一种农业环境保温被控制系统及方法
阅读：1发布：2020-09-22
专利汇可以提供一种农业环境保温被控制系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种农业环境保温被控制系统，包括检测模 块 、控 制模 块和执行模块，所述的 控制模块 包括数据分析模块和补偿模块，所述的数据分析模块实现检测模块的检测 数据处理 并与经验数据进行对比分析，得出结论发出指令，所述的补偿模块通过对检测模块的检测数据与控制参数进行对比分析，实现对数据分析模块的分析结果进行补偿优化，所述的执行模块接受控制模块的指令执行保温被的卷放，所述的数据分析模块中的数据参数的优先级由高到低为：外界照度、 温室 地温、温室气温、温室内外温差、外界 风 速，通过对 温室大棚 内外环境的精确检测和分析，通过不断的对数据的分析，对保温被的卷放时刻进行不断的优化，对大棚的保温和采光实现精确控制。，下面是一种农业环境保温被控制系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种农业环境保温被控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步、确定检测地当天日出时刻、日落时刻以及零太阳高度角时刻，通过计算公式进行确定，并初步确定保温被
卷放时刻；
第二步、通过经验参数的外界风速时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的外界风速数据相对比，对初步确认保温被卷放时刻进行优化；
第三步、通过经验参数的温室内外温差时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室气温与外界气温差做对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化；
第四步、通过经验参数的温室气温时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室气温数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化；
第五步、通过经验参数的温室地温时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室地温数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化；
第六步、通过经验参数的外界照度系数与时间的相乘结果与检测模块检测的外界照度数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化；
第七步、通过补偿模块设定卷覆滞后时间和放覆提前时间，对保温被卷放时刻进行最终确定；
第八步、通过补偿模块对检测模块的检测数据进行分析，得出回覆外界照度阈值和回覆外界气温阈值，对保温被的卷放进行时刻进行限定；
第九步、控制模块发出卷放指令，执行模块接受指令执行保温被卷放操作。
一种农业环境保温被控制系统及方法
技术领域
背景技术
[0002] 日光温室是采用较简易的设施，充分利用太阳能，在寒冷地区一般不加温进行蔬菜越冬栽培，而生产新鲜蔬菜的栽培设施日光温室具有鲜明的中国特色。是我国独有的设施。日光温室的结构各地不尽相同，分类方法也比较多，“日光温室”产业作为我国设施农业产业中的主体，近20年来已成为农业种植中效益最高的产业。它为解决长期困扰我国北方地区冬季的蔬菜淡季供应、增加农民收入、节约能源、促进农业产业结构调整、带动相关产业发展、安置就业、避免温室效应造成的环境污染、提高城乡居民的生活水平、稳定社会等均做出了历史性贡献。日光温室具备的性能：节能型日光温室的透光率一般在60% 80%以~上，室内外气温差可保持在21 25摄氏度以上，但是在目前的日光温室的管理上没有做到精~
细化管理，温室大棚目前普遍是通过保温被实现保温的效果，并且通过保温被实现采光的控制，对于保温被的卷放控制，影响着内部作物的生长，保温被的卷放时间和时刻的控制影响着大棚内部环境，对于不同种类的作物，对于不同地点的农业大棚，目前没有完善的保温被卷放控制系统及方法，能够通过大棚内外环境参数的采集和分析，为作物的生长提供最佳的环境，影响着对于国内的温室大棚种植的发展。
细化管理，温室大棚目前普遍是通过保温被实现保温的效果，并且通过保温被实现采光的控制，对于保温被的卷放控制，影响着内部作物的生长，保温被的卷放时间和时刻的控制影响着大棚内部环境，对于不同种类的作物，对于不同地点的农业大棚，目前没有完善的保温被卷放控制系统及方法，能够通过大棚内外环境参数的采集和分析，为作物的生长提供最佳的环境，影响着对于国内的温室大棚种植的发展。
发明内容
[0003] 本发明为了解决上述技术问题，提供一种对农业环境保温被精确智能控制系统及方法。
[0004] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种农业环境保温被控制系统，包括检测模块、控制模块和执行模块，所述的控制模块包括数据分析模块和补偿模块，所述的数据分析模块实现检测模块的检测数据处理并与经验数据进行对比分析，得出结论发出指令，所述的补偿模块通过对检测模块的检测数据与控制参数进行对比分析，实现对数据分析模块的分析结果进行补偿优化，所述的执行模块接受控制模块的指令执行保温被的卷放，所述的数据分析模块中的数据参数的优先级由高到低为：外界照度、温室地温、温室气温、温室内外温差、外界风速。
[0005] 作为优化，所述的检测模块包括照度检测模块、外界温度检测模块、外南街风速检测模块、温室温度检测模块和温室地温检测模块。
[0006] 作为优化，所述的执行模块为变频电机。
[0007] 作为优化，所述的控制模块为PIC单片机。
[0008] 一种农业环境保温被控制方法，包括以下步骤：第一步、确定检测地当天日出时刻、日落时刻以及零太阳高度角时刻，通过计算公式进行确定，并初步确定保温被卷放时刻；
[0009] 第二步、通过经验参数的外界风速时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的外界风速数据相对比，对初步确认保温被卷放时刻进行优化；
[0010] 第三步、通过经验参数的温室内外温差时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室气温与外界气温差做对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化；
[0011] 第四步、通过经验参数的温室气温时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室气温数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化；
[0012] 第五步、通过经验参数的温室地温时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室地温数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化；
[0013] 第六步、通过经验参数的外界照度系数与时间的相乘结果与检测模块检测的外界照度数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化；
[0014] 第七步、通过补偿模块设定卷覆滞后时间和放覆提前时间，对保温被卷放时刻进行最终确定；
[0015] 第八步、通过补偿模块对检测模块的检测数据进行分析，得出回覆外界照度阈值和回覆外界气温阈值，对保温被的卷放进行时刻进行限定；
[0016] 第九步、控制模块发出卷放指令，执行模块接受指令执行保温被卷放操作。
[0017] 本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的农业环境保温被控制系统及方法，通过对温室大棚内外环境的精确检测和分析，通过多个环境检测参数的层层分析，通过不断的对数据的分析，对保温被的卷放时刻进行不断的优化，结合理论数据和实际检测数据进行对比，对大棚的保温和采光实现精确控制。附图说明
[0018] 图1为本发明控制逻辑图。
具体实施方式
[0019] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0021] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0022] 一种农业环境保温被控制系统，包括检测模块、控制模块和执行模块，所述的控制模块包括数据分析模块和补偿模块，所述的数据分析模块实现检测模块的检测数据处理并与经验数据进行对比分析，得出结论发出指令，所述的补偿模块通过对检测模块的检测数据与控制参数进行对比分析，实现对数据分析模块的分析结果进行补偿优化，所述的执行模块接受控制模块的指令执行保温被的卷放，所述的数据分析模块中的数据参数的优先级由高到低为：外界照度、温室地温、温室气温、温室内外温差、外界风速，所述的检测模块包括照度检测模块、外界温度检测模块、外南街风速检测模块、温室温度检测模块和温室地温检测模块，所述的执行模块为变频电机，所述的控制模块为PIC单片机。
[0023] 检测模块中的温度检测模块为温度传感器，风速检测模块为风速仪，照度检测模块为照度计，检测模块对温室大棚内外环境参数进行检测，检测后将数据通过信号传输线传输至控制模块，控制模块将数据行多种分析，得出最终的保温被卷放时刻，并且发出执行命令，通过信号传输线，将信号传输至执行模块，执行模块为变频电机，变频电机与保温被通过滚轮和收放线连接，实现保温被的卷放。
[0024] 实施例1
[0025] 一种农业环境保温被控制方法，包括以下步骤：第一步、确定检测地当天日出时刻、日落时刻以及零太阳高度角时刻，通过计算公式进行确定，并初步确定保温被卷放时刻；日出日落时刻计算方法为：计算地的地理位置,经度Long,纬度G1at,时区zone,UTo为上次计算的日出日落时间,第一次计算时UTo＝180°。
[0026] (1)先计算出从格林威治时间公元2000年1月1日到计算日天数days；
[0027] (2)计算从格林威治时间公元2000年1月1日到计算日的世纪数t，
[0028] 则 t＝(days+UTo／360)／36525；
[0029] (3)计算太阳的平黄径 L=280.460+36000.770×t；
[0030] (4)计算太阳的平近点角
[0031] G＝357.528+35999.050×t；
[0032] (5)计算太阳的黄道经度
[0033] λ＝L+1.915×sinG+0.020xsin(2G)；
[0034] (6)计算地球的倾角ε＝23.4393-0.0130×t；
[0035] (7)计算太阳的偏差δ＝arcsin(sinε×sinλ)；
[0036] (8)计算格林威治时间的太阳时间角GHA：
[0037] GHA=UTo-180-1.915×sinG-0.020×sin(2G) +2.466×sin(2λ)-0.053×sin(4λ)；
[0038] (9)计算修正值e：
[0039] e=arcos{[ sinh-sin(Glat)sin(δ)]/cos(Glat)cos(δ)}；
[0040] (10)计算新的日出日落时间
[0041] UT＝UTo-(GHA+Long±e)；
[0042] 其中“+”表示计算日出时间,“-”表示计算日落时间；
[0043] (11)比较UTo和UT之差的绝对值,如果大于0.1°即0.007小时,把UT作为新的日出日落时间值,重新从第(2)步开始进行迭代计算,如果UTo和UT之差的绝对值小于0.007小时,则UT即为所求的格林威治日出日落时间；
[0044] (12)上面的计算以度为单位,即180°=12小时,因此需要转化为以小时表示的时间,再加上所在的时区数Zone,即要计算地的日出日落时间为
[0045] T=UT/15+Zone。
[0046] 太阳高度角计算公式：sin h=sin φ sin δ+cos φ cosδ cos t
[0047] 太阳高度角随着地方时和太阳的赤纬的变化而变化，太阳赤纬（与太阳直射点纬度相等）以δ表示，观测地地理纬度用φ表示（太阳赤纬与地理纬度都是北纬为正，南纬为负），地方时(时角)以t表示，太阳赤纬是地球赤道平面与太阳和地球中心的连线之间的夹角，太阳时角是太阳光照到地面的一点和地心的连线与当地正午时地、日中心连线分别在地球赤道平面上的投影之间的夹角，还有日期那就又涉及到太阳赤纬的计算了,太阳赤纬可以简单理解成直射点的纬度,北纬为正值,南纬为负值，任意日期的太阳赤纬角的计算公式是sinδ=0.39795cos[0.98563(N-173)] N为积日,就是日期在一年中的序号。
[0048] 第二步、通过经验参数的外界风速时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的外界风速数据相对比，对初步确认保温被卷放时刻进行优化，如果经验参数比检测参数大，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围至20%之内，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围大于等于20%，则对初步确认保温被卷放时刻进行优化；
[0049] 第三步、通过经验参数的温室内外温差时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室气温与外界气温差做对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化，如果经验参数比检测参数大，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围至20%之内，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围大于等于20%，则对初步确认保温被卷放时刻进行优化；
[0050] 第四步、通过经验参数的温室气温时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室气温数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化，如果经验参数比检测参数大，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围至20%之内，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围大于等于20%，则对初步确认保温被卷放时刻进行优化；
[0051] 第五步、通过经验参数的温室地温时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室地温数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化，如果经验参数比检测参数大，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围至20%之内，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围大于等于20%，则对初步确认保温被卷放时刻进行优化；
[0052] 第六步、通过经验参数的外界照度系数与时间的相乘结果与检测模块检测的外界照度数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化，如果经验参数比检测参数大，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围至20%之内，则执行原卷放时刻，如果经验参数比检测参数小，小的范围大于等于20%，则对初步确认保温被卷放时刻进行优化；
[0053] 第七步、通过补偿模块设定卷覆滞后时间和放覆提前时间，对保温被卷放时刻进行最终确定；
[0054] 第八步、通过补偿模块对检测模块的检测数据进行分析，得出回覆外界照度阈值和回覆外界气温阈值，对保温被的卷放进行时刻进行限定；
[0055] 第九步、控制模块发出卷放指令，执行模块接受指令执行保温被卷放操作。
[0056] 实施例2
[0057] 一种农业环境保温被控制方法，包括以下步骤：第一步、确定检测地当天日出时刻、日落时刻以及零太阳高度角时刻，通过计算公式进行确定，并初步确定保温被卷放时刻；
[0058] 第二步、通过经验参数的外界风速时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的外界风速数据相对比，对初步确认保温被卷放时刻进行优化,外界风速经验数值是根据不同地点不同时间点的风速的经验判断得出；
[0059] 第三步、通过经验参数的温室内外温差时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室气温与外界气温差做对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化，室内外温差经验数据是根据往年此时刻的温度的平均值得出；
[0060] 第四步、通过经验参数的温室气温时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室气温数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化，温室气温经验值是通过往年测量值的平均值得出；
[0061] 第五步、通过经验参数的温室地温时间系数与时间的相乘结果与检测模块检测的温室地温数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化，温室地温是通过往年测量值的平均值得出；
[0062] 第六步、通过经验参数的外界照度系数与时间的相乘结果与检测模块检测的外界照度数据相对比，对保温被卷放时刻进行进一步优化，外界照度是通过往年测量值的平均值得出；
[0063] 第七步、通过补偿模块设定卷覆滞后时间和放覆提前时间，对保温被卷放时刻进行最终确定，当室外气温低于一定的范围值后，在保温被卷覆时需要滞后，有效保护室内作物在过低的温度下会产生影响，同时在放覆时温度过低，需要放覆提前，也是有效保护；
[0064] 第八步、通过补偿模块对检测模块的检测数据进行分析，得出回覆外界照度阈值和回覆外界气温阈值，对保温被的卷放进行时刻进行限定，根据当地的不同时刻的照度值制作照度曲线，设置外界照度的阈值，相同的设置外界气温阈值，通过照度阈值和气温阈值实现保温被的回覆；
[0065] 第九步、控制模块发出卷放指令，执行模块接受指令执行保温被卷放操作。
[0066] 通过对温室大棚内外环境的精确检测和分析，通过多个环境检测参数的层层分析，通过不断的对数据的分析，对保温被的卷放时刻进行不断的优化，结合理论数据和实际检测数据进行对比，对大棚的保温和采光实现精确控制。
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