一种温室调控优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及温度控制或调节系统，特别涉及一种温室调控优化方法。
【背景技术】
[0002] 在传统温室生产过程中，温室环境因子的设定基本依据经验，通过观察不同天气 状况及作物生长情况得出作物生长的适宜环境，以及不适合作物生长的上、下限温度。这种 依靠经验对温室进行调节的方式，运行虽然还算良好，但从效益上来讲，并不让人满意，有 非常大的改进空间。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种温室调控优化方法，其使用 方便、能够有效降低现有调控的运行成本。
[0004] 本发明所采用的技术方案是：一种温室调控优化方法，其特征在于：包括如下步 骤：
[0005] 根据种植的植物的类别，预置与该植物对应的植物生长的极限温度的下限值和上 限值；
[0006] 在满足上述植物生长的极限温度的情况下，将一天中对温室温度的调整分成三个 阶段，第一阶段为光照较强的白天，以光和最优为原则调解温室内温度;第二阶段为温度较 低的后半夜，以成本最优为原则调节温室内温度;在第三阶段为上半夜，以积温补偿为原则 调节温室内温度。
[0007] 所述的以光和最优为原则调解温室内温度的步骤，具体包括：
[0008] 获取植物的光和作用函数；
[0009] 依据上述函数获取光和速率最快时的温度和光照强度，该温度和光照强度为植物 生长状态的最佳条件，上述温度值作为第一阶段温度设定值；
[0010] 对温室内环境温度进行调节，使温室内温度在极限温度的下限值以上、上限值以 下、上述第一阶段温度设定值的偏移范围以内波动。
[0011] 所述的以成本最优为原则调节温室内温度的步骤，具体包括：
[0012] 首先建立调控成本模型，获取设备调控成本：
[0013]
A.
[0014] 式中，p为总调控成：Φ
I第一类开关型执行机构运行成本，h表示机构状 态，0表示未执行状态，1表示执行状在
为第二类持续型执行机构运行成本，ki表示 机构状态，0表示未执行状态，1表示执行状态，t第二类执行机构实际运行时间；
[0015] 再以作物生长模型函数与调控成本效果模型函数为基础，建立调控效益模型：
[0016]
[0017]式中，Rmax为最优投入产出比；f(T，L)为光合函数;T表示，L表示，P为成本，t为，to 为；
[0018]获取第二阶段的温度设定值：
[0019] 当光合函数对温度的导数值与调控成本模型对温度的导数值相等时的温度值作 为温度设定值；
[0020] 对温室内环境温度进行调节，使温室内温度在极限温度的下限值以上、上限值以 下、上述第二温度设定值的偏移范围以内波动。
[0021 ]积温补偿的步骤，具体包括：
[0022] 获取作物生长期需要的总积温值；
[0023] 根据总积温值及预计上市时间计算植物生长一天所需要的积温值；
[0024]获取谁对那个温度值：
[0025]由作物每天需要的积温值，减去光合最优阶段已积累的积温值，该差值即为第三 阶段的温度设定值；
[0026] 对温室内环境温度进行调节，使温室内温度在极限温度的下限值以上、上限值以 下、上述第三阶段温度设定值的偏移范围以内波动。
[0027] 对温室内环境温度进行调节，使温室内温度在极限温度的下限值以上、上限值以 下、温度设定值的偏移范围以内波动的步骤，包括以下调节：
[0028] 第一种情况：当冬季外界温度低于极限温度的下限值，当夜晚维持温室温度在极 限温度下限值以上时，进行保温处理，减少内外热交换，当温度低于极限温度下限值时，进 行加热处理，在加热温度达到温度设定值的偏移范围下限时，加热设备停止运行，随着内外 热交换，室内温度会缓慢下降至极限温度的下限值，此时加热设备再次开启，温度保持在极 限温度的下限值与温度设定值的偏移范围下限值以内，加热设备间隔运行；
[0029] 第二种情况：当夏季中午高温、强光照时，温度值高于作物生长上限温度，进行降 温，使温度维持在极限温度的上限值与温度设定值的偏移范围上限值以内；
[0030] 第三种情况：当温度维持在设定值的偏移值范围内，外界温度低于设定值时，在室 内温度低于温度设定值的偏移范围下限时，进行加热，加热至温度设定值的偏移范围上限 时，停止加热，由于内外热交换，温室内温度缓慢下降至温度设定值的偏移范围下限时再次 进行加热，室温在温度设定值的偏移范围内波动，平均温度为设定值;当外界温度高于温度 设定值的偏移范围上限时，进行通风降温操作，温度降至温度设定值的偏移范围下限时停 止通风，温度缓慢回升至温度设定值的偏移范围上限时再次进行通风降温操作。
[0031] 本发明的优点及有益效果是：该温室调控优化方法，使用作物生长模型得出作物 生长速率与环境因子的关系式，利用确定的光照强度下的最佳温度值来代替传统方式依据 经验的大致设定值。建立调控成本模型求出调控设备运行的成本。依据积温理论，将一天的 温度设定值分成三个阶段，代替传统的白天黑夜两种温度设定方法。在光照较强的白天，以 光合最优原则设定温度值;在温度较低的后半夜，以成本最优设定温度值;在温度适中补偿 成本较低的上半夜进行积温补偿。该方法既满足作物光合最优所需的温度值，又有较低的 积温补偿成本，效益较好。
【附图说明】
[0032] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得 其他的附图。
[0033] 图1为本发明温室调控优化方法流程图；
[0034] 图2为本发明温室调控优化方法一天中各阶段的温度示意图；
[0035] 图3为本发明采用温室调控优化方法后与传统调控方法的耗电量对比示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图1~3和【具体实施方式】对本发明作详细说明，以下描述仅作为示范和 解释，并不对本发明作任何形式上的限制。
[0037] 本实施例采用的温室调控优化方法，其流程如图1所示。
[0038] 步骤S101，根据种植的植物的类别，预置与该植物对应的植物生长的极限温度的 下限值和上限值。本实施例中的温室结构为脊高4.5米、檐高2.5米、宽6.8米、长20米。选择 植物为黄瓜。黄瓜在苗圃内长至2至3片真页时移栽到温室内，移栽期为2014年4月上旬。黄 瓜最适宜温度为18°C至30°C，极限温度为下限10°C、上限40°C，整个生长周期需要有效积温 600度-天。
[0039]步骤S102，本实施例将一天二十四小时分成三段:第一阶段为：白天的光合最优阶 段;第二阶段为下半夜的成本最优阶段;第三阶段为上半夜的温度补偿阶段，其各个阶段的 温度如图2所示。各时间段满足以下约束条件：
[0040]对于第一阶段:该阶段为光照强度较强阶段，这一阶段以作物光合作用最优为主。 同样作物生长有一个上限温度，超过这个上限温度也会使作物收到损伤。在夏天中午温度 较高时候超过上限温度时以上限温度为设定值。这个设置方法使作物生长状况最好，效益 最优化，光合最优阶段的温度应满足如下关系式：
[0041 ] Ti=min( t2，tupper); tupper为上限温度;t2为光合作用最优设定值。
[0042] 其中，光和作用最优设定值确定的过程如下：
[0043] 作物生长来源于植物光合作用的积累，植物光合作用强度与植物生长环境息息相 关。植物生长环境温度、光照强度、二氧化碳浓度等因子对光合速率影响很大，其中二氧化 碳浓度一般变化较小而调节难度与成本较大，温度和光照强度变化