1.基于数据驱动和事件推理的鸡舍通风自动控制方法,其特征在于,所述鸡舍通风自动控制方法采用的鸡舍通风自动化系统包括传感器、数据采集器、事件采集器、主控制器、风机调节控制器、小窗调节控制器、排气风机和小窗电机;
其中,传感器与数据采集器相连,传感器包括舍内温度传感器、湿度传感器、舍外温度传感器、二氧化碳传感器、氨气传感器、硫化氢传感器以及负压传感器;
舍内温度传感器用于检测舍内温度;湿度传感器用于检测舍内湿度;舍外温度传感器用于检测舍外温度;二氧化碳传感器用于检测舍内二氧化碳浓度;氨气传感器用于检测舍内氨气浓度;硫化氢传感器用于检测舍内硫化氢浓度;负压传感器用于检测舍内负压;
数据采集器分别与主控制器以及小窗调节控制器相连;
事件采集器与主控制器相连;
主控制器与风机调节控制器以及小窗调节控制器分别相连,风机调节控制器与排气风机相连,小窗调节控制器与小窗电机相连;
在主控制器内存储有数据驱动模型、事件推理模型以及小窗开度模型,在风机调节控制器内存储有风机计算模型,在小窗调节控制器内存储有小窗电机位移连续控制模型;
所述鸡舍通风自动控制方法,包括如下步骤:
步骤1.数据采集器实时采集各种传感器数据,包括舍内温度、舍内湿度、舍外温度、舍内二氧化碳浓度、舍内氨气浓度、舍内硫化氢浓度以及舍内负压;数据采集器对采集的传感器数据进行预处理后,再将预处理后的数据实时发送至主控制器和小窗调节控制器;
步骤2.事件采集器采集事件信息,并将所述事件信息发送至主控制器;
步骤3.主控制器根据数据采集器发送的数据以及当前鸡龄,通过数据驱动模型计算通风量,同时根据事件采集器发送的事件信息,通过事件推理模型对通风量进行修正;
主控制器基于数据驱动模型计算得到的通风量值,加上事件推理模型得到的通风量修正值得到最终的通风量指令,并将该通风量指令发送给风机调节控制器;同时,主控制器结合通风量指令,利用小窗开度模型计算进风小窗开度指令,并发送给小窗调节控制器;
步骤4.风机调节控制器接收来自主控制器的通风量指令后,利用风机计算模型,通过计算得到排气风机的开启周期,控制排气风机的启停;
步骤5.小窗调节控制器接收来自主控制器的进风小窗开度指令,同时接收来自数据采集器发送的舍内负压数据,利用小窗电机位移连续控制模型对小窗电机位移进行调控;
所述数据驱动模型的表达式为:
其中,V1为数据驱动模型计算得到的通风量,{ω1,ω2,…,ω7}为增益系数,b为偏置量,sign(x)为符号函数,当x>0时,sign(x)>0;
age为鸡龄,agemax为最大鸡龄,即鸡群出栏的年龄;
Ti为舍内温度,Tisp为温度目标值;
H为舍内湿度,Hmax、Hmin分别为舍内湿度最大值和最小值;
To为舍外温度,To,max、To,min分别为舍外温度最大值和最小值;
C为二氧化碳浓度,Cmax、Cmin分别为二氧化碳浓度最大值和最小值;
N为氨气浓度,Nmax、Nmin分别为氨气浓度最大值和最小值;
S为硫化氢浓度,Smax、Smin分别为硫化氢浓度最大值和最小值;
所述事件推理模型的表达式为:
其中,V2为事件推理模型得到的通风量修正值,M表示录入的事件信息个数,Ei为第i个事件,Ii(·)为第i个事件的推理基函数,αi为第i个推理基函数对应的修正值系数;
Ii(·)包含1和0两个结果,即当事件Ei发生且在饲养人员设置的发生时段(ti1,ti2)内时,即Ei=1且t∈(ti1,ti2),则Ii(·)=1;
其中,ti1为第i个事件起始时间,ti2为第i个事件结束时间;
当事件Ei结束,或者时间超过预设的发生时段(ti1,ti2)时,即“Ei=0或 ”,其中, 表示(ti1,ti2)的补集,即超过(ti1,ti2)的时段,则Ii(·)=0。
2.根据权利要求1所述的鸡舍通风自动控制方法,其特征在于,所述小窗开度模型的表达式为:
式中,W为小窗开度指令,V为通风量指令,Psp为舍内负压的目标值,λ为计算系数。
3.根据权利要求1所述的鸡舍通风自动控制方法,其特征在于,所述风机计算模型的表达式为:
式中,T表示排气风机的开启周期;Te表示循环周期,Ve表示排气风机在循环周期内保持一直开启所能提供的通风量,V表示通风量指令。
4.根据权利要求1所述的鸡舍通风自动控制方法,其特征在于,所述小窗电机位移连续控制模型采用比例积分微分算法,其表达式为:式中,U为小窗电机位移,K为开度指令与电机位移的静态增益,W为小窗开度指令,P为舍内负压,Psp为舍内负压目标值;
Kp为比例控制增益,Ki为积分控制增益,Kd为微分控制增益;
为舍内负压与舍内负压目标值之间的差值在时间上的累积;
为舍内负压与舍内负压目标值之间的差值在时间上的微分。