本发明专利技术公开了一种畜禽舍养殖环境温度预测控制系统及其调控方法，所述控制系统包括：温湿度传感器、养殖环境温度动态需求模块、环境控制器和环境调控执行机构；其中，环境控制器分别连接养殖环境温度动态需求模块和温湿度传感器，环境调控执行机构连接环境控制器，并根据环境控制器的命令执行相应环境调控；所述调控方法根据畜禽养殖环境温度动态设定模型、基于GM(1，1)模型的畜禽舍养殖环境温度预测系统和基于GM(1，1)模型的灰色预测模糊系统控制养殖环境温度。本发明专利技术解决了畜禽舍内温度难以及时调控、调控适应性差及不能做到防患于未然的问题，克服了畜禽舍基于检测结果的反馈式调控的局限。式调控的局限。式调控的局限。
【技术实现步骤摘要】
一种畜禽舍养殖环境温度预测控制系统及其调控方法
[0001]本专利技术涉及农业环境控制
，特别是涉及畜禽舍养殖环境温度预测控制系统及其调控方法。
技术介绍
[0002]高密度、大规模舍饲环境下，适宜的养殖环境是影响畜禽健康和生产性能的关键因素，也是保障其发挥遗传潜力和生产效率的基础。复杂多变的气候条件、畜禽舍建筑设施、通风气流组织和饲养模式等都直接影响舍内环境，造成舍内环境的复杂和多样性，舍内热环境不均匀、温度波幅大、冷热应激等都影响畜禽机体的健康、生产性能、抗病能力和饲料转化率，规模化畜禽舍环境调控系统是保障舍内环境条件满足畜禽生活环境的关键。
[0003]近年来，国内学者对畜禽舍小气候环境调控系统提出了新的调控方法，如李立峰、武佩等的《基于组态软件和模糊控制的分娩母猪舍环境监控系统》(2011年)，王新政、韩玉杰等的《畜禽舍温度模糊自适应PID控制与仿真研究》(2012年)，宣传忠、武佩等的《基于自适应模糊神经网络的畜禽舍环境控制系统的研究》(2013年)，马从国、胡应占等的《国内猪舍小气候环境调控系统研究进展》(2014年)，柴钰、于全刚的《基于模糊PID解耦算法的多功能禽舍环境控制系统设计》(2014年)，马从国、胡应占等的《国内鸡舍小气候环境调控系统研究》(2015年)，刘艳昌、张志霞等的《基于EPGA的畜禽舍环境模糊智能监控系统》(2017年)。
[0004]现有的畜禽舍环境调控系统主要通过在舍内布置温、湿度等传感器监测舍内环境状况，用传感器监测到的舍内某点温度或几个点的平均温度信号与舍内设定值比较，然后通过控制算法等调控策略来调控通风模式的运行及切换、湿帘降温系统和加热装置的运行来调控舍内小环境。这些调控系统主要以PID控制、模糊控制、神经网络和专家系统控制算法等调控策略应用于畜禽舍环控系统中，这些畜禽舍环境调控系统的应用促进了环境调控的自动化水平，使畜禽舍内环境在一个相对适宜畜禽生长的范围内，降低了人工劳动强度，提高了养殖的经济和社会效益，促进了畜禽养殖产业的发展。
[0005]然而，随畜禽饲养规模的不断增加，且高产品种畜禽对养殖环境温度波动等应激的适应能力弱，通过舍内定点传感器检测到的温湿度信号是否符合舍内环境要求来进行下一步的控制，均是基于环境参数检测结果的反馈式环境调控方法，基于环境参数检测结果的反馈式环境调控方法存在以下问题：
[0006](1)调控温度为限定值，难以实时精准调控，不能满足不同生长阶段对环境温度的需求：畜禽舍内环境温度的设定值一般为几个或多个特定的温度临界值，不能按照畜禽生长不同阶段的需求科学设置温度值；
[0007](2)难以及时调控舍内环境，存在滞后性，控制效率差。用传感器监测到的舍内该时刻的环境参数为指标，反馈调控下一时刻的舍内环境状况，研究表明，畜禽舍热环境系统变化具有动态性、时变性和不确定性等特点，根据可测定的被控量温度信息确定控制量，对于畜禽舍环境滞后过程这一复杂对象，被控量的变化不能及时反应控制量的变化，环境调
控策略与舍内环境状况相比具有明显的滞后性，无法根据被控量温度变化趋势的预测来相应的调整控制策略，控制效率差。舍内局部环境已经不在适宜畜禽生长的范围内，但环境调控系统接收到的信号还在适宜环境范围内，环境调控系统未能进行及时调控，致使舍内局部环境下的畜禽长时间在冷热应激环境下，易导致呼吸道疾病的发生；
[0008](3)调控精度低。PID控制响应时间短但超调量大，畜禽舍环境温度控制系统不允许有过大的超调量；对于模糊控制，阶跃上升响应虽超调量小，但响应时间较长，阶跃下降有负向超调，且模糊控制的精度尚不够高，只能实现畜禽舍环境的粗略调控；基于神经网络算法的自调控策略，对畜禽舍环境变化有适应性，但需要专家经验；
[0009](4)不能做到防患于未然，适应性差，调控品质难以保证。气候环境复杂多变，舍外环境短时间内温度骤降、骤增下，监测舍内环境的变化反馈调节不能在环境骤变前做出调控策略，舍内环境无法完全避免恶劣环境的影响，使得舍内一定时间内冷热应激大、温度波幅大等现象。环境调控精度及策略受限于舍内传感器，受舍内传感器监测精度的直接影响，且传感器异常不能及时发现并持续作为控制系统的输入模块；
[0010](5)不利于节能，增大了运行能耗。畜禽舍内环境具有非线性特点，研究表明，基于环境参数检测结果的反馈式环境调控算法下，存在系统震荡和超调现象，畜禽舍风机等调控设备超调运行，且环控设备启停次数多等问题，环境调控运行模式下势必增大了运行能耗。
[0011]畜禽舍外环境时刻变化，如何通过饲养环境调控技术实现舍内无冷热应激、温度波幅小、热环境均匀等目标，已经成为畜禽养殖产业需要亟待解决的一个重要的问题。
[0012]因此希望有一种畜禽舍养殖环境温度预测控制系统及其调控方法能够解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
[0013]本专利技术公开了一种畜禽舍养殖环境温度预测控制系统,所述控制系统包括：温湿度传感器、养殖环境温度动态需求模块、环境控制器和环境调控执行机构；其中，环境控制器分别连接养殖环境温度动态需求模块和温湿度传感器，环境调控执行机构连接环境控制器，并根据环境控制器的命令执行相应环境调控。
[0014]优选地，所述环境控制器包括数据采集模块、环境温度预测模块、预测模糊控制模块、预测模糊决策模块和预警检修模块。
[0015]优选地,所述环境温度预测模块连接所述数据采集模块，所述环境温度预测模块基于累加生成数列、残差模型修正和等维新息处理的综合GM(1，1)模型输出畜禽舍养殖环境第N时刻的预测温度；
[0016]所述预测模糊控制模块连接所述环境温度预测模块，所述预测模糊控制模块的输入信号为养殖环境温度预测误差与预测误差的变化率，建立模糊决策规则确定预测模糊控制的输出量，所述环境调控执行机构根据预测模糊控制的输出量进行控制调节；
[0017]所述预测模糊决策模块连接所述预测模糊控制模块，所述预测模糊决策模块的输入信号为输入输出的误差及其误差的变化率，确定适宜的预测步长；
[0018]所述预警检修模块基于偏差累加次数进行预警，所述预警检修模块连接所述养殖环境温度动态需求模块、所述温湿度传感器和所述数据采集模块。
[0019]优选地,所述养殖环境温度动态需求模块基于畜禽饲养特性、行为特性、应激机制、畜禽品种、质量与日龄参数，输出畜禽不同生长阶段的养殖环境温度需求参数，所述养殖环境温度动态需求模块连接所述数据采集模块。
[0020]优选地,所述环境调控执行机构包括风机、湿帘、通风小窗、加热设备和喷雾装置，所述环境调控执行机构根据所述环境控制器的命令控制畜禽养殖环境的通风、降温、加热和加湿。
[0021]优选地，所述温湿度传感器数量大于等于两个，且分别设置在畜禽舍内部和外部。
[0022]本专利技术还公开了一种畜禽舍养殖环境温度预测控制系统的调控方法，所述调控方法根据畜禽养殖环境温度动态设定模型、基于GM(1，1)模型的畜禽舍养殖环境温度预测系统和基本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种畜禽舍养殖环境温度预测控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：温湿度传感器、养殖环境温度动态需求模块、环境控制器和环境调控执行机构；其中，环境控制器分别连接养殖环境温度动态需求模块和温湿度传感器，环境调控执行机构连接环境控制器，并根据环境控制器的命令执行相应环境调控。2.根据权利要求1所述的畜禽舍养殖环境温度预测控制系统，其特征在于：所述环境控制器包括数据采集模块、环境温度预测模块、预测模糊控制模块、预测模糊决策模块和预警检修模块。3.根据权利要求2所述的畜禽舍养殖环境温度预测控制系统，其特征在于：所述环境温度预测模块连接所述数据采集模块，所述环境温度预测模块基于累加生成数列、残差模型修正和等维新息处理的综合GM(1，1)模型输出畜禽舍养殖环境第N时刻的预测温度；所述预测模糊控制模块连接所述环境温度预测模块，所述预测模糊控制模块的输入信号为养殖环境温度预测误差与预测误差的变化率，建立模糊决策规则确定预测模糊控制的输出量，所述环境调控执行机构根据预测模糊控制的输出量进行控制调节；所述预测模糊决策模块连接所述预测模糊控制模块，所述预测模糊决策模块的输入信号为输入输出的误差及其误差的变化率，确定适宜的预测步长；所述预警检修模块基于偏差累加次数进行预警，所述预警检修模块连接所述养殖环境温度动态需求模块、所述温湿度传感器和所述数据采集模块。4.根据权利要求2所述的畜禽舍养殖环境温度预测控制系统，其特征在于：所述养殖环境温度动态需求模块基于畜禽饲养特性、行为特性、应激机制、畜禽品种、质量与日龄参数，输出畜禽不同生长阶段的养殖环境温度需求参数，所述养殖环境温度动态需求模块连接所述数据采集模块。5.根据权利要求1所述的畜禽舍养殖环境温度预测控制系统，其特征在于：所述环境调控执行机构包括风机、湿帘、通风小窗、加热设备和喷雾装置，所述环境调控执行机构根据所述环境控制器的命令控制畜禽养殖环境的通风、降温、加热和加湿。6.根据权利要求1所述的畜禽舍养殖环境温度预测控制系统，其特征在于：所述温湿度传感器数量大于等于两个，且分别设置在畜禽舍内部和外部。7.根据权利要求2所述的畜禽舍养殖环境温度预测控制系统的调控方法，其特征在于：所述调控方法根据畜禽养殖环境温度动态设定模型、基于GM(1，1)模型的畜禽舍养殖环境温度预测系统和基于GM(1，1)模型的灰色预测模糊系统控制养殖环境温度，具体运行按照如下步骤进行：S1：基于畜禽养殖环境温度动态需求模型确定N时刻畜禽舍内环境的需求温度T
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；畜禽养殖环境温度动态...
【专利技术属性】
技术研发人员：李保明，王阳，郑炜超，童勤，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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