一种绿色节能的温室智能加热系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种绿色节能的温室智能加热系统及其控制方法，属于设施农业技术领域，其中，该系统包括：太阳能集热器、保温水箱、温室内外和水箱温度传感器、控制器、加热器、管道、控制阀和散热器，其中，太阳能集热器置于预设温室外部，通过管道与保温水箱相连；保温水箱通过管道与散热器连接，且管道上装有控制阀，控制阀与控制器连接；控制器同时与温室内外和水箱温度传感器和加热器连接，其中，温室内、外温度传感器分别置于预设温室内部和外部，水箱温度传感器和加热器均安装在保温水箱的内壁上，且保持预设距离。该系统可降低冬季温室的运行成本，且加热过程绿色、节能、无污染，并保证农作物处于最优温度生长条件，提高温室生产的能效比。温室生产的能效比。温室生产的能效比。

【技术实现步骤摘要】
一种绿色节能的温室智能加热系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及设施农业
，特别涉及一种绿色节能的温室智能加热系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，在温室加热领域以及相关的技术标准中，加热方式通常为空气能加热、燃烧加热、电加热、生物分解加热等方式，这些方式的缺点为需要额外的煤、电等能源消耗，同时会造成额外的废气排放，而且还有触发温室火灾等潜在风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的一个目的在于提出一种绿色节能的温室智能加热系统。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提出一种绿色节能的温室智能加热系统的控制方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种绿色节能的温室智能加热系统，包括：太阳能集热器、保温水箱、温室内温度传感器、温室外温度传感器、水箱温度传感器、智能控制器、电辅助加热器、输水管道、控制阀和铝合金散热器，其中，所述太阳能集热器置于预设温室外部，通过管道与所述保温水箱相连；所述保温水箱通过所述输水管道与所述铝合金散热器连接，且所述输水管道上装有所述控制阀，所述控制阀与所述智能控制器电连接；所述智能控制器同时通过RS485总线与所述温室外温度传感器、所述温室内温度传感器、所述水箱温度传感器和所述电辅助加热器连接，其中，所述温室外温度传感器和所述温室内温度传感器分别置于预设温室内部和外部，所述水箱温度传感器和所述电辅助加热器均安装在所述保温水箱的内壁上，且保持预设距离。
[0007]本专利技术实施例的一种绿色节能的温室智能加热系统，采用热力学模型的预测方法和深度强化学习的控制方法以及温度异常发现和处理机制确保温室温度保持在正常范围内，同时采用太阳能和电能相结合的方式采用输水管道和散热器对温室进行加热，一方面可以减少能耗，另一方面具有本质安全和不产生废气废渣的特点，再一方面可以降低冬季温室的运行成本，且加热过程绿色、节能、无污染，并保证农作物处于最优温度生长条件，提高温室生产的能效比。
[0008]另外，根据本专利技术上述实施例的一种绿色节能的温室智能加热系统还可以具有以下附加的技术特征：
[0009]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述太阳能集热器用于日间收集太阳的热辐射能，以加热所述保温水箱中水。
[0010]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述电辅助加热器用于在夜间、光照度不足的天气条件以及室内外温差过大时的补偿加热手段，确保保温水箱的水温保持在预设范围内。
[0011]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述智能控制器利用基于实时在线数据的
无损温室热力学模型和基于深度强化学习算法的温室温度控制方法调节所述控制阀，以控制所述铝合金散热器的热水流量。
[0012]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述基于实时在线数据的无损温室热力学模型为：
[0013]P
sun
+P
ele
＝P
w
+P
other
[0014]其中，P
sun
为吸收的太阳热量，P
ele
为电辅助加热器产生的热量，P
w
为水耗散的总热量，P
other
为系统损耗的热量。
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，以温室内温度、温室外温度和水温作为深度强化学习的状态输入，基于DQN算法学习给定室内温度条件下所述控制阀的开度和所述电辅助加热器的开关为动作输出的深度网络参数，DQN的回报设置为给定室内温度与实时温度的绝对值，构建出所述基于深度强化学习算法的温室温度控制方法
[0016]为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种绿色节能的温室智能加热系统的控制方法，包括：步骤S1，利用所述温室外温度传感器、所述温室内温度传感器、所述水箱温度传感器采集并存储温室内温度、温室外温度和水温；步骤S2，通过所述基于实时在线数据的无损温室热力学模型处理所述温室内温度、温室外温度和水温，以预测理想室内温度；步骤S3，通过所述基于深度强化学习算法的温室温度控制方法处理所述温室内温度、温室外温度和水温，以得到实时室内温度；步骤S4，将所述理想室内温度和所述实时室内温度做差，若差值不在预设温度范围内，则报警并电动控制所述控制阀，以控制所述铝合金散热器的热水流量，反之则无需操作。
[0017]本专利技术实施例的一种绿色节能的温室智能加热系统的控制方法，采用热力学模型的预测方法和深度强化学习的控制方法以及温度异常发现和处理机制确保温室温度保持在正常范围内，同时采用太阳能和电能相结合的方式采用输水管道和散热器对温室进行加热，一方面可以减少能耗，另一方面具有本质安全和不产生废气废渣的特点，再一方面可以降低冬季温室的运行成本，且加热过程绿色、节能、无污染，并保证农作物处于最优温度生长条件，提高温室生产的能效比。
[0018]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0019]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0020]图1是本专利技术一个实施例的一种绿色节能的温室智能加热系统的结构示意图，虚线左侧为温室内安装的部分、右侧为温室外安装的部分；
[0021]图2是本专利技术一个实施例的温室温度异常发现与处理算法流程图；
[0022]图3是本专利技术一个实施例的一种绿色节能的温室智能加热系统的控制方法的流程图。
[0023]附图标记说明：100
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绿色节能的温室智能加热系统、1
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太阳能集热器、2
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保温水箱、3
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温室内温度传感器、4
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温室外温度传感器、5
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水箱温度传感器、6
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智能控制器、7
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电辅助加热器、8
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输水管道、9
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控制阀和10铝合金散热器。
具体实施方式
[0024]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0025]下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的一种绿色节能的温室智能加热系统及其控制方法，首先将参照附图描述根据本专利技术实施例提出的一种绿色节能的温室智能加热系统。
[0026]图1是本专利技术一个实施例的一种绿色节能的温室智能加热系统的结构示意图。
[0027]如图1所示，该系统100包括：太阳能集热器1、保温水箱2、温室内温度传感器3、温室外温度传感器4、水箱温度传感器5、智能控制器6、电辅助加热器7、输水管道8、控制阀9和铝合金散热器10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色节能的温室智能加热系统，其特征在于，包括：太阳能集热器、保温水箱、温室内温度传感器、温室外温度传感器、水箱温度传感器、智能控制器、电辅助加热器、输水管道、控制阀和铝合金散热器，其中，所述太阳能集热器置于预设温室外部，通过管道与所述保温水箱相连；所述保温水箱通过所述输水管道与所述铝合金散热器连接，且所述输水管道上装有所述控制阀，所述控制阀与所述智能控制器电连接；所述智能控制器同时通过RS485总线与所述温室外温度传感器、所述温室内温度传感器、所述水箱温度传感器和所述电辅助加热器连接，其中，所述温室外温度传感器和所述温室内温度传感器分别置于预设温室内部和外部，所述水箱温度传感器和所述电辅助加热器均安装在所述保温水箱的内壁上，且保持预设距离。2.根据权利要求1所述的一种绿色节能的温室智能加热系统，其特征在于，所述太阳能集热器用于日间收集太阳的热辐射能，以加热所述保温水箱中水。3.根据权利要求1所述的一种绿色节能的温室智能加热系统，其特征在于，所述电辅助加热器用于在夜间、光照度不足的天气条件以及室内外温差过大时的补偿加热手段，确保保温水箱的水温保持在预设范围内。4.根据权利要求1所述的一种绿色节能的温室智能加热系统，其特征在于，所述智能控制器利用基于实时在线数据的无损温室热力学模型和基于深度强化学习算法的温室温度控制方法调节所述控制阀，以控制所述铝合金散热器的热水流量。5.根据权利要求4所述的一种绿色节能的温室智能加热系统，其特征在于，所述基于实时在线数据的无损温室热力学模型为：P
sun

【专利技术属性】
技术研发人员：张兰勇，张雷，田玉茹，
申请(专利权)人：黑龙江力苗科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：