智慧溫室是普通溫室隨著現代科技而建立的更高效、更節能、更精準調控的溫室,智慧溫室是農業的高階形態,是農業的未來的發展目標,是農業技術進步的設施保障,而能控制溫室實現種植者想要的溫室環境的智慧控制技術是智慧溫室的核心內容。設施溫室環境控制的發展歷程大致歷經了三大階段:定值開關控制階段、傳統自動控制階段和智慧控制階段。
1.定值開關控制階段
定值開關控制是不考慮滯後性右慣性的初始的手動控制過程。這種控制方式,也可以稱為基於種植經驗的手動控制方式。關於溫室環境因子的調節與控制最初歷史上很長一段時間都是用這種最樸素的方式對溫室進行管理。這種方式要求管理者必須要經驗豐富,但是效果並不是特別理想,人工管理的弊端在於對作物生長環境的調控存在人為偏差,精度低,侷限性較大,無法在提高產量的同時節約資源,效率很低,也無法實現大面積或者多溫室的管理。
2.傳統自動控制階段
傳統的農業生產方式已經跟不上時代發展的步伐,儘快脫離人工的自動控制逐漸成為農業發展的趨勢。傳統的自動控制一般是基於設定值的控制技術,使作物生長環境維持在我們的設定範圍下。PID控制是溫室中目前應用最廣泛的,主要為Kp、Ki、Kd分別與系統偏差、偏差積分、偏差微分經過線性組合形成控制量,消除被控目標的誤差並進行設定值跟蹤控制,相對於手動調節是跨時代的進步。
3.智慧控制階段
現代的智慧控制是熱門研究方向,如專家控制系統、遺傳演算法、多目標最佳化控制、模糊控制、魯棒控制、神經網路控制、解耦控制、仿人工智慧控制、基於作物生長模型的模型預測控制等。智慧控制演算法大多優化了多因子強幹擾性、模型精準性、多變數控制等問題。
4.智慧溫室控制系統的研發現狀
經過時間的推移與科學的進步,中國的科研人員對溫室智慧控制系統不斷的刻苦研究,也逐漸有了一些較先進的成果,如多目標的全域性最佳化方法與基於作物生長模型的控制方法。隨著網路資訊科技下的人工智慧和機電一體化技術應用水平的不斷提高,溫室環境控制系統和智慧裝置的大規模應用成為可能,這對解決世界糧食和蔬菜問題具有重要意義。