摘 要：智能控制技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，文章以智能控制技術(shù)作為研究基礎(chǔ)，對現(xiàn)代的溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、智能控制技術(shù)在當(dāng)前現(xiàn)代溫室環(huán)境中的發(fā)展現(xiàn)狀進行研究，探索新型的溫室內(nèi)環(huán)境和生物信息的獲取方式，為實現(xiàn)溫室內(nèi)的動植物生理指標(biāo)的智能控制、智能控制系統(tǒng)硬件的配置和結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化提供研究的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代溫室；智能控制；溫室環(huán)境

1 概述

“溫室”是對“溫室效應(yīng)”的一種利用，當(dāng)動植物如果不適合在寒冷季節(jié)里在陸地上進行種植和生產(chǎn)，那么依靠對室內(nèi)的溫度進行控制，可以通過溫度環(huán)境的人工創(chuàng)造和控制來滿足農(nóng)作物反季節(jié)生產(chǎn)的需求。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于溫室生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)研究也越來越多，特別是在農(nóng)業(yè)科學(xué)領(lǐng)域、管理科學(xué)領(lǐng)域等方面進行應(yīng)用，現(xiàn)代溫室的創(chuàng)造改變了過去動植物生產(chǎn)環(huán)境和時空上的界限，在水產(chǎn)養(yǎng)殖、蔬菜種植、花卉種植等方面都已經(jīng)取得了一定的成績。

溫室環(huán)境的控制包含有三種方式，人工控制、自動控制和智能控制。在我國不同的領(lǐng)域都有控制方式的應(yīng)用，在溫室環(huán)境的應(yīng)用中大多采用的是自動控制。對于現(xiàn)代的溫室環(huán)境控制可以說是對智能控制的一種前瞻性的研究。我國的自然科學(xué)基金委研究項目“工廠化農(nóng)業(yè)”、“溫室環(huán)境智能控制關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)”等項目都是在經(jīng)濟探索現(xiàn)代溫室環(huán)境的智能控制技術(shù)。

2 智能控制技術(shù)概況

智能控制技術(shù)作為直接性控制技術(shù)的一種，是基于大量的研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上所發(fā)展起來的一項控制技術(shù)，是對于人工智能、運籌學(xué)等理論的綜合運用，通過控制系統(tǒng)技術(shù)來完成控制。

智能控制在進行處理工作時，具有非線性、不確定性等主要特點。優(yōu)異的智能控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對一般控制要求的基礎(chǔ)上，還能夠具備自組織、自結(jié)構(gòu)等特點和能力。智能控制系統(tǒng)如果具有了自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，那么可以對周邊的位置環(huán)境進行模擬和學(xué)習(xí)，依靠所儲存的知識和經(jīng)驗來提升自己的控制能力。自適應(yīng)系統(tǒng)可以讓系統(tǒng)實現(xiàn)控制對象在動力方面的變化，更好的適應(yīng)周邊環(huán)境的變化。自組織系統(tǒng)能夠幫助智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)對復(fù)雜信息的組織和協(xié)調(diào)，讓系統(tǒng)能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)靈活的開展活動。自結(jié)構(gòu)能夠幫助智能控制系統(tǒng)對自身的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、數(shù)據(jù)等內(nèi)容進行調(diào)整，并讓系統(tǒng)可以加入學(xué)習(xí)機制來實現(xiàn)對需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容和數(shù)據(jù)的搜集，讓系統(tǒng)具備一定的學(xué)習(xí)和整理功能，實現(xiàn)對系統(tǒng)知識的解釋。在系統(tǒng)運行的初期階段，系統(tǒng)并不具備調(diào)整規(guī)則，但是可以通過設(shè)置規(guī)則來讓系統(tǒng)具備學(xué)習(xí)的能力。

要想實現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)，就需要讓控制系統(tǒng)具有較高的智能。當(dāng)前對于控制系統(tǒng)在智能水平上的應(yīng)用主要方式有模糊控制、專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、混合控制等方式?；旌峡刂剖且揽繉＜蚁到y(tǒng)對于知識和經(jīng)驗的積累來展開模糊邏輯推理的模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，多種控制方式相互補充，讓智能控制系統(tǒng)更加的完善。對于混合控制理論的研究是當(dāng)前主要的研究熱點，并且在研究上已經(jīng)形成了以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和專家模糊控制等多個研究的方向。

3 智能控制技術(shù)在現(xiàn)代溫室環(huán)境控制的應(yīng)用

現(xiàn)代溫室環(huán)境中的智能控制系統(tǒng)屬于非線性的系統(tǒng)，具有輸入、輸出等功能。現(xiàn)代溫室環(huán)境的智能控制系統(tǒng)的問題是在現(xiàn)代溫室中的應(yīng)用，使溫室內(nèi)的動植物在特定的生長時刻中能夠滿足所需信息的搜集，然后將搜集的信息和系統(tǒng)中所檢測到的數(shù)據(jù)進行比對，利用系統(tǒng)中的控制器進行計算，從而判斷如何進行合理的智能控制來實現(xiàn)溫室的環(huán)境控制，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高差，低成本和低能耗的控制目標(biāo)。溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng)依靠傳感器來對溫室內(nèi)的環(huán)境和溫室內(nèi)動植物的具體生長情況進行信息的采集，并且通過控制算法的設(shè)置，將搜集到的信息與原本設(shè)定的模型進行對比，然后根據(jù)比對的結(jié)果確定具體的動作執(zhí)行方案，從而實現(xiàn)對溫室環(huán)境和溫度的控制。

3.1 溫室環(huán)境智能控制硬件結(jié)構(gòu)

溫室環(huán)境的控制是對自然資源進行充分的利用，改變溫室內(nèi)的環(huán)境因子來取得最適宜動植物生長的環(huán)境，控制上需要對控制的算法和硬件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和優(yōu)化。

現(xiàn)代溫室環(huán)境的智能控制通過分布式的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)控制，系統(tǒng)并沒有配備獨立的處理系統(tǒng)，而是選擇設(shè)置多個的可編程的控制器，讓其分布在溫室中的不同位置，每個控制器都能夠直接將信息數(shù)據(jù)傳到主處理器上，而子處理器可以對對應(yīng)的傳感器上的信息進行處理，并且對其實現(xiàn)實時的控制。主處理器可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，并且將傳遞搜集的數(shù)據(jù)進行顯示和控制。分布式控制系統(tǒng)具有獨立的控制網(wǎng)絡(luò)、操作員站、工程師站、現(xiàn)場控制站，能夠滿足對數(shù)據(jù)的搜集。處理和控制。不同的功能配有不同的功能模塊，共同組成一個完整的控制系統(tǒng)，這個控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的集中管理和監(jiān)控。

溫室環(huán)境的智能控制是在符合硬件系統(tǒng)的框架下所設(shè)定的，采用了可編程的控制系統(tǒng)、單片機等期間來對現(xiàn)場控制站進行控制，并且每種方式都具有獨特的特點。基于MCP溫室環(huán)境的智能控制系統(tǒng)條件下，對于信息進程采集的控制算法性能依靠單片機來實現(xiàn)，單片機如果發(fā)生故障，那么就容易造成系統(tǒng)的失控?？刂撇僮魃嫌捎谝蟊容^低，因此在短期內(nèi)具有一定的市場發(fā)展前景。

3.2 溫室環(huán)境智能控制算法

溫室環(huán)境的智能控制系統(tǒng)是依靠硬件系統(tǒng)的支撐來對軟件進行執(zhí)行的過程，控制算法會對智能控制系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響，因此，這也是當(dāng)前研究的重點方向。

PID控制算法在溫室的環(huán)境控制領(lǐng)域中屬于比較早進行研究的算法，對于輸入的數(shù)據(jù)的偏差值，按照一定的計算方式進行計算，然后將計算所得出的結(jié)果輸入到輸出控制中。通常PID控制器是無法進行在線的數(shù)據(jù)調(diào)整，因為控制器的抗干擾的水平較弱，無法滿足當(dāng)前溫室環(huán)境控制的變化。溫室環(huán)境控制在大多數(shù)情況下需要通過PID控制算法水平的提升來加強其控制的水平。

模糊控制算法是在溫室內(nèi)環(huán)境和動植物生長的實際參數(shù)進行綜合性的考慮，依靠模糊數(shù)學(xué)和魔術(shù)控制等方式，對溫室的環(huán)境實現(xiàn)智能的控制。模糊控制算法不需要對被控制的對象進行精確的數(shù)學(xué)計算，只需要根據(jù)控制結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗來進行模糊性的歸類，然后依靠模糊控制器將經(jīng)驗和理論進行模糊化推理，從而實現(xiàn)參數(shù)的耦合以達(dá)到最佳的狀態(tài)。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是依靠多種神經(jīng)元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間相互的連接所形成的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擁有多種的模型，包括自適應(yīng)線性元件模型、反向傳播BP模型等。三層的BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對每個連續(xù)的函數(shù)進行逼近，然后通過任意的排列映射的問題進行處理。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法不需要設(shè)定非常精確的數(shù)學(xué)模型，其本身所具備的處理就能夠解決溫室環(huán)境的控制。

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作者簡介：程莉（1986，08-），女，新疆烏魯木齊人，研究生學(xué)歷，新疆職業(yè)大學(xué)，研究方向：控制工程。