溫室環(huán)境智能控制關鍵技術研究與開發(fā).pdf

1、我國農(nóng)業(yè)已經(jīng)進入了一個新的歷史發(fā)展階段，發(fā)展工廠化農(nóng)業(yè)，是實現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)從傳統(tǒng)的粗放、低效、資源高消耗型增長方式，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。在國家“十五”科技攻關計劃項目“工廠化農(nóng)業(yè)關鍵技術研究與示范”的子項目“溫室環(huán)境智能控制關鍵技術”的資助下，本文進行了以下研究： 1.設計開發(fā)了具有一定價值的基于現(xiàn)場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)控管理計算機；中間層為

2、溫室智能控制器；底層為智能節(jié)點。系統(tǒng)具有低成本、高可靠性、高擴展能力的特點。 2.設計開發(fā)了溫室智能控制系統(tǒng)軟件(GHICTLS)，該軟件運行于分布式溫室智能控制系統(tǒng)的溫室監(jiān)控管理計算機上?？傮w上負責對全系統(tǒng)的運行進行控制，聯(lián)系各組成部分實行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理。軟件主要功能有：環(huán)境參數(shù)和設備狀態(tài)實時采集與圖形化顯示、歷史數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行日志維護、環(huán)境參數(shù)給定值在線決策、智能控制、圖像采集、手動控制、系統(tǒng)維護以及系統(tǒng)幫助等功能。軟件采用了

3、實時數(shù)據(jù)庫技術、具有自整定和自適應能力的環(huán)境參數(shù)智能控制技術、模型更新技術和雙向監(jiān)控技術。具有可靠性高、功能完善、易于使用的特點。 3.采用系統(tǒng)辨識技術建立了溫室夏季強制通風狀態(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、室外光照強度、室外瞬時風速以及以24小時為周期的時間值。實現(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)絡建立溫室夏季強制通風狀態(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)合的組合訓練法進行網(wǎng)絡訓練以防止過度訓練，提高網(wǎng)絡的泛化能力。結(jié)果顯示，模型具有預測精度高、建模速度快的特點。 5.為了避免“維數(shù)災難”，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)絡模型、T-S模糊邏輯系統(tǒng)模型和自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)(ANFIS)模型，建立了溫室夏季強制通風狀態(tài)下的室內(nèi)溫濕度的非線性自回歸(NARX)模型。 6.研