统具有的如下特性:

    不同于传统温室大棚对单一温室指标的监测和控制,本次课题研究将涉及到4个环境指标及7类环境调节的执行机构,监控系统所管辖的温室数量较多,传统针对单一控制对象的控制方式很难获得理想效果。在制定温室环境控制策略之前,本文要先研究分析温室监控系统的特点,概括起来该系统表现出多输入多输出、非线性、强祸合、大滞后和时变性这些特征。

    其具体表现为:温室内部种植环境长期处于热平衡的混沌状态,同时由于花卉自身生长等活动,使之不能按照传统工程应用的控制方法对其进行业务建模。

    其二,一般花卉种植温室内部面积都较大,其中各区域温度和湿度呈现出是分布不均匀的状态,同时内部各点的状态也都是不同的,其大小依赖于其所在的空间位置和气流的状态等各种因素,其中温室整体结构也对内部温度和湿度起着关键的作用。其三,由于温室环境对于外界所给予的控制作用需要经过一段时间的延长才能有所变化,并不会立即做出反应。其四,温室内部各环境参数之间并不是相互独立存在的,当对环境湿度或环境温度中单一目标进行控制时,将会引起另一个控制参数的变化。另外,温室内部各执行设备动作不会只引起一个因子变化,比方说温室开窗系统运行时,将引起环境温度与环境湿度共同发生改变;雾化加湿系统其主要的作用是增加温室内的环境湿度,但在加湿的同时也会引起环境温度的降低;当采用辅助加热系统来提高环境温度时,同样也会引起环境湿度的降低。因此,温室内部两个重要指标环境温度和环境湿度有着较强祸合性,当环境温度或环境湿度发生改变都会让对方产生相应的影响,它们与温室环境中的其它因子一起构成了一个包含多个变量内容的复杂对象,要对其实现的控制具有较高的难度,需要对系统中多个方面进行有机的配合。


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