В настоящее время с улучшением национального уровня жизни спрос на сельскохозяйственные культуры увеличивается с каждым годом. В последние годы парниковые культуры становятся все более серьезной проблемой, особенно в отношении качества тепличных культур.
Внутреннее освещение теплиц и рост внутренних культур тесно связаны. Недостаточный или избыточный свет повлияет на рост урожая в теплице. Поэтому одним из важных способов увеличения производства и качества тепличных культур является улучшение условий освещения.
Метод, который определяет интенсивность внешнего освещения в реальном времени и автоматически управляет выключателем света, может в определенной степени реализовать автоматическую заполняющую лампу с обратной связью, но в современной технологии заполняющей подсветки в основном используется метод дополнения света в темноте ночью.
Чтобы способствовать быстрому росту растений, обычно используется лампа накаливания или люминесцентная лампа, чтобы равномерно освещать растения в теплице. Хотя распределение лампы равномерное, источник света, который падает на поверхность растения, неоднороден и не соответствует требованиям интенсивности света для всех растений. Как правило, все системы используют единый источник питания для управления заполняющим светом, где в определенный момент времени все огни либо открыты, либо закрыты.
Эти параметры являются грубыми режимами управления и не могут обеспечить количественный, точный и заполняющий эффект по требованию. Неравномерный свет наполнения приводит к недостаточному освещению или избыточному освещению, что влияет на рост растений и эффективность использования света.
Поэтому важно разработать и использовать интеллектуальный алгоритм, который обеспечивает точный свет наполнения для установки для достижения динамического контроля в реальном времени. Количество заполняющего света и лучшие положения света определяются в соответствии с интеллектуальным алгоритмом.
Для эксперимента была построена небольшая теплица в лаборатории. Датчик интенсивности света BH1750FVI использовался в качестве модуля сбора данных. Данные передаются датчиком температуры и опытом сравнения базы данных экспертной системы.
Затем с помощью микроконтроллера STC89C51, который используется в качестве ядра обработки данных, алгоритм оптимизации роя частиц используется для получения оптимального положения источника света и оптимального количества источников света.
Экспертная система - это тип программной системы, которая может быть определена как «программная система с экспертными способностями решать проблемы в определенной области». Система может функционировать в качестве эксперта в области и может использовать опыт и знания, накопленные экспертами в течение многих лет, чтобы обеспечить высокий уровень ответов на вопросы в относительно короткий период времени.
Со структурной точки зрения экспертные системы также могут быть определены как «программная система решения проблем, состоящая из базы данных специализированных областей и организации, которая может приобретать и применять знания». Структура этой системы подчеркивает независимость между базой знаний в какие знания хранятся и учреждения, которые используют знания.
Преимущества и недостатки экспертной системы сильно зависят от уровня «экспертных знаний», которые она имеет. Данные, которые хранятся в экспертной системе в этой статье, являются эмпирическими данными лучших экспертов по свету по различным культурам в разные периоды.
Основная задача этой системы состоит в том, чтобы предоставить фермеру лучшие эмпирические данные для сравнения полученного значения в реальном времени с последующим значением экспертного опыта.
Экспертная система контроля урожая имеет ряд базовых правил, знаний и логических программ, которые могут осуществлять оперативную диагностику роста и развития тепличных культур.
С помощью анализа рассуждений можно получить интенсивность света, которая наиболее подходит для роста урожая. Объединяя его с текущими параметрами окружающей среды в теплице, было проведено второе экспертное обоснование (моделирование процесса мышления людей при принятии решений) и получено текущее состояние интенсивности света.
Экспертная система контроля сельскохозяйственных культур использует сельскохозяйственные знания в качестве средства сбора и переносит знания и опыт сельскохозяйственных экспертов в компьютеры и моделирует процессы аргументации и принятия решений сельскохозяйственными экспертами.
После сравнения двух значений числовые результаты передаются в систему микроконтроллера. Согласно исходному значению эксперта, предоставленному экспертной системой, использовался механизм позитивного мышления экспертной системы для расчета разницы в интенсивности света.
Экспертная система в настоящее время является самой сложной искусственной технологией с самыми высокими требованиями применения в области разработки. Когда данные пользователя вводятся в систему, система использует логику для принятия решений с помощью правил и базы знаний и делает соответствующие предложения или прогнозы.
В процессе оптимизации проекта были проанализированы различия между практическими задачами и математической моделью, и математическая модель постоянно корректировалась и оптимизировалась.
Только так можно установить правильную математическую модель, которая дала оптимальный результат. Математическая модель, используемая в этой статье, подчиняется ряду ограничений неравенства.
Целью модели является получение более точных результатов; поэтому приходилось стремиться к лучшим результатам, и пришлось целесообразно отказаться от скорости решения и сложности модели. Целью оптимизации роя частиц является точное и экономичное решение проблемы.
Жасмин - растение, использованное в этом эксперименте. Информация показала, что цветы жасмина предпочитают обильный свет. Если света было достаточно, жасмины росли темно-зелеными листьями, росли цветами и хорошо окрашивались. Данные показали, что для жасмина оптимальное значение интенсивности света составляет 8500–16000 люкс. Чтобы стимулировать рост растений, эксперимент использовался для освещения.
Наблюдая за светодиодной матрицей, можно было увидеть, что эти две области были наиболее концентрированными для количества открытых источников света; поэтому интенсивность света здесь была сильной. В то же время было несложно обнаружить, что красновато-коричневая область с левой стороны была значительно больше, чем красновато-коричневая область с правой стороны, что также было связано с вышеупомянутым выбором положения теплицы.
Поскольку левая сторона теплицы находилась в положении, в котором относительная интенсивность света была недостаточной, число источников света в левом положении увеличилось бы. Следуя контурам вверх и вниз, мы можем четко видеть интенсивность света, особенно в нижней части теплицы.
Перед заполнением светодиодной лампой в теплице использовалась лампа накаливания. Лампа накаливания была полностью включена ночью, и свет направлялся вертикально с верха вниз теплицы без какого-либо контроля. Наблюдалась ситуация освещения ночного света, которая не была затронута никаким внешним светом.
Для заливки света использовалась только матрица светодиодов, поэтому анализ интенсивности света был более симметричным и более стабильным. В то же время было видно, потому что все ночное освещение использовало светодиодную матрицу для заполнения света; следовательно, ночное освещение, наполненное светодиодными огнями, использовалось больше.
Эксперимент показал, что использование светодиодных матриц для освещения растений может не только лучше удовлетворять потребности растений, но и экономить больше денег для пользователей. Используя светодиодную матрицу, мы включили только необходимое количество источников света, так как не все шарики светодиодных ламп должны были быть открыты.
Этот подход обеспечил не только лучший эффект, чем наши традиционные лампы накаливания и люминесцентные лампы, но и может сэкономить больше ресурсов.
Заключение
Результаты этого эксперимента показывают, что алгоритм потока параллельных частиц позволяет быстрее определять оптимальное положение множества частиц и делает результаты более точными.
В этом эксперименте было показано, что использование алгоритма потока параллельных частиц является более энергоэффективным.
По сравнению с люминесцентными лампами экономия энергии составляет примерно 82,6%, а по сравнению с лампами накаливания - примерно 54,2%. Следовательно, очень экономически целесообразно использовать светодиодную матрицу.