[01242005]电工自动控制温室大棚环境监测与灌溉自动化控制系统

课题来源与背景

（一）课题来源：企业重点研发项目;电工自动控制温室大棚环境监测与灌溉自动化控制系统。

（二）背景：甘肃泽德电子技术有限公司开发出来了一种电工自动控制温室大棚环境监测与灌溉自动化控制系统，提高温室大棚环境监测与灌溉的效率。

研究目的与意义

提高温室大棚环境监测与灌溉的效率，因此，研究温室大棚环境监测与灌溉算法的方法显得尤为重要。

主要论点与论据

（一）根据电工自动控制技术温室大棚环境室内空气进出口的工况，建立了室内CO2浓度的偏微分方程模型。提出了一种基于电工自动控制技术温室大棚 CO2环境监测的有限差分法和最小二乘法辨识算法，实现电气自动化控制的温室大棚灌溉与环境监测。

（二）针对目前商用温室自动灌溉系统控制成本高、耗水量大、环境污染严重等问题，提出了一种温室水肥化电工控制技术灌溉环境保护自适应非线性模型辨识控制：算法计算量小，节约了环境保护成本。

（三）为了准确计算温室大棚的煤粉在炉内的燃烧速率，给出了一种温室大棚燃炉环境监测与电工电气自控控制系统的研究，推导了煤粉在炉内燃烧速率的计算公式，满足实时仿真计算的要求。仿真结果与实测数据和现有文献相符，并对结果进行了分析。

创见与创新（一）

创见：本课题提出了一种基于电工自动控制技术温室大棚 CO2环境监测的有限差分法和最小二乘法辨识算法，将有限差分法和最小二乘法相结合，实现了模型未知参数的辨识。在模型无扰动的情况下，采用线性反馈控制方法对CO2浓度进行控制。针对模型存在有界扰动的情况，采用鲁棒控制方法设计控制器，抑制扰动，使系统状态保持鲁棒稳定，仿真验证了控制方法的有效性。

创新：提出了一种温室水肥化电工控制技术灌溉环境保护自适应非线性模型辨识控制，系统地阐述和分析了自适应血液均衡器的原理，在已知理论的基础上对LMS自适应均衡器进行了优化，基于LMS算法的自适应均衡器去噪效果非常显著，算法计算量小，易于工程实现，环境保护能力强，具有很强的适用性。在实现温室有效灌溉效果的前提下，控制系统可减少30%的用水量，减少灌溉系统的开启时间和控制成本。

社会经济效益，存在的问题（一）

社会经济效益：我们研究开发了一种面向工业智能化、电气自动化控制与停车优化算法系统，提高温室大棚环境监测与灌溉的服务水平，被用户所接受，每年节约近480万元，能够产生较大的经济效益和社会效益。

存在的问题：

（1）针对温室水肥化电工控制技术灌溉环境是相频响应特性是非线性的，传递函数既有零点又有极点，稳定性不好，相位特性难以控制，给出了一种温室水肥化电工控制技术灌溉环境保护自适应非线性模型辨识控制，进行温室大棚灌溉。

（2）将有限差分法和最小二乘法相结合，实现了模型未知参数的辨识。在模型无扰动的情况下，采用线性反馈控制方法对CO2浓度进行控制;给出了一种温室水肥化电工控制技术灌溉环境保护自适应非线性模型辨识控制，仿真验证了控制方法的有效性。

历年获奖情况：

本项目获得2021 资源能源与环境技术国际会议（REET 2021）学术论文，优秀论文一等奖;获得“泽德电子”先进个人、终身成就奖，2020年度中国机械工程学会优秀论文奖，获得甘肃省电工技术学会一等奖一项，二等奖三项，三等奖一项，甘肃省职工优秀成果奖等其它的奖励，甘肃省机械工程学会先进个人，课题在甘肃泽德电子技术有限公司作为科技攻关项目立项获得“产、学、研”特等奖和甘肃泽德电子技术有限公司“科学技术进步特等奖”，该成果解决了一系列温室大棚电气控制与环境灌溉监测等的问题。

本项目获得专利101项：申请发明专利23项，授权72项实用新型专利，授权6项外观设计专利发表研究论文15篇， 2篇中文核心已投稿，Ei检索10篇文章，2篇SCI已投稿获得，软件著作权7个，已经完成的省部级成果鉴定（登记）7项，形成了系列技术操作规程。

成果简介要向社会公开针对目前商用温室自动灌溉系统控制成本高、耗水量大、环境污染严重等问题，提出了一种电工自动控制温室大棚环境监测与灌溉自动化控制的算法，建立了电工自动控制温室大棚环境监测与灌溉自动化控制的算法模型：算法计算量小，节约了环境保护成本。

本成果具有广阔的推广前景，其方法和技术也得到了电工自动控制温室大棚环境监测与灌溉自动化控制技术方面的应用，具有重大意义和良好的社会经济效益。该科技成果技术创新点在国内未见完全相同文献报道;社会效益明显，经济效益显著，生态效益明显;知识产权明晰;负责人业务能力良好，具备开展深入研究和成果推广的现实能力研究成果对推动经济、社会可持续发展起到了重要的指导和推动作用，产生了重要的社会效益和生态效益，成果处于国内领先地位，总体达到了国内同类研究的先进水平，研究成果具有较高的应用推广价值。