[发明专利]考虑节能与产量效益最优的温室温度设定值自动获取方法

说明书

本发明涉及一种考虑节能与产量效益最优的温室温度设定值自动获取方法，包括以下步骤：1)获取种植地区的历史气候信息；2)根据建立的可用于实际优化计算的全周期产量模型和能耗模型，以温室生产全周期的节能与产量效益最优为目标，采用粒子群算法求取日平均温度初始设定值；3)获取未来七日的天气预报信息，以七日节能与产量效益最优为目标，使用滚动优化算法对初始日平均温度进行二次优化，得到日平均温度最终设定值；4)根据日平均温度最终设定值，以当日的光合作用速率最大为目标，使用序列二次规划算法进一步自动设定一天内不同时段的温度设定值。与现有技术相比，本发明具有自动调温、节能增收等优点。

技术领域

本发明涉及农业温室环境控制优化技术领域，尤其是涉及一种考虑节能与产量效益最优的温室温度设定值自动获取方法。

背景技术

经济效益最优的温室环境控制是对温室小气候进行有效干预的基础上实现整个生产期最大化产量和最小化能耗。从整个温室生产过程来说，温室环境变量设定值的选择是关系到整个温室生产过程总体能耗和经济效益的全局性问题，在很大程度上决定了温室生产的最终经济效益。温室环境设定值既要满足作物生长的需求从而提高作物的产量，同时也要适应室外气候的变化，使其尽可能地缩小与室外气候变量之间的差距，从而减少温室内小气候环境调控的能耗。在日光温室中，温室经营的可变支出包括加热能耗、补光能耗、二氧化碳增施消耗的成本等，收入主要为农产品的售卖。目前有关温室经济效益最优的研究主要针对于加热能耗，即考虑温室节能与产量效益最优(技术背景后文用“经济效益值”表示)，而温度是影响加热能耗和作物产量的重要影响因素，目前温室中的温度设定值的设定主要存在以下问题：

目前温室种植中的温度设定值的获取依赖于种植经验，并由种植人员手动输入系统。根据不同生长阶段的作物对温度需求不同，在一定范围内设定一个适合作物生长的温度设定值。这种方法考虑了温室温度在最适宜作物生长的环境中，但是没有考虑能耗是否降低，更没有考虑温室全生产周期的经济效益；在实际应用中需要种植人员输入温度设定值，对操作人员要求较高，不利于大范围面积的推广使用。

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考虑节能与产量效益最优的温室温度设定值自动获取方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种考虑节能与产量效益最优的温室温度设定值自动获取方法，包括以下步骤：

1)获取种植地区的历史气候信息，包括一个种植周期内的室外温度、湿度、光照强度、雨量和风速数据；

2)根据建立的可用于实际优化计算的全周期产量模型和能耗模型，以温室生产全周期的节能与产量效益最优为目标，采用粒子群算法求取日平均温度初始设定值；

3)获取未来七日的天气预报信息，以七日节能与产量效益最优为目标，使用滚动优化算法对初始日平均温度进行二次优化，得到日平均温度最终设定值；

4)根据日平均温度最终设定值，以当日的光合作用速率最大为目标，使用序列二次规划算法进一步自动设定一天内不同时段的温度设定值。

所述的种植地区的历史气候信息的时间跨度包含一个完整种植周期，包括作物的苗期、生长期和果期。

所述的步骤2)中，获取日平均温度初始设定值具体包括以下步骤：

21)根据历史气候信息，以温室生产全周期的节能与产量效益最优为目标，采用粒子群算法优化得到周积温设定值，对应的性能函数J₁为：

T_sum{i}min≤T_sum{i}≤T_sum{i}max