一种温室降温切换控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种温室降温切换控制系统及其方法，包括温室主体、多扇天窗、多个风扇、湿帘、多个交流接触器、多个驱动电机及控制器；本发明专利技术根据室内温度与设定温度上下限的关系而设定的切换控制可以保证该温室降温系统在不同运行模式之间自动切换，可以满足温室不同的降温需求，且充分利用了自然通风模式来减少温室降温能耗。

Greenhouse cooling down switching control system and method thereof

The invention discloses a greenhouse cooling switch control system and method, including the main greenhouse, skylights, a fan, a wet curtain, a plurality of AC contactor, a driving motor and a controller; the invention according to the indoor temperature and the set temperature lower bound set switching control can ensure the system automatically switches on between the different operation modes of the cooling greenhouse, greenhouse can meet different cooling demand, and make full use of natural ventilation to reduce the energy consumption of greenhouse cooling.

【技术实现步骤摘要】
一种温室降温切换控制系统及其方法
本专利技术涉及一种温室环境自动控制系统，尤其涉及一种温室降温切换控制系统及其方法。
技术介绍
温室可以为作物提供适宜的小气候环境，因此许多温室可以实现全年生产，并获得较高的作物产量。温室在获得高产量的同时，也消耗很大的能量。寒冷地区的温室能耗主要用于加热；而亚热带和热带地区的温室能耗主要用于降温。中国南方地处亚热带地区，在一年大部分时间中温室都需要降温操作。温室内通常安装有多种降温设备，如天窗、风扇、湿帘、喷雾器和遮阳网等。如果这些设备可以连续调节，那么可以采用许多成熟的控制方法，例如PID控制、鲁棒控制、前馈-反馈控制、自适应控制、模糊控制、模型预测控制等方法。但受建设成本及管理水平等因素的限制，中国温室中的执行设备大多数为开关型设备，且没有控制机构的位置反馈，因此无法实现控制量的连续调节。此时，许多传统控制方法则难以使用。根据执行器的开关特性，可以把温室降温系统分为不同的降温模式，例如自然通风、机械通风等。除了湿帘-风机降温模式，有时自然通风、机械通风也能够满足降温要求。这意味着有多种降温方式可供选择。但对于种植户来说，选择哪种降温方式以及何时选择这种降温方式，并非易事。在实际中，种植户通常是凭经验、手动实现不同降温方式切换，但这不能保证温室运行在能耗最优状态，而且也是非常费力的。因此有必要研究不同降温方式之间的节能自动切换控制策略。考虑到在温室系统中，既有连续变化的物理量，例如温室空气温度以及室外环境因子，又有执行设备的开关量，因此可以把温室系统看作是一个混杂系统。我国南方地区的温室在一年大部分时间内都需要降温操作。仅安装有天窗或侧窗的温室无法满足温室在夏季相当长时间内的降温要求。如果安装多种降温设备，如天窗、风扇、湿帘等。由于温室建设费用以及管理水平等原因，室内执行设备多采用开关驱动方式。对于种植户来说，如何协调这些降温设备，是一件困难的事情。众多的开关控制信号导致基于传统自动控制理论和现代控制理论而设计的控制方法无法使用。至今许多种植户仍是凭经验，根据室外环境条件手动切换不同的降温设备，但这是非常费力的。有时为了避免手动切换，种植户只使用风扇来调控室内温度，即仅使用机械通风这一种降温方式。但是忽略其它降温方式会导致温室运行能耗增加，这有悖于温室建设时安装多种降温设备的初衷。有学者提出采用变频驱动来实现设备的连续调节，从而可以采用先进的控制方法。但增加变频驱动设备会大幅增加温室建设费用。如何在不改变温室现有设备以及不增加额外费用的前提下，实现多种开关型执行设备的自动协调控制是目前温室小气候环境控制过程所面临的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的：提供一种温室降温切换控制系统及其方法，能实现了天窗、风扇、湿帘这三种开关型降温设备的自动协调控制，且简单易行。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种温室降温切换控制系统，包括温室主体、多扇天窗、多个风扇、湿帘、多个交流接触器、多个驱动电机及控制器；所述的多扇天窗分别间隔安装在所述的温室主体的顶部，所述的多个风扇分别间隔安装在所述的温室主体的南侧端面上，所述的湿帘安装在所述的温室主体的北侧端面上；所述的控制器的一端分别与所述的多个交流接触器的一端连接，所述的多个交流接触器的另一端分别与所述的多个驱动电机的一端对应连接，所述的多个驱动电机分别与所述的多扇天窗对应连接，所述的多扇天窗分别通过所述的多个驱动电机开合。一种温室降温切换控制系统及其方法，所述的温室主体内的温度记为Tin，所述的温室主体内的温度上限设定值记为Th，所述的温室主体内的温度下限设定值记为Tl；对于机械通风和湿帘-风扇降温来说，停止阈值均记为Tstop；该方法至少包括如下步骤：步骤1：初始时，所述的温室主体内所有执行设备均不工作，所述的温室主体处于被动模式。步骤2：当所述的温室主体内温度达到设定上限值Th时，所述的温室主体由被动模式切换至自然通风模式。步骤3：所述的温室主体在自然通风模式下运行时，如果所述的温室主体内温度在设定范围(Tl，Th)内，那么继续保持在自然通风下运行；如果所述的温室主体内温度超过上限值Th，那么所述的温室主体切换至机械通风模式；如果所述的温室主体内温度降低至下限值Tl，所述的温室主体则切换至被动模式。步骤4：所述的温室主体在机械通风模式下运行时，如果在规定时间内不能把所述的温室主体内温度降低至停止阈值Tstop，所述的温室主体则切换至湿帘-风扇降温模式；反之，切换至自然通风模式。步骤5：所述的温室主体在湿帘-风扇降温模式下运行时，当把所述的温室主体内温度降低至停止阈值时，切换自然通风模式；否则，继续保持在湿帘-风扇降温模式下运行。本专利技术根据室内温度与设定温度上下限的关系而设定的切换控制可以保证该温室降温系统在不同运行模式之间自动切换，可以满足温室不同的降温需求，且充分利用了自然通风模式来减少温室降温能耗。附图说明图1是本专利技术一种温室降温切换控制系统的结构示意图。图2是本专利技术一种温室降温切换控制系统的控制原理图。图3是本专利技术一种温室降温切换控制系统的控制方法流程图。图4是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的仿真实验的室外空气温度变化图。图5是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的仿真实验的室外相对湿度变化图。图6是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的仿真实验的室外太阳辐射变化图。图7是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的仿真实验的室外风速变化图。图8是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的方案1中新控制策略下室内温度变化图(预测时域为10分钟)。图9是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的方案1中参考控制策略下室内温度变化图。图10是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的方案2中参考控制策略下室内温度变化图。图11是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的方案2中新控制策略下室内温度变化图(预测时域为10分钟)。图12是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的方案3中参考控制策略下室内温度变化图。图13是本专利技术一种温室降温切换控制系统及其方法的方案3中新控制策略下室内温度变化图(预测时域为10分钟)。具体实施方式以下结合附图进一步说明本专利技术的实施例。请参见附图1及附图2所示，一种温室降温切换控制系统，包括温室主体1、多扇天窗2、多个风扇3、湿帘4、多个交流接触器5、多个驱动电机6及控制器7；所述的多扇天窗2分别间隔安装在所述的温室主体1的顶部，所述的多个风扇3分别间隔安装在所述的温室主体1的南侧端面上，所述的湿帘4安装在所述的温室主体1的北侧端面上；所述的控制器7的一端分别与所述的多个交流接触器5的一端连接，所述的多个交流接触器5的另一端分别与所述的多个驱动电机6的一端对应连接，所述的多个驱动电机6分别与所述的多扇天窗2对应连接，所述的多扇天窗2分别通过所述的多个驱动电机6开合。请参见附图3所示，一种温室降温切换控制系统的控制方法，所述的温室主体1内的温度记为Tin，所述的温室主体1内的温度上限设定值记为Th，所述的温室主体1内的温度下限设定值记为Tl；对于机械通风和湿帘-风扇降温来说，停止阈值均记为Tstop；该方法至少包括如下步骤：步骤1：初始时，所述的温室主体1内所有执行设备均不工作，所述的温室主体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温室降温切换控制系统，其特征在于：包括温室主体、多扇天窗、多个风扇、湿帘、多个交流接触器、多个驱动电机及控制器；所述的多扇天窗分别间隔安装在所述的温室主体的顶部，所述的多个风扇分别间隔安装在所述的温室主体的南侧端面上，所述的湿帘安装在所述的温室主体的北侧端面上；所述的控制器的一端分别与所述的多个交流接触器的一端连接，所述的多个交流接触器的另一端分别与所述的多个驱动电机的一端对应连接，所述的多个驱动电机分别与所述的多扇天窗对应连接，所述的多扇天窗分别通过所述的多个驱动电机开合。

【技术特征摘要】
1.一种温室降温切换控制系统，其特征在于：包括温室主体、多扇天窗、多个风扇、湿帘、多个交流接触器、多个驱动电机及控制器；所述的多扇天窗分别间隔安装在所述的温室主体的顶部，所述的多个风扇分别间隔安装在所述的温室主体的南侧端面上，所述的湿帘安装在所述的温室主体的北侧端面上；所述的控制器的一端分别与所述的多个交流接触器的一端连接，所述的多个交流接触器的另一端分别与所述的多个驱动电机的一端对应连接，所述的多个驱动电机分别与所述的多扇天窗对应连接，所述的多扇天窗分别通过所述的多个驱动电机开合。2.一种应用于权利要求1所述的温室降温切换控制系统的控制方法，其特征在于：所述的温室主体内的温度记为Tin，所述的温室主体内的温度上限设定值记为Th，所述的温室主体内的温度下限设定值记为Tl；对于机械通风和湿帘-风扇降温来说，停止阈值均记为Tstop；该方法至少包括如下步骤：步骤1：初始时...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晶晶，徐振峰，
申请(专利权)人：安徽国防科技职业学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34