一种基于模糊推理的智能温室灌溉控制装置，包括：用于检测土壤中水分含量的土壤湿度检测模块；用于按照环境平均温度、空气相对湿度和光照强度得到温室腾发量的腾发量检测模块；用于以土壤湿度和腾发量为输入变量，温室的灌溉量为输出变量，将输入变量和输出变量模糊化，选择三角形隶属度函数，并建立模糊规则，采用极小运算法进行模糊推理，并将推理后的模糊量转换为精确量输出的基于模糊推理的智能控制模块；用于将精确量作为温室的灌溉量输出到灌溉执行机构的执行控制模块。本发明专利技术提供一种控制精度较高、工作效率较高、适用性良好和灌溉成本较低的基于模糊推理的智能温室灌溉控制装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及温室智能控制领域，尤其是一种温室灌溉控制装置。
技术介绍
在温室灌溉系统中，灌溉用水管理是一项非常复杂的任务，这是因为作物需水量 不仅受作物生长发育时期的影响，还受温度、湿度、降水、蒸腾等多种环境条件的影响。大量 灌溉试验资料表明：作物灌水量的大小与土壤条件（包括土壤质地、土壤含水量、结构和地 下水位等）、气象条件（包括太阳辐射、日照、气温、风速和湿度等）、以及作物的生物学特性 (叶面指数、作物根系吸水能力等）、农业技术和灌溉排水措施等有关。目前在众多的模拟 模型中比较有代表性的是农业科技转换决策支持（DSSAT)、Wageningen模型、农业产量系 统模拟（APS頂）以及CR0PWAT模型等。尤其是CR0PWAT模型，功能比较全面，能对蒸发蒸腾 量和灌溉需水量进行标准的计算，还能评估不同的灌溉策略以及非充分灌溉对作物产量的 影响。但是这些系统过于繁杂，需要所有可能会用到的的气象信息、环境信息和用水的花费 等，不仅需要处理的信息量过于庞大，要求系统的配置比较高，而且还会降低控制系统的反 应时间，使控制系统处于高载荷运转状态，降低整个系统的性能和使用寿命，其高成本使之 很难应用在一般的灌溉系统中。
技术实现思路
为了克服已有温室灌溉控制存在的控制精度较低、工作效率较低、适用性较差、灌 溉成本较高的不足，本专利技术提供一种控制精度较高、工作效率较高、适用性良好和灌溉成本 较低的基于模糊推理的智能温室灌溉控制装置。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： -种基于模糊推理的智能温室灌溉控制装置，包括： 用于检测土壤中水分含量的土壤湿度检测模块； 用于按照环境平均温度、空气相对湿度和光照强度得到温室腾发量的腾发量检测 丰吴块； 用于以土壤湿度和腾发量为输入变量，温室的灌溉量为输出变量，将输入变量和 输出变量模糊化，选择三角形隶属度函数，并建立模糊规则，采用极小运算法进行模糊推 理，并将推理后的模糊量转换为精确量输出的基于模糊推理的智能控制模块； 用于将精确量作为温室的灌溉量输出到灌溉执行机构的执行控制模块。 进一步，所述智能控制模块包括： 输入、输出量模糊子集和语言论域等级定义单元，用于将土壤湿度值EC、作物腾发 量EV以及温室植物的灌水量WD都划分为5个语言变量，即{正大、正小、零、负小、负大}， 简记为为{PB、PS、Z0、NS、NB}，其论域为： EC = {-2、-1、0、1、2} EV = {-2、-1、0、1、2} WD = {-2、-1、0、1、2} 输入量和输出量的模糊化单元，用于采用公式Y = 4(X-(a+b)/2V(b_a)对Y的结 果要进行圆整，从而得到相应的EC和EV的模糊量，对输入和输出变量的隶属度函数均选择 三角形隶属度函数； 模糊规则及模糊规则表的建立单元，用于根据专家经验建立模糊控制规则表： 模糊推理与清晰化单元，用于采用Mamdani极小运算法进行模糊推理，并将模糊 量转换为精确量，该精确量为灌溉执行机构的控制信号。 更进一步，所述腾发量检测模块中，按照环境平均温度T、光照强度lx、空气相对 湿度RH，通过多元线性回归得出腾发量ET如下的关系式：ET = 8. 170+0. 212 ·Τ-0. 130 *RH+ 0. 370 · lx〇 本专利技术的技术构思为：在综合考虑温室植物腾发量和土壤湿度的基础上，采用了 模糊智能决策技术来得到最佳的灌水量，对温室进行适量的灌溉。 土壤中的水分含量由温室中不同位置的多个传感器来综合确定。土壤湿度传感器 采用选择Decagon公司的EC-5 土壤水分传感器。该传感器的输出是模拟信号，其实质是一 种高集成度的电容式变换器，具有体积小、电压低、功耗低、精度高、采集速度快等优点。其 具体技术指标如下： A、测试时间：10ms B、精度：彡 0· 03m3/m3 C、分辨率：0· 001m3/m3VWC D、电源：2. 5VDC ~3. 6VDC@10mA E、输出：10 ~40%励磁电压（250-1000mV at2500mV excitation) F、工作温度：-40 ~+6(TC G、接口类型：3. 5謹的耳机座接口。 温室植物的腾发量是指生长在大面积上的无病虫害作物，土壤水分和肥力适宜 时，在给定的生长环境中能取得高产潜力的条件下，植株蒸腾和土壤蒸发的水量。但在实 际应用中，由于组成植株体的水分只占总需水量中很微小的一部分（通常小于1% )，而 且这部分的影响因素较为复杂，难于准确计算，故人们均将此部分忽略不计，即认为作物 需水量在数值上就等于高产水平条件下的植株蒸腾量（Transpiration)和棵间蒸发量 (Evaporation)之和，称为"蒸发蒸腾量"（Evapotranspiration)，简称"腾发量"。 Penman通过对植物水分蒸腾生理机制的研究，很好的将作物生理因素引入蒸腾计 算公式。该公式是在下垫面表面（大气层和水陆面的交界面）为饱和的条件下由能量平衡 推导出来的，主要由辐射项和空气动力学项组成。参考蒸腾量主要与平均温度T、光照强度 IX、空气相对湿度RH和风速U有关。本专利技术的灌溉系统重点研究是温室内的灌溉系统，由 于温室是一个具有特定环境的小型气候，因此，可以引入简化的植物蒸腾蒸发量的估算。研 究表明，灌溉区的参考蒸腾量和环境中空气温度、湿度、光照强度呈一定的线性关系，根据 实验测量的数据，在分析蒸腾量与三个环境因子的相关性后，通过多元线性回归可以得出 腾发量如下的关系式： ET = 8. 170+0. 212 · T-0. 130 · RH+0. 370 · lx 对所获取的环境信息进行模糊推理，通过解模糊从而获得较为准确的灌溉用水 量，在保证灌溉用水量的准确和可靠的前提下，通过简化模糊控制的参数，优化模糊控制算 法，使整个温室灌溉控制系统较强的适应性能力，能够比较快速的对所获取的信息进行模 糊推理，通过解模糊从而获得较为准确的灌溉用水量，提高整个灌溉系统的反应时间，使控 制系统始终高效的运转，提高了系统的使用效率和使用寿命，提高了生产效率，降低了灌溉 系统的成本，提高了整个温室系统的收益率。 本专利技术的有益效果主要表现在：该装置具有较强的适应性能力，能够比较快速的 对所获取的环境信息进行模糊推理，通过解模糊从而获得较为准确的灌溉用水量，提高整 个灌溉系统的反应时间，使灌溉系统始终高效的运转，提高了系统的使用效率和使用寿命， 降低了灌溉系统的成本。【附图说明】 图1是智能温室灌溉控制装置的原理框图。 图2是模糊推理决策的模型图。 图3是土壤湿度的隶属度函数的示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步描述。 参照图1~图3,一种基于模糊推理的智能温室灌溉控制装置，包括： 用于检测土壤中水分含量的土壤湿度检测模块； 用于按照环境平均温度、空气相对湿度和光照强度得到温室腾发量的腾发量检测 丰吴块； 用于以土壤湿度和腾发量为输入变量，温室的灌溉量为输出变量，将输入变量和 输出变量模糊化，选择三角形隶属度函数，并建立模糊规则，采用极小运算法进行模糊推 理，并将推理后的模糊量转换为精确量输出的基于模糊推理的智能控制模块；用于将精确量作为温室的灌溉量输出到灌溉执行机构的执行控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于模糊推理的智能温室灌溉控制装置，其特征在于：所述智能温室灌溉控制装置包括：用于检测土壤中水分含量的土壤湿度检测模块；用于按照环境平均温度、空气相对湿度和光照强度得到温室腾发量的腾发量检测模块；用于以土壤湿度和腾发量为输入变量，温室的灌溉量为输出变量，将输入变量和输出变量模糊化，选择三角形隶属度函数，并建立模糊规则，采用极小运算法进行模糊推理，并将推理后的模糊量转换为精确量输出的基于模糊推理的智能控制模块；用于将精确量作为温室的灌溉量输出到灌溉执行机构的执行控制模块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：乔北京，曾杰，吴斌，宋海燕，陈慧宇，杜克林，
申请(专利权)人：宁波熵联信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。