阅读说明：本技术 一种温室环境多因子协调多目标控制方法 (A kind of greenhouse multiple-factor coordination multi objective control method ) 是由 徐立鸿 蔚瑞华 陈示捷 于 2019-08-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种温室环境多因子协调多目标控制方法,包括以下步骤：1)定性构建温室环境多因子协调多目标控制模型；2)对温室的执行机构分别设定独立的控制方式,对每个执行机构以主要环境因子作为阈值进行控制,次要环境因子对阈值进行辅助修正,实现温室的环境控制。与现有技术相比,本发明具有考虑多因子耦合、适用性较广、逻辑简单易于实现等优点。(The present invention relates to a kind of greenhouse multiple-factors to coordinate multi objective control method, comprising the following steps: 1) qualitative building greenhouse multiple-factor coordinates multi objective control model；2) independent control mode is set separately to the executing agency in greenhouse, each executing agency is controlled using the main environment factor as threshold value, secondary environmental factor carries out auxiliary amendment to threshold value, realizes the environmental Kuznets Curves in greenhouse.Compared with prior art, the present invention has many advantages, such as to consider that multiple-factor couples, applicability is relatively wide, logic is simply easily achieved.)

一种温室环境多因子协调多目标控制方法

技术领域

本发明涉及农业设施环境控制技术领域，尤其是涉及一种温室环境多因子协调多目标控制方法。

背景技术

温室环境控制是现代温室生产过程中的必要部分，现代温室计算机系统现场检测、存储温室内外环境实时数据(温度、湿度、光照、风速等)，通过温室控制方法，现场调控温室内的执行机构(加热机构、遮阳网、天窗、侧窗、保温网、湿帘风机等)，实现对温室内部小气候的控制，营造作物适宜的生长环境。从而减少人力成本，提高作物的产量与质量。其中，若要实现温室自动化控制，核心是控制方法。

中国农村，特别是城市的农业对自动化需求高。农村人口不断减少，从事农业的劳动力也在减小，并且农民综合素质慢慢提高。同时，国外自动化温室控制造价和运行费用高、维护工作拖延、复杂难以进行，这对国产化的温室控制核心技术提出了要求。同时，温室硬件设施在近几年不断进步，中国市场对高端玻璃温室提出了更多的需求，并且温室内的执行机构也逐渐多样化。

国内通用的一种温室机构自动化控制方法是人工设定阈值形式，如温度阈值，从而确定对应执行机构的动作状态。这样的控制方法看似简单，但是温室环境状态却是严重耦合的，并且一个执行机构会同时对温度、湿度产生双向的影响，并且会出现多执行机构的冲突问题。在对比荷兰、以色列等设施农业发达国家的温室控制系统的温室控制方法，差距明显，特别是在玻璃温室的设计和控制的自动化方面。

因此，介于国内温室的现状和生产需求，考虑温室环境和执行机构的模型机理，参考设施园艺的经验，以实用为目标，需要给出一种适宜当前温室生产的环境多因子协调控制方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种温室环境多因子协调多目标控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种温室环境多因子协调多目标控制方法，包括以下步骤：

1)定性构建温室环境多因子协调多目标控制模型；

2)对温室的执行机构分别设定独立的控制方式，对每个执行机构以主要环境因子作为阈值进行控制，次要环境因子对阈值进行辅助修正，实现温室的环境控制。

所述的步骤1)中，温室环境多因子协调多目标控制模型的表达式为：

T(mt，mh，mr，mp)＝α·F(T_set，H_set，R_set，P_set)

+β·G(t_in，h_in，r_in，p_in)+γ·H(t_out，h_out，r_out，p_out，W_rain，Fv，Fd)

其中，T表示采用的执行机构动作规则，包括以下参数：

mt为室内温度，mh为室内湿度，mr为室内光照，mp为室内CO₂浓度；

F为人工设定温室环境控制目标参数的函数，包括以下参数：

T_set为各时段的温度设定值，H_set为湿度设定值，R_set为光照设定值，P_set为CO₂浓度设定值；

G为室内环境状态的函数，包括以下参数：

t_in为室内温度，h_in为室内湿度，r_in为室内光照，p_in为室内CO₂浓度；

H为室外环境干扰的函数，包括以下参数：

t_out为室外温度，h_out为室外湿度，r_out为室外光照强度，p_out为室外CO₂浓度，W_rain为室外雨量，Fv为室外风速，Fd为室外风向；

α，β，γ为对应权值。

所述的步骤2)中，执行机构包括加热装置、天窗、侧窗、湿帘风机、喷雾、遮阳网、内保温网、CO₂施肥装置和/或LED补光灯。

所述的步骤2)中，加热装置的控制方法具体为：

11)将一天的时间划分N个区间，设定每个区间的初始加热温度Ht_i(0≤i＜N)；

12)根据影响因子修正加热温度Ht＝Ht_i+ΔHt_Hum+ΔHt_Rad+ΔHt_RadSum+ΔHt_TOut，其中，室内湿度修正ΔHt_Hum、瞬时光照修正ΔHt_Rad、累积光照修正ΔHt_RadSum、室外温度修正ΔHt_TOut的通用计算式为：

x＝Hum、Rad、RadSum or TOut

其中，分别为ΔHt_x的上下限值，X_High、X_Low分别为自变量x取值范围，A和B分别为常数；

13)确定加热温度上下限Ht-δ_L、Ht+δ_H；

14)当室内温度t_in＜Ht-δ_L时，加热装置启动，当t_in＞Ht+δ_H时，加热装置关闭，当t_in∈[Ht-δ_L，Ht+δ_H]时，加热装置状态维持不变。

所述的步骤2)中，天窗和侧窗的控制方法具体为：

21)将一天的时间划分N个区间，并设定每个区间的初始通风温度Vt_i(0≤i＜N)；

22)根据影响因子修正通风温度，则有：

Vt＝Vt_i+ΔVt_Rad+ΔVt_RadSum+ΔVt_Hum

其中，ΔVt_Rad为瞬时光照修正，ΔVt_RadSum为累积光照修正，ΔVt_Hum为室内湿度修正；

23)根据设定初始温度带T_b0、室外温度ΔT_bTOut和室外风速ΔT_bWind修正计算温度带T_b，则有：

T_b＝T_b0+ΔT_bTOut+ΔT_bWind；

24)根据温度带T_b、修正后的通风温度Vt和室内温度t_in，计算天窗开度U_roof，则有：

当温室为南北天窗的温室时，则根据风向获取被风开度U_Lee和迎风开度U_Wind，以修正后的通风温度Vt和设定的延迟温度计算侧窗开度U_side，则有：

其中，T_side为使得侧窗晚于天窗开启的人工设定值。

所述的步骤2)中，湿帘风机的控制方法具体为：

31)设定湿帘风机允许启动的时间段；

32)根据温度设定值T_fan和温度带T_b，计算风机功率U_fan，则有：

其中，T_fan为使得强制通风晚于天窗侧窗开启的人工设定值，t_in为室内温度；

33)根据室内湿度h_in和设定湿度阈值H_set，判断湿帘是否开启，在U_Fan＞0的前提下，当h_in＜H_set-δ时，湿帘允许打开，当h_in＞H_set+δ时，湿帘强制关闭。

所述的步骤2)中，喷雾的控制方法具体为：

41)设定喷雾允许启动的时间段；

42)设定湿度上下限H_Mist+δ_h和M_Mist-δ_l，当室内湿度h_in＞H_Mist+δ_h时，则喷雾关闭，当h_in＜H_Mist-δ_l时，则喷雾打开；

43)根据室内温度t_in，适宜温度上下限T_MistH和T_MistL，修正喷雾功率U_mist，则有：

U_mist＝c_tem·U_mist0

其中，c_tem为室内温度修正函数，U_mist0为喷雾功率初始值。

所述的步骤2)中，遮阳网的控制方法具体为：

51)设定遮阳网允许启动的时间段；

52)设定光照阈值上下限RL_cur和RH_cur；

53)根据室内温度修正ΔR_t修正光照阈值上下限RL_cur+ΔR_t和RH_cur+ΔR_t；

54)当室外光照r_sun＜RL_cur+ΔR_t时，遮阳网折起，当室外光照r_sun＞RH_cur+ΔR_t时，遮阳网展开。

所述的步骤2)中，CO₂施肥装置的控制方法具体为：

61)当天窗、侧窗、湿帘风机打开时，则CO₂施肥装置关闭；

62)设定初始CO₂阈值P₀；

63)根据CO₂阈值的PAR修正曲线和温度修正曲线，得到修正后的CO₂阈值P_co2＝P₀+ΔP_PAR+ΔP_tem，其中，ΔP_PAR为PAR修正，ΔP_tem为温度修正；

64)当CO₂浓度p_co2小于下限值P_co2-Δδ_L时，CO₂施肥装置开启，当p_co2大于上限值P_co2+Δδ_h时，CO₂施肥装置关闭。

所述的步骤2)中，内保温网打开的条件包括：

光照条件：r_sun＜R_curE，即室外光照r_sun低于设定光照下限R_curE，表示夜晚；

室外温度条件：t_out＜T_curE，即室外温度t_out低于设定温度下限T_curE，表示冬天；

LED补光灯的控制方法具体为：

71)划分每天的时间区间，并设定初始经验补光阈值R₀；

72)根据CO₂浓度、室内温度和昨日估计电子累计值，修正补光阈值R_LED＝R₀+ΔR_CO2+ΔR_Tem+ΔR_DPI，其中，R₀为初始补光阈值，ΔR_CO2为CO₂浓度修正补光阈值，ΔR_Tem为室内温度修正补光阈值，ΔR_DPI为植物光合作用累计的电子转移量对补光阈值的修正；

73)当光照强度R_sun小于下限R_LED-Δδ_L时，打开LED补光灯，当R_sun大于上限R_LED+Δδ_h时，关闭LED补光灯。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、考虑多因子耦合：本发明在逻辑上优化了现有大多数国产温室控制系统的阈值控制，考虑了多因子耦合的影响，实现了温室环境的温度湿度光照的协调控制和光照与CO₂协调控制，由于温室是一个多变量耦合的对象，如温湿度光照的耦合，光照影响植物蒸腾作用，蒸腾作用同时影响了室内温度和湿度变化，温室内的执行机构也存在耦合性，如天窗通风同时影响室内温度、湿度和CO₂浓度，可见，温室是一个非线性时变、惯性滞后、多变量耦合的复杂对象，本方法采取结合设施园艺的一些经验做法，对温室系统进行变化和等效处理，将问题简化，简化的依据就是温室内作物对于各种参数变化不敏感，因而控制精度要求比一般工业控制低。

二、适用性较广：目前各地区温室大致可分为低、中、高三种不同类型，第一种低端的大棚温室，常常没有加热设备、CO₂增施和补光灯执行机构，中端连栋温室大多有加热执行机构，但没有CO₂增施和补光灯，而高档玻璃温室包括了以上罗列的所有执行机构，对于以上不同类型的温室，因为该方法对每个执行机构都是独立控制的，所以完全适用所有不同类型温室，对于温室内没有的执行机构，本发明的方法可以直接屏蔽删除，而不影响整体控制。

三、逻辑简单易于实现：该方法保持简单的控制逻辑，使其能在嵌入式系统中良好的运行，并设立了控制机构的保护措施，能够适配实际的大多数温室。在实际温室环境下，不会出现执行机构耦合冲突和执行机构频繁动作的情况。

附图说明

图1为执行机构算法总设计思路图，其中，图(1a)为两态执行机构算法的设计思路，图(1b)为多态执行机构算法的设计思路。

图2为各因子耦合与执行机构影响示意图。

图3为加热温度因子修正计算示意图。

图4为室外温度、光照、光照累积三个因子对加热温度的修正例，其中，图(4a)为室内湿度对加热温度的修正例，图(4b)为光照对加热温度的修正例，图(4c)为光照累积对加热温度的修正例，图(4d)位室外温度对加热温度的修正例。

图5为通风温度修正因子计算示意图。

图6为根据室外温度、风速计算温度带示意图，其中，图(6a)为根据室外温度计算温度带示意图，图(6b)为根据风速计算温度带示意图。

图7为天窗开度计算示意图。

图8为南北天窗开度计算示意图。

图9为风向角对南北天窗滞后量的影响示意图。

图10为计算侧窗开度示意图。

图11为室内湿度、光照、光照累积三个因子对通风温度修正的例子，其中，图(11a)为室内湿度对通风温度的修正例，图(11b)为光照对通风温度的修正例，图(11c)为光照累积对通风温度的修正例。

图12为湿帘风机的风机功率计算示意图。

图13为室内温度影响喷雾阈值示意图。

图14为设定室内温度影响喷雾阈值示意图。

图15为遮阳网光照阈值的室外温度修正计算示意图。

图16为内保温网控制流程图。

图17为CO2增补修正与PAR影响关系示意图。

图18为室内温度对CO2增补速率影响示意图。

图19为CO2浓度与室内温度修正补光强度。

图20为PAR对光合作用电子转移率关系。

图21为温度对电子转移率的影响修正。

图22为平均DPI值影响当前补光量。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明以工程实际出发，给出一种适宜当前温室生产的环境协调控制方法。方法以多因子协调控制方法为基础，辅以加权线性函数来确定控制手段，其算式如下：

T(mt，mh，mr，mp)＝α·F(T_set，H_set，R_set，P_set)+β·G(t_in，h_in，r_in，p_in)+γ·H(t_out，h_out，r_out，p_out，W_rain，Fv，Fd)

由于目前温室环境还没有一个准确的数学模型。所以，该式是定性的数学描述。等式左边T指的是执行机构的控制动作规则，它们动作的目的是为了使温室环境(包括：室内温度mt、室内湿度mh、室内光照强度mr、室内CO₂浓度mp)达到目标设定值。而这些控制动作规则与三大类指标相关：F为人工设定温室环境控制目标参数的函数、G为室内环境状态的函数、H为室外环境干扰的函数。其中人工设定温室环境控制目标参数，即各时段的温度设定值T_set、湿度设定值H_set、光照设定值R_set、CO₂浓度设定值P_set及其相关阈值。室内环境状态变量包括：室内的温度t_in、湿度h_in、光照r_in和CO₂浓度p_in。室外环境变量包括：室外的温度t_out、湿度h_out、光照强度r_out、室外的CO₂浓度p_out、雨量W_rain、风速Fv、风向Fd。α、β、γ为对应权值。

对于执行机构，分为2态(开关)和多态(功率百分比控制)两种，它们的总体设计思路如图1所示，这里室内外环境对阈值和斜率进行修正来影响执行机构的控制。

如图2所示，该方法对温室内常用的执行机构(加热系统、天窗、侧窗、湿帘风机、喷雾、遮阳网、CO₂施肥设备、LED补光灯)分别指定独立控制逻辑，每个执行机构以主要环境因子作为阈值进行控制，次要的环境因子对阈值进行辅助修正来解决耦合问题。该方法适用性较广，对于不同类型的温室，因为方法每个执行机构都是独立控制的，所以完全是可以适用的。对于温室内没有的执行机构，方法可以直接屏蔽，不影响整体控制。

各个执行机构的具体控制方式如下：

实施例1：

一、加热控制：

1)把一天的时间划分N个区间，人工设定初始加热温度Ht_i[℃](0≤i＜N)；

2)根据影响因子修正加热温度Ht＝Ht_i+ΔHt_Hum+ΔHt_Rad+ΔHt_RadSum+ΔHt_TOut；

3)确定温度阈值上下限Ht+δ_h，Ht-δ_l；

4)当室内温度t_in＜Ht-δ_l，加热启动U_heat＝100％。当t_in＞Ht+δ_h，加热关闭U_heat＝0％。当t_in∈[Ht-δ_l，Ht+δ_h]，加热设备状态维持不变；

在第2)步中，室内湿度修正ΔHt_Hum，瞬时光照修正ΔHt_Rad、累积光照修正ΔHt_RadSum、室外温度修正ΔHt_TOut的计算都遵循下式。对应的自变量x分别为：室内相对湿度h_in[％]、光照R_Sun[w/m²]、累积光照R_SunSum[J/cm²]、室外温度t_Out[℃]；

人工设定值A、B、X_Low、X_High如图3所示。

以番茄为例，白昼的最高温度界限是35℃，适宜的温度是18-25℃，晚间的最低温度界限是5℃，适宜温度是8-13℃。本例中取作物生长适宜温度的中间值偏下的温度值作为加热温度(大于适宜温度下限，小于目标温度)。设定一天五个时间段(6：00～10：00，10：00～14：00，14：00～18：00，18：00～24：00，24：00～6：00)，时间段对应初始加热温度为：(18℃、23℃、21℃、15℃、14℃)。

如图4a所示，假定，此时室内相对湿度为70％。湿度过高，则需要适当提前进行加热，即提高加热温度。所以，ΔHt_Hum＝3℃。

假设此时时间属于18点至24点时间段，则初始加热温度Ht_i为15℃。室外温度为20℃，瞬时光照200 w/m²，从日出开始的累积光照0.2J/m²。根据图4，计算加热温度Ht＝Ht_i+ΔHt_Hum+ΔHt_rad+ΔHt_radsum+ΔHt_tOut＝15+3-0-0.5-3＝14.5℃。

最后，设定δ_L＝δ_H＝1℃(它与温室的容量、加热设备的效率相关，这里建议1～3℃)，则加热上下限温度为16.5℃和15.5℃。若室内温度低于15.5℃开启加热，高于16.5℃关闭加热。

实施例2：

二、天窗侧窗控制

1)把一天的时间划分N个区间，人工设定初始通风温度Vt_i[℃](0≤i＜N)；

2)根据影响因子修正通风温度Vt＝Vt_i+ΔVt_Rad+ΔVt_RadSum+ΔVt_Hum；

3)根据室外温度修正和室外风速修正计算温度带T_b＝T_b0+ΔT_bTOut+ΔT_bWind；

4)根据温度带T_b和通风温度Vt和室内温度t_in，计算天窗开度U_Roof[％]；

5)若为南北天窗的温室，根据风向计算被风和迎风开度U_Lee、U_Wind；

6)以通风温度Vt和设定的延迟温度计算侧窗开度U_side[％]。

对步骤2)通风温度影响因子，瞬时光照修正ΔVt_Rad、累积光照修正ΔVt_RadSum、室内湿度修正ΔVt_Hum的计算都遵循下式，对应的自变量x分别为：光照R_Rad[w/m²]、累积光照R_RadSum[J/cm²]、室内相对湿度H_in[％]，则有：

其中，人工设定值A、B、X_Low、X_High如图5所示。

对于步骤3)，T_b＝T_b0+ΔT_bTOut+ΔT_bWind计算如图6所示。

对于步骤4)，计算天窗开度的过程如图7所示。当t≤Vt，U_roof＝10％，以此来进行呼吸通风，当t≥Vt+T_b，U_roof＝100％，当t∈(Vt，Vt+T_b)，U_roof＝(t-Vt)/T_b×100％+10％。

对于步骤5)，在有南北天窗的温室，南北天窗开度计算步骤如图8所示。

滞后量T_lag计算过程如图9所示，温度带T_blee，T_bwind计算如第3)步所示，但室外风速v_wind＝v_w0·θ/90°。

对于步骤6)，如图10所示，计算侧窗开度，Vt为步骤2)计算通风温度，T_b为步骤3)计算温度带，T_side为人工设定值，目的是让侧窗后于天窗开启，当t≤Vt+T_side，U_side＝0％，当t≥Vt+T_side+T_b，U_side＝100％，当t∈(Vt+T_side，Vt+T_side+T_b)，U_side＝(t-Vt-T_side)/T_b×100％。

以番茄为例，白昼的最高温度界限是35℃，适宜的温度是18-25℃，晚间的最低温度界限是5℃，适宜温度是8-13℃。设定一天五个时间段(6：00～10：00，10：00～14：00，14：00～18：00，18：00～24：00，24：00～6：00)，它们之间的时间段对应初始设定的通风温度为：(23℃、27℃、24℃、16℃、13℃)。假设此时在14：00至18：00时间段，则初始通风温度Vt_i＝24℃。

影响因子修正通风温度如图11所示，假设此时光照R_Sun＝500[w/m²]、累积光照R_SunSum＝0.2[J/m²]、室内相对湿度H_in＝60[％]。则Vt＝Vt_i+ΔVt_Rad+ΔVt_RadSum+ΔVt_Hum＝24-2-0.5+0＝21.5℃。

接着计算温度带T_b，根据步骤3)，假设设定T_b0＝1℃，室内温度与室外温度的差t_in-t_out＝10℃，室外风速v_wind＝1m/s，则T_b＝T_b0+ΔT_bTOut+ΔT_bWind＝1+3+0＝3℃。假设室内温度t_in＝22℃∈(Vt，Vt+T_b)，则U_roof＝(t_in-Vt)/T_b×100％＝(22-21.5)/4＝12.5％。

设定侧窗延迟温度T_side＝5℃，室内温度t_in＝22℃＜Vt+T_side＝21.5+5＝26.5℃，则U_side＝0％。

实施例3

三、湿帘风机控制

1)设定湿帘风机允许启动的时间段(如：9：00-16：00)；

2)根据湿帘风机温度设定值T_fan，温度带T_b，计算风机功率U_Fan。

步骤2)中，计算风机功率如图12所示，T_b为步骤3)计算的温度带，T_fan为人工设定值，建议设定为作物生长的适宜温度的上限(如T_fan＝31℃)，当t≤T_fan，U_fan＝0％，当t≥T_fan+T_b，U_fan＝100％，当t∈(T_fan，T_fan+T_b)，U_fan＝(t-T_fan)/T_b×100％。再根据室内湿度h_in和设定湿度阈值H_set，判断湿帘是否能够开启，在U_Fan＞0的前提下，当h_in＜H_set-δ时，则湿帘允许打开，当h_in＞H_set+δ时，则湿帘强制关闭。

假设温度带T_b＝0.5℃，设定风机延迟温度T_fan＝31℃。如果当前室内温度t_in＝32℃≥T_fan+T_b＝31.5℃，则U_fan＝100％，风机打开进行强制通风降温。

实施例4

四、喷雾控制

喷雾起到明显的降温与加湿的作用，具体步骤如下：

1)设定喷雾允许启动的时间段(如：9：00-16：00)；

2)设定喷雾启停湿度的上下限H_Mist+δ_h，H_Mist-δ_l。当h_in＞H_Mist+δ_h，U_mist0＝0％。当h_in＜H_Mist-δ_l，U_mist0＝100％；

3)根据室内温度t_in，适宜温度上下限T_MistH，T_MistL，修正喷雾功率U_mist＝c_tem·U_mist0。c_tem的计算如图13所示。

以番茄为例，最低的相对湿度大致为40％～50％。设定喷雾湿度阈值H_Mist＝50％，湿度上下限δ_h＝δ_l＝10％湿度上下限为40％、60％。当室内湿度h_in＞H_Mist+δ_h＝60％，U_mist0＝100％。设定温度影响因子如图14所示，若室内温度t_in＝30℃，则c_hum＝100％。U_mist＝c_hum·U_mist0＝100％。

实施例5

五、遮阳网控制

1)设定遮阳网允许启动的时间段(如：6：00-17：00)；

2)设定光照阈值上下限RL_cur、RH_cur；

3)根据室内温度t_in修正光照阈值RL_cur+ΔR_t、RH_cur+ΔR_t；

4)当r_sun＜RL_cur+ΔR_t，U_cur＝0％。当r_sun＞RH_cur+ΔR_t，U_cur＝100％。

对于番茄的光照保护阈值：幼苗期200W/m²，生长期300W/m²，果期800W/m²。我们设定光照阈值上下限RL_cur＝300W/m²，RH_cur＝400W/m²。其中室外温度修正ΔR_t计算如图15所示。假设当前t_in＝20℃，则ΔR_t＝30W/m²。所以，当r_sun＜300+20，U_cur＝0％。当r_sun＞400+20，U_cur＝100％。

实施例6

六、内保温网控制

保温网用于室内保温，在冬天夜晚打开来节省加热能耗。保温网降低温室内空气温度向温室顶部空气散热，但是会降低光照带来的热能。当太阳光照无法提供足够的能量，而且室外温度低的情况下需要打开保温网。

内保温网总体控制流程如图16。其中，各个条件为：

1)时间条件：设定保温网允许启动的时间段(如：17：00-06：00)；

2)光照条件：r_sun＜R_curE，室外光照低于设定光照下限，表示夜晚；

3)室外温度条件：t_out＜T_curE，室外温度低于设定温度下限，表示冬天。

实施举例：

设定R_curE＝10w/m²，T_curE＝10℃，当进入冬天夜晚18：00，室外温度t_out＝5℃＜10℃，r_sun＝0w/m²＜10w/m²，则保温网启动U_curE＝100％。

实施例7

七、CO₂增补控制

1)若天窗侧窗、湿帘风机打开，则

2)设定初始CO2阈值P₀；

3)设定CO2阈值的PAR修正曲线和温度修正曲线，修正阈值

4)当则启动CO2增补当

实施举例：

如图17所示，设定PAR与CO₂增补阈值修正分段线(200，20)、(400，30)、(600，36)、(800，40)、(1000，36)。若此时，室内有效辐射PAR＝400umol s^-1m^-2。则ΔP_PAR＝30ppm。那么，阈值P_co2被适当地提高了，这让CO₂补充设备更早地开启，以满足当前PAR的光照量。

设定温度影响系数ΔP_tem与室内温度影响情况，(15，7.5)、(25，10)、(35，7.5)，若此时室内温度为25℃，ΔP_tem＝10ppm。

若设定P₀＝300ppm。则 若当前温室p_co2＝320ppm，设定Δδ_L＝10ppm，则开启CO₂设备

实施例8

八、补光控制

1)划分每天的时间，分别设定初始经验补光阈值R₀；

2)根据CO₂浓度、室内温度和昨日估计电子累计值DPI_y，修正补光光照强度

3)当R_sun＜R_LED-Δδ_L，U_LED＝100％。当R_sun＞R_LED+Δδ_h，U_LED＝0％。

实施举例：

划分一天的时间段(6：00～10：00，10：00～14：00，14：00～18：00，18：00～24：00，24：00～6：00)分别对应补光设定值为(100w/m²，300w/m²，200w/m²，0w/m²，0w/m²)；

设定CO₂浓度与室内温度修正补光强度曲线如图19所示，假设CO₂浓度室内温度t＝25℃，则ΔR_CO2＝30w/m²，ΔR_Tem＝10w/m²。

通过定性分析，这里简化电子转移速率的计算，来粗略估计DPI(dailyphotochemical integral光反应的反应产物在一天的电子转移累积量)的值，则有：

其中，和的计算通过人工经验设定，如图20和21所示。

记录过去N日的平均DPI估计值，记为计算如下所示。

然后，通过经验设定维持一个合理的同化量。若过高，则可以适当下调目前的补光量，若过低，则应该适当提高目前的补光量。如下图的修正ΔR_DPI。若设定DPI_L＝4000，DPI_H＝6000，Max_R＝100，Min_R＝-100，而则计算ΔR_DPI＝f(DPIx)＝f(5200)＝-20w/m²。

设定该时段R₀＝400w/m²，则计算补光阈值R_LED＝R₀+ΔR_CO2+ΔR_Tem+ΔR_DPI＝400+30+10-20＝420w/m²，当室外光照低于420w/m²，即进行补光。

九、异常天气

在异常天气情况下，温室需要进行保护动作。这里的异常天气指的是：大风、大雨。判断条件是大风：F＞Fv(10-12m/s)，F为室外风速测量值，暴雨：r＞R_rain。在大风或中雨的天气，个别执行机构需要强制关闭进行保护，如表1所示。

表1异常天气执行机构动作表

执行机构	大风	大雨
			天窗	关	关
侧窗	关	关
			外遮阳网	关	关
湿帘风机	关	-

十、执行机构联动保护

执行机构在并行动作的时候存在冲突的情况，这在执行机构动作全部计算完毕后统一处理，冲突情况和依次处理方式如下：

若湿帘风机打开：天窗侧窗关闭，CO₂增补关闭；

若侧窗打开：CO₂增补关闭；

若CO2增补打开：天窗最多打开50％；

若喷雾打开：内保温收拢。

十一、其它

1)控制步

该方法在温室自动控制系统中循环执行，如规定每15分钟运行一次。

2)延迟控制

在阈值控制的时候，当环境变量在阈值附近频繁变化，那么执行机构的动作将频繁变化，这对温室的执行机构寿命不利，而且对大时延的温室环境控制不适宜。给出如下延迟控制的方法来保护执行机构频繁开关，在每一次控制步中，若环境变量x超过阈值X_set，不应立即打开执行机构U，需要计数c达到一定累积值Cnt再开启U。而一旦x低于阈值X_set，c的累积值清0，重新计数。

3)分挡位控制

方法得出的执行机构状态多为百分比控制，但是当前实际温室的执行机构很多达不到要求，同样也不必达到这样高的精度，下表给出了分档的建议。

表2执行机构分挡位控制设定表

	第1档	第2档	第3档	第4档
					天窗％	[0，10)	[10，50)	[50，75)	[75，100]
侧窗％	[0，25)	[25，75)	[75，100]
					喷雾％	[0，50)	[50，100]
湿帘风机％	[0，50)	[50，100]

以上本发明控制方法主要内容，该方法在逻辑上优化了现有大多数国产温室控制系统的阈值控制，加入了因子耦合的影响，能在嵌入式系统中良好的运行，考虑了控制机构的保护措施，能够适配实际的大多数温室。