基于灰色预测模型的温室温湿度系统建模与控制

温室温湿度系统是一个典型的混杂系统(hybrid system,HS),系统的输入包括环境调控设备的开关状态以及可测不可控的外界环境因子扰动输入,包括太阳辐射、室外温度、室外湿度、风速、风向等。针对温室温湿度系统的这种混杂特性,该文提出一种基于切换系统的温室温湿度系统建模与预测控制方法。首先,分别在天窗开启与关闭状态下采用遗忘因子递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)辨识模型参数,得到系统的2个子系统模型。采用灰色预测GM(1,1)模型预测温室温室度系统中可测不可控的扰动输入。然后,将系统预测控制问题描述为混合整数二次规划问题(mixed integer quadratic problem,MIQP),并通过分支定界法求解。分析了系统在有限时间内的稳定性(finite time stable,FTS)。最后进行了仿真研究,仿真结果表明该文中提出的建模和控制方法是有效的。     

试验温室番茄营养液深液流栽培与研究

[目的]为营养液深液流技术在设施番茄高产优质栽培中的应用提供参考。[方法]以营养液深液流栽培为栽培方式,荷兰“百利”番茄为研究对象,通过温室无土栽培试验确定了适用于该栽培方式的营养液配方。[结果]适宜的营养液温度为22～32℃。营养生长期的适宜营养液浓度为1500～2500μS／cm,结果期的适宜营养液浓度为3000～4000μS／cm。2008年7月12日,对大栽培池中的番茄植株进行了第1次采摘,成熟果32个,挂果12个,成熟果单果重约130g,平均直径约65mm,最大直径约80mm。到2008年10月1日,大栽培池番茄植株累计采摘成熟果162个,挂果43个;其冠层面积约10m2,根茎直径为26．68mm,番茄长势良好。[结论]该试验为各种蔬菜、瓜果的无土栽培提供了新的技术支持。     

无土栽培营养液循环控制系统

该文介绍了营养液循环控制系统的设计和构成，营养液检测控制过程。采用最小二乘拟合的方法建立离子选择电极的测量模型，从而实现温室无土栽培中营养液的在线检测。采用动态矩阵控制算法控制离子浓度，在一定程度上克服了某些不确定干扰的影响，并解决了超调的问题。     

温室盆栽金鱼草生长发育的光温热效应模型

为优化温室盆栽金鱼草光温调控精度,以‘红姬’品种为研究对象,通过不同定植期和密度试验,以辐热积（Product of thermal effectiveness and PAR,TEP）为尺度,建立了温室盆栽金鱼草生长发育的模型,并用独立试验数据检验了模型预测精度。结果表明,模型对萌芽期、展叶期、花蕾期和采收期的时间预测符合度较高,模拟值与实测值基于1：1直线间的决定系数R²为 0.95,回归估计标准误差RMSE分别为 1.3、1.7、2.3和1.8 d,预测精度明显高于以有效积温为尺度的发育模型（RMSE分别为 2.6、2.5、3.9和3.2 d）。模型对株高、茎粗、叶片数、花苞数和干物质量的模拟值与实测值的决定系数R²分别为 0.94、0.92、0.96、0.97和0.91,RMSE分别为6.9 cm、0.4 cm、5.8、2.2和1.27 g·株^-1。该研究建立的模型能够较准确地预测温室盆栽金鱼草各生育期出现时间、植株形态和干物质生产的动态。建立的模型参数少且易获取,且预测精度较高,可为温室金鱼草生产中种植期、种植密度及环境的优化调控提供理论依据和决策支持。     

基于切换控制的温室温湿度控制系统建模与预测控制

为解决温室环境系统的建模与控制问题,该文提出一种基于切换的温室建模方法与预测控制方法,该方法具有结构简单、模犁有效、控制稳定等优点;并以温室实际运行效果为例,说明了文中提出的建模和控制方法的有效性.     

基于物联网的温室智能监控系统设计

根据现代温室监控与管理需求,基于物联网技术框架,设计并实现了一种基于物联网的温室智能监控系统。系统由现场监控子系统、远程监控子系统和数据库3部分组成。采用基于分布式CAN总线的硬件系统实现环境数据的实时采集与设备控制,将分布图法应用于采集系统离异数据的在线检测。为了提高远程监控子系统的响应速度与交互性,采用了基于异步Java Script和XML技术(Ajax)的Web数据交互方式。结合温室环境调控的特点,将基于混杂自动机模型的温室温度系统智能控制算法应用于实际系统,实现了温室环境的自动调控。为保证设备控制的安全性,采用轮询法实现了现场监控子系统和远程监控子系统中设备状态的同步,并将基于Zernike矩的图像识别技术应用于双向型设备的状态检测,实现设备的自动校准。试验表明系统数据传输稳定,环境调控可靠,满足现代温室智能监控的需求。     

温室通风设备状态监测系统设计与试验

根据现代温室监控和管理的需求,基于Android系统开发了温室设备的状态监控模块,采用CAN总线测控系统对温室内外环境数据进行实时采集并对温室环境设备进行控制。基于Android开发的系统软件具有远程监控的功能。根据摄像头提供的实时视频数据,对图帧间差分法和自相关函数法应用于温室风机停转状态的监测以及背景差分法和Canny边缘检测算法应用于温室天窗开度状态的监测进行研究,比较不同算法的实时性和准确性,实现了温室通风设备风机和天窗状态的异常监测。试验表明,系统数据传输稳定、环境调控可靠、视频图像清晰流畅,能够实时可靠地监测设备的运行状态,且操作简单、界面友好,保证了温室通风设备自动控制的安全性,能够满足远程智能监控现代温室的需求。     

基于积温理论的温室温度混杂系统预测控制

温室温度系统作为典型的混杂系统,其输入包括离散的设备控制量以及可测不可控的多个室外环境扰动量。本文针对温室温度混杂系统,建立切换系统模型,基于此模型设计多输入预测控制。首先分别在4种离散状态(保温模式、自然通风模式、强制通风模式、湿帘-风机模式)下确定模型的主相关输入,采用带遗忘因子的递推最小二乘法建立子模型。然后设计预测控制器,利用双周期积温法规划预测控制设定值。求解多输入预测控制量问题为NP-hard问题,采用最优化剪枝法优化搜索。最后在实验温室应用控制算法进行实验,实验结果表明,多输入预测控制算法可以有效调控温室内温度,并且由于积温理论动态规划预测控制设定值,可减少设备的切换次数,降低能耗。     

无线传感器网络在温室环境控制中的应用

无线传感器网络作为传感器、微电子和无线通信三项技术相结合的产物，是一种全新的信息获取和处理技术。基于MSP430单片机和IP-Link1200射频收发器，设计了温湿度无线传感器节点，该节点由太阳能光伏电池供电、功耗低。主节点通过USB口与PC机相联，由PL-2303芯片实现USB口到RS-232串口的转换，无需外接电源，它将数字敏感元件感知的温湿度信息读入已经存在的温室环境控制系统，形成无线传感器控制网络，实现温室环境信息的无线测量与控制。     

现代化温室内大马士革玫瑰引种栽培技术研究

[目的]为探索大马士革玫瑰在合肥地区引种栽培的适应性。[方法]参照原产地的生态环境条件,在现代化温室内对大马士革玫瑰进行了引种栽培,并对其植物学性状、繁殖技术进行了研究。[结果]引种大马士革玫瑰与原产地玫瑰的植物学性状保持一致,病虫害少,盛花期为4月28日到5月15日,且采花量恒定。[结论]新繁殖技术优势明显,可满足规模种植种苗需求。