溫室環境控制技術的發展歷程

2021-10-13??????瀏覽:

      智能溫室是普通溫室隨著現代科技而建立的更高效、更節能、更精準調控的溫室,智能溫室是農業的高級形態,是農業的未來的發展目標,是農業技術進步的設施保障,而能控制溫室實現種植者想要的溫室環境的智能控制技術是智能溫室的核心內容。設施溫室環境控制的發展歷程大致歷經了三大階段:定值開關控制階段、傳統自動控制階段和智能控制階段。

1.定值開關控制階段

      定值開關控制是不考慮滯后性右慣性的初始的手動控制過程。這種控制方式,也可以稱為基于種植經驗的手動控制方式。關于溫室環境因子的調節與控制最初歷史上很長一段時間都是用這種最樸素的方式對溫室進行管理。這種方式要求管理者必須要經驗豐富,但是效果并不是特別理想,人工管理的弊端在于對作物生長環境的調控存在人為偏差,精度低,局限性較大,無法在提高產量的同時節約資源,效率很低,也無法實現大面積或者多溫室的管理。


2.傳統自動控制階段

       傳統的農業生產方式已經跟不上時代發展的步伐,盡快脫離人工的自動控制逐漸成為農業發展的趨勢。傳統的自動控制一般是基于設定值的控制技術,使作物生長環境維持在我們的設定范圍下。PID控制是溫室中目前應用最廣泛的,主要為Kp、Ki、Kd分別與系統偏差、偏差積分、偏差微分經過線性組合形成控制量,消除被控目標的誤差并進行設定值跟蹤控制,相對于手動調節是跨時代的進步。

3.智能控制階段

      現代的智能控制是熱門研究方向,如專家控制系統、遺傳算法、多目標優化控制、模糊控制、魯棒控制、神經網絡控制、解耦控制、仿人工智能控制、基于作物生長模型的模型預測控制等。智能控制算法大多優化了多因子強干擾性、模型精準性、多變量控制等問題。


4.智能溫室控制系統的研發現狀

      經過時間的推移與科學的進步,中國的科研人員對溫室智能控制系統不斷的刻苦研究,也逐漸有了一些較先進的成果,如多目標的全局優化方法與基于作物生長模型的控制方法。隨著網絡信息技術下的人工智能和機電一體化技術應用水平的不斷提高,溫室環境控制系統和智能設備的大規模應用成為可能,這對解決世界糧食和蔬菜問題具有重要意義。

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