CN113985932B - 一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法 - Google Patents

一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法 Download PDF

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Abstract

基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，根据不同结构日光温室采用风口电机和风口开闭装置的特点和作用制定整体解决方案，构建全天候各场景相应运行规则、室内温度预测等模型，依据实际生产需求设定的相关阈值和采集的实时数据，经控制系统计算机进行实时综合分析，生成相应的实时指令控制风口电机调整日光温室风口装置的开启度，实现在自然环境条件允许范围内精准调控室温为主，兼顾阴天适时放风、大风雨雪等紧急事件环境状态时进行相应处置。具有全天候无人值守、温控精准、节省人力资源、防止因突发气象状况造成意外损失、集群控制成本低、运行安全可靠，实用性强等特点，可广泛应用于日光温室各种生产行业。

Description

一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法
技术领域
本发明属智慧农业日光温室机电智能控制技术领域，涉及一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法。
背景技术
随着日光温室设施生产模式在种植养殖农业领域的普及应用，各地依据当地气候特点和行业需求，形成了以单拱式日光温室、双拱式日光温室和连栋式日光温室为主的几种不同结构特征的日光温室。而这些日光温室设施基本都配置了风口装置，以便通过开闭风口实现室内与室外通风，达到调节室内温度、湿度、二氧化碳等生产环境指标的目的。特别是经济型瓜果类种植生产中，日间稳定适宜、夜间循序递减、阴天适时放风的室温环境对日光温室生产具有重要意义。
目前日光温室风口装置控制方式主要有：人工手动拉绳控制方式、人工手动操作电源开关控制风口电机方式、人工手动遥控风口电机方式、智能化控制风口电机方式。通过人工手动控制风口装置的方式完全依据管理人员的操作时间进行控制，繁琐耗时且并不容易实现及时有效的精准温控；现有智能技术装备大多存在智能化程度低、功能单一的现象，直接全部打开风口或者直接全部关闭风口的控制方法，尤其是在北方地区冬季反季节果蔬生产中，容易造成室内温度急剧下降或急剧上升的不良室温环境，或在遭遇大风和雨雪气候环境时容易发生误判而产生开闭风口运行频繁的现象，技术实际应用效果不佳。
发明内容
在充分考虑了现有日光温室风口控制技术的不足、现有几种不同结构日光温室采用风口电机和风口开闭装置的特点和作用、日光温室生产对室温调控的需求、全天候环境状态对日光温室生产产生的影响，进行总结并制定解决方案，利用已有环境监测和控制系统作为平台进行测试验证，构建温控运行规则模型、全天候运行决策模型、全天候运行决策优先执行模型、室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型、计时计数模型，根据实际生产需求设定全天候运行相关临界阈值，通过采集模块采集运行环境实时数据，经控制系统计算机进行综合分析处理，判断全天候运行决策中相应子决策成立或结束、决定优先执行决策顺序和处置措施，并生成相应的实时指令，通过实时控制风口电机运行调整日光温室风口装置的开启度，实现以室温调控为主要目标，兼顾阴天适时放风，以及在遭遇大风、雨雪、室内高低、室内低温的紧急事件环境状态时，适时进行相应处置的目的。为此本发明提供了一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，采用以下技术方案。
一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，包括以下步骤；
步骤S1：构建温控运行规则模型、全天候运行决策模型、全天候运行决策优先执行规则模型、室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型、计时计数模型；
步骤S2：根据日光温室采用的风口电机种类和风口装置特点，通过现场实验方法确认首次开启风口运行时间阈值、单次运行时间阈值；
步骤S3：根据日光温室实际生产需求，设定全天候运行决策相关阈值；
步骤S4：通过采集模块采集实时运行环境数据；
步骤S5：依据所述步骤S1中，所述温控运行规则模型、全天候运行决策模型、全天候运行决策优先执行规则模型设定的决策信息，室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型、计时计数模型测算的实时数据，依据所述步骤S2、步骤S3确认和设定的相关阈值，依据所述步骤S4通过采集模块采集的实时数据，由控制系统计算机进行综合分析，判断全天候运行决策中子决策成立与否、优先执行顺序、执行流程，并生成相应的实时指令，实时控制风口电机运行相应的正转或反转动作而调整日光温室风口装置的开启度，对日光温室进行全天候无人值守的以调控室温为主的智能控制管理。
进一步地讲，步骤S1中，所述温控运行规则模型，是在排除室外雨雪和大风环境状态、因各种因素造成室内高温或室内低温的紧急事件，以及阴天需适时放风的特殊状况外，为了准确调控日光温室室内温度，依据风口电机运行特点而制定的运行的规则模型，作为全天候运行决策模型中温控运行决策成立与否及执行过程的先决条件，具体如下。
设置单次运行时间阈值，分别与实时打开风口运行时间值和实时关闭风口运行时间值形成比较关系，用于通过限制风口电机单次运行时间，相应单次打开或关闭风口装置预设的宽度或角度后停机进入预设的待机稳定状态，调控室内温度。
设置待机稳定时间阈值，用于限制风口电机单次最小待机时间，并与实时待机时间值形成比较关系，作为温控运行决策中3个子决策成立与否的关键节点，当实时待机时间值小于待机稳定时间阈值时，温控运行决策中的首次降温决策、单次降温决策、单次保温决策3个子决策均不成立；用于在此待机稳定期限内通过实时监测室内温度变化，评测上一个运行决策动作的调温效果，为下一个运行动作提供决策依据。
设置首次开启风口时间阈值，与实时打开风口运行时间形成比较关系，是在设置单次运行时间阈值的基础上，用于风口装置实时运行位置在关到位状态时需要打开风口降温，当风口电机实时打开风口运行时间值等于该时间阈值时停机，能在此运行期间经过风口装置的遮掩部位，并打开一个预设的宽度或角度进行通风降温。
进一步地讲，步骤S1中，所述全天候运行决策模型，包含温控运行决策、阴天放风运行决策、紧急事件运行决策3类主决策和相应子决策，分别设定相应运行决策成立与结束、生成相应实时指令时机的判别关系和执行过程，用于根据日光温室生产实际需求和全天候实时运行环境状态，通过执行相应运行决策控制风口电机运行调整风口装置开启度对日光温室生产环境进行适时调控，具体又包括以下步骤。
步骤S101：所述温控运行决策，由首次降温决策、单次降温决策、单次保温决策3个子决策构成，设定由步骤S1中所述室内温度预测模型生成的实时室温预测值，分别与步骤S1中所述全天变量室温阈值换算模型生成的室温上限阈值和室温下限阈值形成比较关系，判断室内温度实时状态，并关联步骤S1所述温控运行规则模型和风口装置实时运行位置状态，分别拟合3个子决策成立与结束、生成相应实时指令时机的判别关系和执行过程，又具体为。
具体地，步骤S101中：所述首次降温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值大于室温上限阈值、并且风口装置实时运行位置是关到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，首次降温决策成立并即刻生成实时指令运行打开风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于首次开启运行时间阈值时，即刻生成实时指令停止打开风口，首次降温决策结束。
具体地，步骤S101中：所述单次降温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值大于室温上限阈值、并且首次降温决策不成立、并且风口装置实时运行位置不是开到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，单次降温决策成立并即刻生成实时指令运行打开风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于单次运行时间阈值时、或者风口装置实时运行位置为开到位状态时，即刻生成实时指令停止打开风口，单次降温决策结束。
具体地，步骤S101中：所述单次保温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值小于室温下限阈值、并且风口装置实时运行位置不是关到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，单次保温决策成立并即刻生成实时指令运行关闭风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于单次运行时间阈值时、或者风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口，单次保温决策结束。
步骤S102：所述阴天放风运行决策的判别关系和执行过程，具体为：若当前时间大于阴天放风最早时间阈值但小于阴天放风放弃时间阈值、并且实时室外光照度值大于阴天放风光照度阈值、并且实时室内测点温度值大于阴天放风室温上限阈值、并且当天打开风口累计次数为0，并且风口装置实时运行位置为关到位状态时，阴天放风运行决策成立，生成实时指令运行打开风口；当风口电机打开风口运行时间值大于等于首次开启风口运行时间阈值时，生成实时指令停止打开风口，控制风口电机停机进入待机状态；当风口电机待机时间等于阴天放风时间阈值、或者实时室温测点值小于阴天放风室温下限值时，生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，生成实时指令停止关闭风口，阴天放风决策结束。
步骤S103：所述紧急事件运行决策，所述紧急事件运行决策，包含大风状态决策、雨雪状态决策、室内高温决策、室内低温决策4个子决策，分别设定4个子决策成立与结束、生成相应实时指令时机的判别关系和执行过程，又具体如下。
具体的，步骤S103中，所述大风状态决策的判别关系和执行过程为：当实时风速大于大风状态风速阈值时判别大风状态成立、并且大风状态成立时的实时持续时间值大于等于大风状态成立延迟确认时间阈值时，大风状态决策成立；当风口装置实时运行位置不是关到位状态时，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口；当实时风速小于大风状态风速阈值时判别大风状态结束、大风状态结束实时持续时间值大于等于大风状态结束延迟确认时间阈值时，大风状态决策结束。
具体的，步骤S103中，当雨雪状态为有时的实时持续时间值大于等于雨雪状态成立延迟确认时间阈值时，雨雪状态决策成立；当风口装置实时运行位置不是关到位时，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口；当雨雪状态为无时的实时持续时间值大于等于雨雪状态结束实时持续时间阈值时，雨雪状态决策结束。
具体的，步骤S103中，所述室内高温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温测点值大于室温高温阈值，并且风口装置实时运行位置不是开到位状态时，室内高温决策成立，即刻生成实时指令运行打开风口；当风口装置实时运行位置为开到位状态时，生成实时指令停止打开风口，室内高温决策结束。
具体地，步骤S103中，所述室内低温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温测点值小于室温低温阈值，并且风口装置实时运行位置不是关到位状态时，室内低温决策成立，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，生成实时指令停止关闭风口，室内低温决策结束。
进一步地讲，步骤S1中，所述全天候运行决策优先执行规则模型，用于根据日光温室全天候温控不同运行环境状态的特点和需求，决定全天候各场景运行决策优先执行顺序及执行措施，具体为；紧急事件运行决策中其中1个子决策成立时紧急事件运行决策成立，全部4个子决策都不成立时紧急事件运行决策结束；紧急事件运行决策中大风状态决策、雨雪状态决策、室内低温决策其中2项或3项决策同时成立时合并执行；紧急事件运行决策中的大风状态决策或雨雪状态决策成立时，正在执行的室内高温决策自动结束；紧急事件运行决策成立时，结束和禁止阴天放风决策和温控运行决策执行，优先执行紧急事件运行决策中成立的子决策；紧急事件运行决策不成立时，执行成立的阴天放风决策，温控运行决策不成立；紧急事件运行决策和阴天放风运行决策都不成立时，执行温控运行决策中成立的子决策；全天候运行决策中子决策都不成立时，保持待机状态。
进一步地讲，步骤S1中，所述室内温度预测模型，用于基于实时室温测点值、设定的循环采集时间阈值、设定的待机稳定时间阈值，通过循环采集实时室温测点值并进行定时测算，超前预测未来一个时间点的实时室温预测值，为温控运行决策提供决策依据，具体为：定义2个历史数据对象，称为近点室温历史值和远点室温历史值；当定时循环采集执行时，先将近点室温历史值的实时数据赋予远点室温历史值，再将实时室温测点值的实时数据赋予近点室温历史值，C2= C1 → C1= C0；然后实时运算室温预测值，算式为，X=(C1－C2)×(S1÷S2) + C0 ；其中：X为实时室温预测值；C1为近点历史室温值；C2为远点历史室温值；S1为待机稳定时间阈值，适宜的预设值为180秒；S2为循环采集时间阈值，适宜的预设值为30秒；C0为实时室温测点值。
进一步地讲，步骤S1中，所述全天变量室温阈值换算模型，用于依据实时获取的当前时间小时值，进而确认全天变量基准阈值中按小时或时区对应预设的，带有时间标记的该时段室温基准阈值为当前全天变量室温基准阈值的实时数值，同时依据设定的上回差阈值和下回差阈值分别进行加减运算，自动生成室温上限阈值和室温下限阈值。
进一步地讲，步骤S1中，所述计时计数模型，用于计算风口电机单次实时打开风口时间值、单次关闭风口实时运行时间值，实时待机稳定时间值，计算当天打开风口次数，当实时风速大于大风状态风速阈值时判定大风状态成立、并计算大风状态成立实时持续时间值，当实时风速小于大风状态风速阈值时判定大风状态结束、并计算大风状态结束实时持续时间值，当雨雪状态为有时计算雨雪状态成立实时持续时间值；当雨雪状态为无时计算雨雪状态结束实时持续时间值，为全天候运行决策提供实时决策依据。
进一步地讲，步骤S2中，所述风口电机，根据日光温室类型和实际采用类型，包括：卷帘机、卷膜机、风窗电机。
进一步地讲，步骤S2中，所述通过现场实验方法确认首次开启风口运行时间阈值、单次运行时间阈值，具体为：风口电机是卷帘机或卷膜机时，预设单次打开或关闭风口装置的宽度，适宜的预设宽度为80-100mm；风口电机是风窗电机时，预设单次打开或关闭的角度，适宜的预设角度为10゜；通过控制风口电机运行该行程并计算所用时间，确认单次运行时间阈值；通过控制风口电机运行，计算从风口装置关到位状态位置开始运行，经过风口装置的遮掩部位并打开风口装置预设宽度所用时间，确认首次开启风口运行时间阈值。
进一步地讲，步骤S3中，设定全天候各场景相关临界阈值，是根据种植作物或养殖畜类的特性、各生长期对室内温度的不同需求、生产季节和地域气候特征，对温控运行决策、阴天放风运行决策、紧急事件运行决策中定义的相应临界阈值数值进行设定，具体包括：全天变量基准阈值、上回差阈值、下回差阈值、室内高温阈值、室内低温阈值、阴天放风最早时间阈值、阴天放弃放风时间阈值、阴天放风室温上限值、阴天放风室温下限值、阴天放风时间阈值、大风状态风速阈值、大风状态成立延迟确认时间阈值、大风状态结束延迟确认时间阈值、雨雪状态成立延迟确认时间阈值、雨雪状态结束延迟确认时间阈值、待机稳定时间阈值、循环采集时间阈值、单次运行时间阈值和首次开启风口运行时间阈值按照采用风口电机类型不同通过现场实验确认并设置，预设单次打开或关闭风口装置有效通风宽度为80-100mm。
进一步地讲，步骤S4中，所述通过采集模块采集实时运行环境数据，具体为：通过光照传感器实时室外光照值、通过雨雪传感器采集雨雪状态有或无、通过风速传感器采集实时风速值、通过温度传感器采集实时室温测点值，通过布设在风口装置开到位位置和关到位位置的限位器、或风口电机内置的开到位和关到位限位模块，采集风口装置实时运行位置是否开到位状态和关到位状态，为全天候运行决策提供直接或间接的决策依据。
进一步地讲，步骤S5中，所述实时指令，是对应控制风口电机正转或反转的运行命令，分别为：运行打开风口、停止打开风口、运行关闭风口、停止关闭风口。
本发明有益效果：
1、通过本发明技术可以对日光温室风口装置进行全天候无人值守的智能室温调控管理，节约人力管理成本，减少因管理不及时造成生产损失，达到增产增效的目的；
2、以本发明中设计构建的温控运行规则模型、室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型所述内容，作为本发明技术核心的风口电机智能控制方法，可在受限自然环境条件下通过智能控制风口电机运行调整风口装置开启度，对日光温室进行全天24小时精准室温调控；
3、通过根据日光温室实际生产需求和区域季节气候环境特点，对本发明中所述的全天候运行决策相关阈值进行调整设定，可满足日光温室不同类别生产对象、不同生长期对室温环境的需求。
附图说明
图1为本发明一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法的总体设计图；
图2本发明温控运行规则模型流程示意图；
图3为本发明温控运行决策中首次降温决策流程示意图；
图4为本发明温控运行决策中单次降温决策流程示意图；
图5为本发明温控运行决策中单次保温决策流程示意图；
图6为本发明阴天放风运行决策流程示意图；
图7为本发明紧急事件运行决策中大风状态决策流程示意图；
图8为本发明紧急事件运行决策中雨雪状态决策流程示意图；
图9为本发明紧急事件运行决策中室内高温决策流程示意图；
图10为本发明紧急事件运行决策中室内低温决策流程示意图；
图11为本发明全天候运行决策优先执行规则模型和实施运行总控流程示意图；
图12为本发明室内温度预测模型流程示意图；
图13为本发明全天变量室温阈值换算模型流程示意图
图14为本发明通过现场实验方法确认首次开启风口运行时间阈值、单次运行时间阈值示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述，应当明确，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，为了更加清楚说明本发明，在以下的具体实施例中描述了众多技术细节，本领域技术人员应当理解，没有其中的某些细节，本发明同样可以实施。另外，为了凸显本发明的发明主旨，涉及一些本领域技术人员所熟知的方法、手段、零部件及其应用等未作详细描述，但是，这并不影响本发明的实施。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：图1， 为本发明提供的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法总体设计示意图，利用已有环境监测和控制系统作为平台进行实施，具体实施包括以下步骤。
步骤S1：构建温控运行规则模型、全天候运行决策模型、全天候运行决策优先执行规则模型、室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型、计时计数模型，包括以下步骤。
图2，步骤S1中所述构建温控运行规则模型，具体为：实时待机时间 ≥ 待机稳定时间阈值时，关联温控运行决策，否则不关联温控运行决策，保持切断温控运行决策中3个子决策成立的进程；单次降温决策成立并执行时，当实时打开风口运行时间 ≥ 单次运行时间阈值时，生成实时指令停止打开风口；首次降温决策成立并执行时，当实时打开风口运行时间 ≥ 首次开启风口运行时间阈值时，生成实时指令停止打开风口；单次保温决策成立并执行时，当实时关闭风口运行时间 ≥ 单次运行时间阈值时，生成实时指令停止关闭风口。
步骤S1中所述构建全天候运行决策模型：包括温控运行决策、阴天放风运行决策、紧急事件运行决策3大类，其中温控运行决策，由首次降温决策、单次降温决策、单次保温决策3个子决策构成，设定由步骤S1中所述室内温度预测模型生成的实时室温预测值，分别与步骤S1中所述全天变量室温阈值换算模型生成的室温上限阈值和室温下限阈值形成比较关系，判断室内温度实时状态，并关联步骤S1所述温控运行规则模型和风口装置实时运行位置状态，分别拟合3个子决策成立与结束、生成相应实时指令时机的判别关系和执行过程；紧急事件运行决策包含4个子决策分别为大风状态决策、雨雪状态决策、室内高温决策、室内低温决策，分别设定决策成立与结束、生成相应实时指令时机的判别关系和执行过程，具体又分别为。
图3，具体地，所述首次降温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值大于室温上限阈值、并且风口装置实时运行位置是关到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，首次降温决策成立并即刻生成实时指令运行打开风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于首次开启运行时间阈值时，即刻生成实时指令停止打开风口，首次降温决策结束。
图4，具体地，所述单次降温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值大于室温上限阈值、并且首次降温决策不成立、并且风口装置实时运行位置不是开到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，单次降温决策成立并即刻生成实时指令运行打开风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于单次运行时间阈值时、或者风口装置实时运行位置为开到位状态时，即刻生成实时指令停止打开风口，单次降温决策结束。
图5，具体地，所述单次保温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值小于室温下限阈值、并且风口装置实时运行位置不是关到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，单次保温决策成立并即刻生成实时指令运行关闭风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于单次运行时间阈值时、或者风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口，单次保温决策结束。
图6，具体地，所述阴天放风运行决策的判别关系和执行过程，具体为：若当前时间大于阴天放风最早时间阈值但小于阴天放风放弃时间阈值、并且实时室外光照度值大于阴天放风光照度阈值、并且实时室内测点温度值大于阴天放风室温上限阈值、并且当天打开风口累计次数为0，并且风口装置实时运行位置为关到位状态时，阴天放风运行决策成立，生成实时指令运行打开风口；当风口电机打开风口运行时间值大于等于首次开启风口运行时间阈值时，生成实时指令停止打开风口，控制风口电机停机进入待机状态；当风口电机待机时间等于阴天放风时间阈值、或者实时室温测点值小于阴天放风室温下限值时，生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，生成实时指令停止关闭风口，阴天放风决策结束。
图7，具体地，所述大风状态决策的判别关系和执行过程为：当实时风速大于大风状态风速阈值时判别大风状态成立、并且大风状态成立时的实时持续时间值大于等于大风状态成立延迟确认时间阈值时，大风状态决策成立；当风口装置实时运行位置不是关到位状态时，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口；当实时风速小于大风状态风速阈值时判别大风状态结束、大风状态结束实时持续时间值大于等于大风状态结束延迟确认时间阈值时，大风状态决策结束。
图8，具体地，所述雨雪状态决策的判别关系和执行过程为：当雨雪状态为有时的实时持续时间值大于等于雨雪状态成立延迟确认时间阈值时，雨雪状态决策成立；当风口装置实时运行位置不是关到位时，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口；当雨雪状态为无时的实时持续时间值大于等于雨雪状态结束实时持续时间阈值时，雨雪状态决策结束。
图9，具体地，所述室内高温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温测点值大于室温高温阈值，并且风口装置实时运行位置不是开到位状态时，室内高温决策成立，即刻生成实时指令运行打开风口；当风口装置实时运行位置为开到位状态时，生成实时指令停止打开风口，室内高温决策结束。
图10，具体地，所述室内低温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温测点值小于室温低温阈值，并且风口装置实时运行位置不是关到位状态时，室内低温决策成立，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，生成实时指令停止关闭风口，室内低温决策结束。
图11，步骤S1中所述全天候运行决策优先执行规则模型，具体为；紧急事件运行决策中其中1个子决策成立时紧急事件运行决策成立，全部4个子决策都不成立时紧急事件运行决策结束；紧急事件运行决策中大风状态决策、雨雪状态决策、室内低温决策其中2项或3项决策同时成立时合并执行；紧急事件运行决策中的大风状态决策或雨雪状态决策成立时，结束和正在执行的室内高温决策自动结束；紧急事件运行决策成立时，结束和禁止阴天放风决策和温控运行决策执行，优先执行紧急事件运行决策中成立的子决策；紧急事件运行决策不成立时，执行成立的阴天放风决策，温控运行决策不成立；紧急事件运行决策和阴天放风运行决策都不成立时，执行温控运行决策中成立的子决策；全天候运行决策中子决策都不成立时，保持待机状态。
图12，步骤S1中所述室内温度预测模型，具体为：定义一个定时器为循环采集定时器 ，设定循环采集时间阈值为30秒，并将其设定为循环采集定时器的设定值，当定时器的当前值等于设定值时复位从0开始重新计时；设定待机稳定时间阈值为180秒，定义2个历史数据对象，称为近点室温历史值和远点室温历史值；当循环采集定时器的当前值等于设定值时复位归零，定时循环采集即刻执行，先将近点室温历史值的实时数据赋予远点室温历史值，再将实时室温测点值的实时数据赋予近点室温历史值，C2= C1 → C1= C0；然后实时运算室温预测值，算式为，X=(C1－C2)×(S1÷S2) + C0 ；其中：X为实时室温预测值，C1为近点历史室温值，C2为远点历史室温值，S1为待机稳定时间阈值， S2为循环采集时间阈值，C0为实时室温测点值。
图13，步骤S1中所述全天变量室温阈值换算模型，用于依据实时获取的当前时间小时值，进而获取设定的全天变量基准阈值中按小时对应设置的，带有时间标记的该时段室温基准阈值作为当前全天变量室温基准阈值的实时数值，同步依据设定的上回差阈值和下回差阈值分别进行加减运算，自动生成室温上限阈值和室温下限阈值；例如：设定上回差阈值为1℃、下回差阈值为2℃；全天变量基准阈值设定为，若当前时间小时值等于9时的全天变量基准阈值为25℃…若当前时间小时值等于20时的全天变量基准阈值为18℃…，那么，当获取的当前时间小时值为9时，全天变量基准阈值的实时数值即为25℃、室温上限值为26℃、室温下限值为23℃；当获取的当前时间小时值为20时，全天变量基准阈值的实时数值即为18℃、室温上限值为19℃、室温下限值为16℃。
步骤S1中所述计时计数模型，具体为：计算当天打开风口累计次数，从大于0时开始计算每次累计加1 ，直至午夜0时清0，该数据对象是阴天放风运行决策的逻辑数据对象之一；计算打开风口运行时间，当风口电机运行打开风口时，从0开始计时，当风口电机停止运行时清0；计算实时待机时间，当风口电机停机时从0开始计时，当风口电机运行打开或者关闭风口时清0。计算大风状态成立实时持续时间，当实时风速大于等于大风状态风速阈值时开始从0计时，当实时风速小于大风状态风速阈值时清0；计算大风状态结束实时持续时间，当实时风速小于大风状态风速阈值时开始从0计时，当实时风速大于等于大风状态风速阈值时清0；计算雨雪状态成立实时持续时间，当雨雪状态为有时从0开始计时，当雨雪状态为无时清0；计算雨雪结束实时持续时间，当雨雪状态为无时开始从0计时，当雨雪状态为有时清0。
图14，步骤S2：根据日光温室采用的风口电机种类和风口装置特点，通过现场实验方法确认首次开启风口运行时间阈值、单次运行时间阈值，本实施例日光温室为双拱式单层棚膜蔬菜生产日光温室，风口电机采用3.5A-DC24v卷膜机、功率80W、输出转速3.8rpm、扭矩60N.m；风口装置采用长60米DN25镀锌管卷轴和棚膜，风口装置总行程1.2m，其中遮掩搭接宽度250mm，预设单次打开或关闭风口宽度为80mm；通过控制风口电机运行该行程并计算所用时间，确认单次运行时间阈值；通过控制风口电机运行，计算从风口装置关到位状态位置开始运行，经过风口装置的遮掩部位并打开风口装置预设宽度所用时间，确认首次开启风口运行时间阈值经实验确认单次运行时间阈值为10秒、首次开启风口运行时间阈值为32秒。
步骤S3：根据日光温室实际生产需求，设定全天候运行决策相关阈值，根据种植作物或养殖畜类的特性、各生长期对室内温度的不同需求、生产季节和地域气候特征，对温控运行决策、阴天放风运行决策、紧急事件运行决策中定义的相应临界阈值数值进行设定，以华北地区早春种植茄果类为例设置全天候临界阈值参考数值：全天变量基准阈值，7:00-12:00时设置范围26-30℃，13:00-19:00时设置30→24℃递减，20:00-0:00时23→18℃递减，1:00-6:00时17→14℃递减；上回差阈值及下回差阈值均为1℃；室内高温阈值为35℃；室内低温阈值为12℃；阴天放风最早时间阈值为10:00时；阴天放弃放风时间阈值为14:00时；阴天放风室温上限值为18℃；阴天放风室温下限值范围16℃；阴天放风时间阈值范围10分钟；大风状态风速阈值范围8-10m/s；大风状态成立延迟确认时间阈值范围5秒；大风状态结束延迟确认时间阈值范围60秒；雨雪状态成立延迟确认时间阈值范围120秒；雨雪状态结束延迟确认时间阈值范围240秒；待机稳定时间阈值范围180-240秒；循环采集时间阈值范围30-60秒；设定已经实验确认的单次运行时间阈值和首次开启风口时间阈值。
步骤S4：通过采集模块采集实时运行环境数据，通过485总线将RS485型室外光照传感器、风速传感器、雨雪传感器和室内温度传感器接入控制系统计算机，采集实时光照度值、实时风速值、实时雨雪状态、实时室温测点值；将风口装置的开关量型开到位限位器和关到位限位器分别电性连接控制系统的开关量采集模块，采集风口装置实时运行位置状态。
步骤S5：依据所述步骤S1中，所述温控运行规则模型、全天候运行决策模型、全天候运行决策优先执行规则模型设定的决策信息，室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型、计时计数模型测算的实时数据，依据所述步骤S2、步骤S3确认和设定的相关阈值，依据所述步骤S4通过采集模块采集的实时数据，由控制系统计算机进行综合分析，判断全天候运行决策中子决策成立与否、优先执行顺序、执行流程，并生成相应的实时指令，实时控制风口电机运行相应的正转或反转动作而调整日光温室风口装置的开启度，对日光温室进行全天候无人值守的以调控室温为主的智能控制管理。
为进一步阐明本发明的决策过程，结合图11做进一步的具体说明。
步骤100，构建温控运行规则模型、室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型、计时计数模型块、全天候运行决策模型、全天候运行决策优先执行模型，采集运行环境数据，设置全天候运行决策相关阈值。
步骤200，由已有环境监测和控制系统计算机，依据步骤100提供决策信息和实时数据，进行综合分析判断。
步骤300，首先判断紧急事件运行决策中是否有子决策项成立，若有成立项则判断紧急事件运行决策成立，即刻转至步骤400，若紧急事件运行决策中子决策没有成立项，即刻转至步骤500。
步骤400，紧急事件运行决策成立时，结束和禁止阴天放风运行决策和温控运行决策执行，然后即刻转至步骤310。
步骤310，判断紧急事件决策中大风状态决策、雨雪状态决策、室内低温决策是否有成立项，若有成立项即刻转至步骤320；若无成立项则即刻转至步骤330。
步骤320，决定执行紧急事件决策中成立的大风状态决策、雨雪状态决策、室内低温决策，其中一项决策成立时单独执行，两项或三项决策成立时合并执行，即刻转至步骤700。
步骤330，判断紧急事件运行决策中室内高温决策是否成立，若成立即转至340，若不成立则判别紧急事件运行决策不成立，即刻转至步骤500。
步骤340，决定执行紧急事件运行决策中成立的室内高温决策，即刻转至步骤700。
步骤500，判断阴天放风运行决策是否成立，若成立即转至步骤510，若不成立则转至步骤600。
步骤510，决定执行阴天放风运行决策，即刻转至步骤700。
步骤600，判断温控运行决策中子决策是否有成立项，若有成立项即刻转至步骤610，若没有成立项则返回步骤200等待系统判断。
步骤610，决定执行温控运行决策中成立的子决策，即刻转至步骤700。
步骤700，依据当前决定执行的全天候运行决策中成立的子决策项，生成相应实时指令，由控制系统执行结构控制风口电机运行相应动作调整风口装置开启度，直至当前决策结束。
步骤800，若全天候运行决策中子决策全部不成立时，保持待机状态。

Claims (23)

1.一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤S1：构建温控运行规则模型、全天候运行决策模型、全天候运行决策优先执行规则模型、室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型、计时计数模型；
步骤S2：根据日光温室采用的风口电机种类和风口装置特点，通过现场实验方法确认首次开启风口运行时间阈值、单次运行时间阈值；
步骤S3：根据日光温室实际生产需求，设定全天候运行决策相关阈值；
步骤S4：通过采集模块采集实时运行环境数据；
步骤S5：依据所述步骤S1中，所述温控运行规则模型、全天候运行决策模型、全天候运行决策优先执行规则模型设定的决策信息，室内温度预测模型、全天变量室温阈值换算模型、计时计数模型测算的实时数据，依据所述步骤S2、步骤S3确认和设定的相关阈值，依据所述步骤S4通过采集模块采集的实时数据，由控制系统计算机进行综合分析，判断全天候运行决策中子决策成立与否、优先执行顺序、执行流程，并生成相应的实时指令，实时控制风口电机运行相应的正转或反转动作而调整日光温室风口装置的开启度，对日光温室进行全天候无人值守的以调控室温为主的智能控制管理。
2.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述风口电机，包括：卷帘机、卷膜机、风窗电机，具体为：采用通过驱动卷轴用于同时卷起或放下日光温室保温帘和风口棚膜，调整风口开启度的卷帘机；采用通过驱动卷轴卷起或放下棚膜调整风口开启度的卷膜机；采用通过驱动齿轨系统调整通风窗扇开启度的风窗电机。
3.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述温控运行规则模型，是在排除室外雨雪和大风环境状态、因各种因素造成室内高温或室内低温的紧急事件，以及阴天需适时放风的特殊状况外，为了准确调控日光温室室内温度，依据风口电机运行特点而制定的运行的规则，作为全天候运行决策模型中温控运行决策成立与否及执行过程的先决条件，制定的运行规则和意义具体为：
设置单次运行时间阈值，分别与实时打开风口运行时间值和实时关闭风口运行时间值形成比较关系，用于通过限制风口电机单次运行时间，相应单次打开或关闭风口装置预设的宽度或角度后停机进入预设的待机稳定状态，调控室内温度；
设置待机稳定时间阈值，用于限制风口电机单次最小待机时间，并与实时待机时间值形成比较关系，作为温控运行决策中3个子决策成立与否的关键节点，当实时待机时间值小于待机稳定时间阈值时，温控运行决策中的首次降温决策、单次降温决策、单次保温决策3个子决策均不成立；用于在此待机稳定期限内通过实时监测室内温度变化，评测上一个运行决策动作的调温效果，为下一个运行动作提供决策依据；
设置首次开启风口时间阈值，与实时打开风口运行时间形成比较关系，是在设置单次运行时间阈值的基础上，用于风口装置实时运行位置在关到位状态时需要打开风口降温，当风口电机实时打开风口运行时间值等于该时间阈值时停机，能在此运行期间经过风口装置的遮掩部位，并打开一个预设的宽度或角度进行通风降温。
4.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述全天候运行决策模型，包含温控运行决策、阴天放风运行决策、紧急事件运行决策3类主决策和相应子决策，分别设定相应运行决策成立与结束、生成相应实时指令时机的判别关系和执行过程，用于根据日光温室生产实际需求和全天候实时运行环境状态，通过执行相应运行决策控制风口电机运行调整风口装置开启度对日光温室生产环境进行适时调控。
5.根据权利要求4所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述温控运行决策，由首次降温决策、单次降温决策、单次保温决策3个子决策构成，设定由步骤S1中所述室内温度预测模型生成的实时室温预测值，分别与步骤S1中所述全天变量室温阈值换算模型生成的室温上限阈值和室温下限阈值形成比较关系，判断室内温度实时状态，并关联步骤S1所述温控运行规则模型和风口装置实时运行位置状态，分别拟合3个子决策成立与结束、生成相应实时指令时机的判别关系和执行过程。
6.根据权利要求5所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述首次降温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值大于室温上限阈值、并且风口装置实时运行位置是关到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，首次降温决策成立并即刻生成实时指令运行打开风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于首次开启运行时间阈值时，即刻生成实时指令停止打开风口，首次降温决策结束。
7.根据权利要求5所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述单次降温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值大于室温上限阈值、并且首次降温决策不成立、并且风口装置实时运行位置不是开到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，单次降温决策成立并即刻生成实时指令运行打开风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于单次运行时间阈值时、或者风口装置实时运行位置为开到位状态时，即刻生成实时指令停止打开风口，单次降温决策结束。
8.根据权利要求5所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述单次保温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温预测值小于室温下限阈值、并且风口装置实时运行位置不是关到位状态时，关联温控运行规则模型当实时待机时间值大于等于待机稳定时间阈值时，单次保温决策成立并即刻生成实时指令运行关闭风口；关联温控运行规则模型当实时打开风口运行时间值大于等于单次运行时间阈值时、或者风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口，单次保温决策结束。
9.根据权利要求4所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述阴天放风运行决策的判别关系和执行过程，具体为：若当前时间大于阴天放风最早时间阈值但小于阴天放风放弃时间阈值、并且实时室外光照度值大于阴天放风光照度阈值、并且实时室内测点温度值大于阴天放风室温上限阈值、并且当天打开风口累计次数为0，并且风口装置实时运行位置为关到位状态时，阴天放风运行决策成立，生成实时指令运行打开风口；当风口电机打开风口运行时间值大于等于首次开启风口运行时间阈值时，生成实时指令停止打开风口，控制风口电机停机进入待机状态；当风口电机待机时间等于阴天放风时间阈值、或者实时室温测点值小于阴天放风室温下限值时，生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，生成实时指令停止关闭风口，阴天放风决策结束。
10.根据权利要求4所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述紧急事件运行决策，包含大风状态决策、雨雪状态决策、室内高温决策、室内低温决策4个子决策，分别设定4个子决策成立与结束、生成相应实时指令时机的判别关系和执行过程。
11.根据权利要求10所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述大风状态决策的判别关系和执行过程为：当实时风速大于大风状态风速阈值时判别大风状态成立、并且大风状态成立时的实时持续时间值大于等于大风状态成立延迟确认时间阈值时，大风状态决策成立；当风口装置实时运行位置不是关到位状态时，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口；当实时风速小于大风状态风速阈值时判别大风状态结束、大风状态结束实时持续时间值大于等于大风状态结束延迟确认时间阈值时，大风状态决策结束。
12.根据权利要求10所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述大风状态决策的判别关系和执行过程为：当雨雪状态为有时的实时持续时间值大于等于雨雪状态成立延迟确认时间阈值时，雨雪状态决策成立；当风口装置实时运行位置不是关到位时，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，即刻生成实时指令停止关闭风口；当雨雪状态为无时的实时持续时间值大于等于雨雪状态结束实时持续时间阈值时，雨雪状态决策结束。
13.根据权利要求10所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述室内高温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温测点值大于室温高温阈值，并且风口装置实时运行位置不是开到位状态时，室内高温决策成立，即刻生成实时指令运行打开风口；当风口装置实时运行位置为开到位状态时，生成实时指令停止打开风口，室内高温决策结束。
14.根据权利要求10所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述室内低温决策的判别关系和执行过程为：当实时室温测点值小于室温低温阈值，并且风口装置实时运行位置不是关到位状态时，室内低温决策成立，即刻生成实时指令运行关闭风口；当风口装置实时运行位置为关到位状态时，生成实时指令停止关闭风口，室内低温决策结束。
15.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述全天候运行决策优先执行规则模型，用于根据日光温室全天候温控不同运行环境状态的特点和需求，决定全天候各场景运行决策优先执行顺序及执行措施，具体为；紧急事件运行决策中其中1个子决策成立时紧急事件运行决策成立，全部4个子决策都不成立时紧急事件运行决策结束；紧急事件运行决策中大风状态决策、雨雪状态决策、室内低温决策其中2项或3项决策同时成立时合并执行；紧急事件运行决策中的大风状态决策或雨雪状态决策成立时，正在执行的室内高温决策自动结束；紧急事件运行决策成立时，结束和禁止阴天放风决策和温控运行决策执行，优先执行紧急事件运行决策中成立的子决策；紧急事件运行决策不成立时，执行成立的阴天放风决策，温控运行决策不成立；紧急事件运行决策和阴天放风运行决策都不成立时，执行温控运行决策中成立的子决策；全天候运行决策中子决策都不成立时，保持待机状态。
16.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述室内温度预测模型，用于基于实时室温测点值、设定的循环采集时间阈值、设定的待机稳定时间阈值，通过循环采集实时室温测点值并进行定时测算，超前预测未来一个时间点的实时室温预测值，为温控运行决策提供决策依据，具体为：定义2个历史数据对象，称为近点室温历史值和远点室温历史值；当定时循环采集执行时，先将近点室温历史值的实时数据赋予远点室温历史值，再将实时室温测点值的实时数据赋予近点室温历史值，C2= C1 → C1= C0；然后实时运算室温预测值，算式为，X=(C1－C2)×(S1÷S2) +C0 ；其中：X为实时室温预测值；C1为近点历史室温值；C2为远点历史室温值；S1为待机稳定时间阈值，适宜的预设值为180秒；S2为循环采集时间阈值，适宜的预设值为30秒；C0为实时室温测点值。
17.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述全天变量室温阈值换算模型，用于依据实时获取的当前时间小时值，进而确认全天变量基准阈值中按小时或时区对应预设的，带有时间标记的预设数值为当前全天变量室温基准阈值的实时数值，同时依据设定的上回差阈值和下回差阈值分别进行加减运算，自动生成室温上限阈值和室温下限阈值。
18.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述计时计数模型，用于计算风口电机单次实时打开风口时间值、单次关闭风口实时运行时间值，实时待机稳定时间值，计算当天打开风口次数，当实时风速大于大风状态风速阈值时判定大风状态成立、并计算大风状态成立实时持续时间值，当实时风速小于大风状态风速阈值时判定大风状态结束、并计算大风状态结束实时持续时间值，当雨雪状态为有时计算雨雪状态成立实时持续时间值；当雨雪状态为无时计算雨雪状态结束实时持续时间值，为全天候运行决策提供实时决策依据。
19.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述通过现场实验方法确认首次开启风口运行时间阈值、单次运行时间阈值，具体为：风口电机是卷帘机或卷膜机时，预设单次打开或关闭风口装置的宽度，适宜的预设宽度为80-100mm；风口电机是风窗电机时，预设单次打开或关闭的角度，适宜的预设角度为10゜；通过控制风口电机将风口开启运行至预设的宽度或角度，并计算所用时间，确认单次运行时间阈值；通过控制风口电机运行，计算从风口装置实时运行位置为关到位状态时开始运行，经过风口装置的遮掩部位并打开风口装置预设宽度所用时间，确认首次开启风口运行时间阈值。
20.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述设定全天候运行决策相关阈值，是根据种植作物或养殖畜类的特性、各生长期对室内温度的不同需求、生产季节和地域气候特征，对温控运行决策、阴天放风运行决策、紧急事件运行决策中定义的相应临界阈值数值进行设定，具体包括：全天变量基准阈值、上回差阈值、下回差阈值、室内高温阈值、室内低温阈值、阴天放风最早时间阈值、阴天放弃放风时间阈值、阴天放风室温上限值、阴天放风室温下限值、阴天放风时间阈值、大风状态风速阈值、大风状态成立延迟确认时间阈值和大风状态结束延迟确认时间阈值、雨雪状态成立延迟确认时间阈值和雨雪状态结束延迟确认时间阈值、待机稳定时间阈值、循环采集时间阈值、单次运行时间阈值、首次开启风口运行时间阈值。
21.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述通过采集模块采集实时运行环境数据，具体为：通过光照传感器实时采集光照值、通过雨雪传感器采集雨雪状态有或无、通过风速传感器采集实时风速值、通过温度传感器采集实时室温测点值，通过布设在风口装置开到位位置和关到位位置的限位器、或风口电机内置的开到位和关到位限位模块，采集风口装置实时运行位置是否开到位状态和关到位状态，为全天候运行决策提供直接或间接的决策依据。
22.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，在所述步骤S5中，在实施运行中，全天候运行决策中子决策成立与否、执行过程、生成相应实时指令的时机，是由温控运行规则模型和全天候运行决策模型设定的决策信息、室内温度预测模型和全天变量室温阈值换算模型和计时计数模型测算的实时数据、设定的全天候运行决策相关阈值、通过采集模块采集的实时运行环境数据，由控制系统计算机实时综合分析共同决定的；全天候运行决策中子决策成立后，是否执行及优先执行顺序和执行措施，由控制系统计算机依据全天候运行决策优先执行规则模型设定的优化方案决定的。
23.根据权利要求1所述的一种基于调控室温的风口电机全天候智能控制方法，其特征在于，所述实时指令，是对应控制风口电机正转或反转的运行命令，分别为：运行打开风口、停止打开风口、运行关闭风口、停止关闭风口。
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