溫室環(huán)境智能控制關(guān)鍵技術(shù)研究與開(kāi)發(fā).pdf

1、我國(guó)農(nóng)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史發(fā)展階段，發(fā)展工廠化農(nóng)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)的粗放、低效、資源高消耗型增長(zhǎng)方式，向集約、高效、資源節(jié)約、可持續(xù)型生產(chǎn)方式的根本轉(zhuǎn)變的重要途徑。在國(guó)家“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“工廠化農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”的子項(xiàng)目“溫室環(huán)境智能控制關(guān)鍵技術(shù)”的資助下，本文進(jìn)行了以下研究： 1.設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了具有一定價(jià)值的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式溫室智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)為三層結(jié)構(gòu)，頂層為溫室監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)；中間層為

2、溫室智能控制器；底層為智能節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)具有低成本、高可靠性、高擴(kuò)展能力的特點(diǎn)。 2.設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了溫室智能控制系統(tǒng)軟件(GHICTLS)，該軟件運(yùn)行于分布式溫室智能控制系統(tǒng)的溫室監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)上?？傮w上負(fù)責(zé)對(duì)全系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，聯(lián)系各組成部分實(shí)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。軟件主要功能有：環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)采集與圖形化顯示、歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行日志維護(hù)、環(huán)境參數(shù)給定值在線決策、智能控制、圖像采集、手動(dòng)控制、系統(tǒng)維護(hù)以及系統(tǒng)幫助等功能。軟件采用了

3、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、具有自整定和自適應(yīng)能力的環(huán)境參數(shù)智能控制技術(shù)、模型更新技術(shù)和雙向監(jiān)控技術(shù)。具有可靠性高、功能完善、易于使用的特點(diǎn)。 3.采用系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)建立了溫室夏季強(qiáng)制通風(fēng)狀態(tài)下的室內(nèi)溫濕度的線性自回歸(ARX)模型。模型的輸入為溫室內(nèi)外溫度、室內(nèi)外濕度、室外光照強(qiáng)度、室外瞬時(shí)風(fēng)速以及以24小時(shí)為周期的時(shí)間值。實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境參數(shù)的快速建模。 4.采用前向人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立溫室夏季強(qiáng)制通風(fēng)狀態(tài)下的室內(nèi)溫濕度的非線性自回歸(

4、NARX)模型。提出采用正則化方法與提前停止法相結(jié)合的組合訓(xùn)練法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練以防止過(guò)度訓(xùn)練，提高網(wǎng)絡(luò)的泛化能力。結(jié)果顯示，模型具有預(yù)測(cè)精度高、建模速度快的特點(diǎn)。 5.為了避免“維數(shù)災(zāi)難”，采用主成分分析(PCA)方法降低輸入數(shù)目，然后利用降維后的數(shù)據(jù)，分別基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、T-S模糊邏輯系統(tǒng)模型和自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)模型，建立了溫室夏季強(qiáng)制通風(fēng)狀態(tài)下的室內(nèi)溫濕度的非線性自回歸(NARX)模型。 6.研