[发明专利]作物调控模型驱动的智慧温室系统调控方法

说明书

本发明涉及作物调控模型驱动的智慧温室系统调控方法，属于温室控制系统技术领域。本发明根据作物内在生长发育的机理参数的要求和作物产量、经济及品质需求，确定温室环境因子和矿质营养元素随作物不同的生长阶段变化的互作定量模型，以及不同生长阶段的植保园艺定性模型；采集温室环境因子数据和收集植保过程数据；基于构建的互作定量模型及植保园艺定性模型和温室环境因子数据，驱动温室设施装备和植保人员调控温室环境因子和园艺操作；根据生产过程中的数据和信息调整优化互作定量模型和植保园艺定性模型，进一步应用于生产实践，使整个作物调控系统闭环自治正向优化运行。

技术领域

本发明涉及作物调控模型驱动的智慧温室系统调控方法，属于温室控制系统技术领域。

背景技术

随着大棚种植的发展，通过温室大棚种植作物越来普遍。温室大棚的主要用途是一种可以改变作物生长环境，根据作物生长的最佳生长条件，调节温室气候使之一年四季满足作物生长需要，不受气候和土壤条件的影响，能够避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所，并且能在有限的土地上周年地生产各种不同的蔬菜、鲜花等反季节作物的一种温室设施。

但是温室大棚内的作物，在不同的生长阶段所需的生成环境是不同的，例如在作物的发芽期、幼苗期、开花期和结果期，对温室大棚内的温度、湿度、光照强度及二氧化碳浓度等的需求都不同。因此，现有温室系统在作物不同生长阶段，需要种植专家根据作物的每个生长阶段，手动调整温室的温度、湿度和光照的环境等环境参数，从而保证作物在适宜的环境中良好生长。但是这种方式在作物的不同生长阶段，都需要人工干预来保证系统功能正常，只实现了半自动化。另外，传统的温室控制系统通常采用单因子控制，控制方式相对简单，但忽视了环境因子间的相互作用，调节某一环境因子时不考虑其他因子的变化和影响。如控制温度时不考虑湿度变化对温度的影响，并且一般只控制单个温度调节机构，不考虑其他执行机构动作对温度的影响，这样单因子控制难以保证多输入多输出的温室大棚控制系统有良好的控制效果。

发明内容

本发明提出了一种作物调控模型驱动的智慧温室系统调控方法，通过通过设定期望的作物产量、品质、经济价值反推出作物生长发育过程中各阶段所需的温室环境因子数据和园艺操作要求，并以记录的番茄植株数据以及管理数据和采集的温室环境因子数据，通过反馈迭代学习控制算法持续优化作物调控模型，使整个作物调控系统闭环自治正向优化运行。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种作物调控模型驱动的智慧温室系统调控方法，包括下列步骤：

步骤一：根据作物内在生长发育的机理参数的要求和作物产量、经济及品质需求，确定温室环境因子和矿质营养元素随作物不同的生长阶段变化的互作定量模型，以及不同生长阶段的植保园艺定性模型，并基于互作定量模型和植保园艺定型模型构建控制器；

步骤二：采集温室环境因子数据和收集植保过程数据，并将温室环境因子数据和收集到的植保过程数据输入给控制器；

步骤三：基于步骤一中构建的互作定量模型及植保园艺定性模型和步骤二中的温室环境因子数据，控制器发出指令驱动温室设施装备或植保人员调控温室环境因子或园艺操作；

步骤四：控制器根据生产过程中采集的数据和信息持续调整优化步骤一中的互作定量模型和植保园艺定性模型，进一步应用于生产实践，并迭代反馈，形成闭环的种植大系统。

本发明把封闭温室种植的作物、各温室内环境因子、温室设施装备和植保人员看作一个有机统一的种植大系统，把整个种植过程看作该大系统的过程控制，其控制器是基于互作定量模型和植保园艺定型模型构建，温室环境因子和植保过程数据由各温室内环境传感器组或温室外环境气象站采集，并将温室环境因子和植保过程数据作为系统控制器的输入，控制器发出指令以驱动系统温室设施装备和植保人员，控制器基于互作定量模型和植保园艺定型模型，可根据生产过程中的采集到的数据和信息持续调整优化。