一种种植环境关灯响应控制除湿装置及方法与流程

本发明涉及种植环境调控的，尤其是涉及一种种植环境关灯响应控制除湿装置及方法。

背景技术：

1、在温室、植物工厂等种植环境中，通常采用除湿装置调节空气湿度，以维持适宜的植物生长环境。当种植环境由开灯状态切换至关灯状态时，光源散热量减少，空气温度快速下降，导致相对湿度升高、蒸气压差下降，容易出现湿度超调和结露现象。

2、现有除湿装置通常根据温度、相对湿度或者蒸气压差与相应目标值之间的偏差进行反馈调节。当检测参数明显偏离目标值后，除湿装置才提高除湿能力，存在控制响应滞后的问题。此外，单一控制回路难以兼顾种植环境参数与制冷回路蒸发温度的变化，容易造成调节过度或者运行波动。

技术实现思路

1、为了解决现有除湿装置在种植环境关灯切换过程中响应滞后，容易出现湿度超调和控制波动的问题，本技术提供一种种植环境关灯响应控制除湿装置及方法。

2、本技术的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种种植环境关灯响应控制除湿装置，所述一种种植环境关灯响应控制除湿装置包括：

4、壳体，所述壳体设有进风口和出风口，所述进风口与所述出风口之间形成空气处理通道；

5、制冷回路，设置于所述壳体内，用于对流经所述空气处理通道的空气进行冷却除湿和再热处理；

6、变频风机，设置于所述空气处理通道内，用于驱动种植环境中的空气由所述进风口进入所述壳体，流经所述制冷回路后由所述出风口排出；

7、检测组件，设置于所述壳体和所述制冷回路上，用于检测进入所述壳体的空气状态参数以及所述制冷回路的运行状态参数；以及

8、控制器，分别与所述制冷回路、所述变频风机和所述检测组件电性连接，用于根据所述检测组件检测的空气状态参数确定种植环境的关灯切换状态，并在确定所述关灯切换状态时调节所述制冷回路的除湿能力和所述变频风机的运行转速。

9、通过采用上述技术方案，变频风机驱动种植环境中的空气流经空气处理通道，使制冷回路对空气进行冷却除湿和再热处理，检测组件检测空气状态参数和运行状态参数，控制器根据空气状态参数及时确定种植环境的关灯切换状态，并相应调节制冷回路的除湿能力和变频风机的运行转速，从而提高除湿装置对关灯过程中空气状态变化的响应速度，减少湿度超调和结露，提高除湿控制的稳定性。

10、优选的，所述制冷回路包括变频压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器，所述变频压缩机、所述冷凝器、所述电子膨胀阀和所述蒸发器通过制冷剂管路依次连通；

11、所述蒸发器和所述冷凝器沿空气流动方向依次设置于所述空气处理通道内，以使进入所述壳体的空气先经所述蒸发器冷却除湿，再经所述冷凝器再热后由所述出风口排出。

12、通过采用上述技术方案，变频压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器形成循环连通的制冷回路，使制冷剂能够稳定循环。空气先经蒸发器冷却除湿，再经冷凝器再热，能够在降低空气含湿量的同时提高出风温度，避免低温空气直接排入种植环境，并利用冷凝器释放的热量完成再热，从而提高除湿效率和制冷回路的运行稳定性。

13、优选的，所述检测组件包括：

14、进风温度传感器，设置于所述进风口处，用于检测进入所述壳体的空气的进风温度；

15、进风湿度传感器，设置于所述进风口处，用于检测进入所述壳体的空气的进风相对湿度；

16、蒸发温度传感器，设置于所述蒸发器上，用于检测所述蒸发器的实际蒸发温度。

17、通过采用上述技术方案，进风温度传感器和进风湿度传感器分别检测进风温度和进风相对湿度，为计算进风蒸气压差和确定种植环境的关灯切换状态提供数据依据。蒸发温度传感器检测实际蒸发温度，为调节制冷回路的除湿能力提供数据依据，从而提高关灯切换状态判断的准确性和除湿控制的稳定性。

18、优选的，所述控制器包括：

19、蒸气压差计算模块，分别与所述进风温度传感器和所述进风湿度传感器连接，用于根据所述进风温度和所述进风相对湿度计算进风蒸气压差；

20、关灯切换检测模块，与所述蒸气压差计算模块连接，用于根据所述进风温度确定温度下降速率，根据所述进风蒸气压差确定蒸气压差下降速率，并根据所述温度下降速率和所述蒸气压差下降速率确定所述种植环境的关灯切换状态；

21、前馈调节模块，与所述关灯切换检测模块连接，用于在确定所述关灯切换状态时生成前馈调节量；

22、串级pid控制模块，包括主pid控制器和副pid控制器，所述主pid控制器与所述蒸气压差计算模块连接，用于根据目标蒸气压差和所述进风蒸气压差生成反馈调节量；所述副pid控制器与所述蒸发温度传感器连接，用于根据目标蒸发温度和所述实际蒸发温度生成压缩机频率调节量；

23、执行器协调模块，分别与所述前馈调节模块、所述串级pid控制模块、所述变频压缩机、所述电子膨胀阀和所述变频风机连接，用于将所述前馈调节量与所述反馈调节量叠加得到综合调节量，根据所述综合调节量确定所述目标蒸发温度，根据所述压缩机频率调节量调节所述变频压缩机的运行频率，并根据所述综合调节量协调调节所述电子膨胀阀的开度和所述变频风机的运行转速。

24、通过采用上述技术方案，利用进风温度和进风相对湿度计算进风蒸气压差，并结合温度下降速率和蒸气压差下降速率确定种植环境的关灯切换状态，能够提高关灯切换状态判断的准确性。通过将前馈调节量与反馈调节量叠加得到综合调节量，并采用主pid控制器和副pid控制器分别对进风蒸气压差和实际蒸发温度进行调节，能够提高除湿控制的响应速度和调节精度。通过协调调节变频压缩机的运行频率、电子膨胀阀的开度和变频风机的运行转速，能够减少控制波动，提高制冷回路的运行稳定性。

25、一种种植环境关灯响应控制除湿方法，应用于一种种植环境关灯响应控制除湿装置，所述种植环境关灯响应控制除湿方法包括：

26、获取进风温度和进风相对湿度，根据所述进风温度和所述进风相对湿度计算进风蒸气压差；

27、根据所述进风温度计算温度下降速率，并根据所述进风蒸气压差计算蒸气压差下降速率；

28、当所述温度下降速率达到预设温度速率阈值且所述蒸气压差下降速率达到预设蒸气压差速率阈值时，确定种植环境处于关灯切换状态；

29、当所述种植环境处于关灯切换状态时，根据所述温度下降速率和所述蒸气压差下降速率生成前馈调节量；

30、根据目标蒸气压差和所述进风蒸气压差计算蒸气压差偏差，根据所述蒸气压差偏差生成反馈调节量，并将所述反馈调节量与所述前馈调节量叠加，得到综合调节量；

31、根据所述综合调节量确定目标蒸发温度，获取实际蒸发温度，并根据所述目标蒸发温度和所述实际蒸发温度调节所述制冷回路的除湿能力；

32、自确定所述种植环境处于关灯切换状态起经过预设前馈作用时长后，使所述前馈调节量逐渐减小至零。

33、通过采用上述技术方案，利用温度下降速率和蒸气压差下降速率共同确定种植环境的关灯切换状态，能够提高关灯切换状态判断的准确性。关灯切换状态下生成前馈调节量，并将前馈调节量与反馈调节量叠加得到综合调节量，能够提前响应进风温度和进风蒸气压差的变化，提高除湿控制的响应速度。根据综合调节量确定目标蒸发温度，并结合实际蒸发温度调节制冷回路的除湿能力，能够提高除湿控制的稳定性。经过预设前馈作用时长后使前馈调节量逐渐减小至零，能够实现前馈调节与反馈调节之间的平稳过渡，减少湿度超调和控制波动。

34、优选的，所述确定种植环境处于关灯切换状态的步骤中，包括：

35、判断所述温度下降速率是否达到预设温度速率阈值，并判断所述蒸气压差下降速率是否达到预设蒸气压差速率阈值；

36、若所述温度下降速率达到所述预设温度速率阈值且所述蒸气压差下降速率达到所述预设蒸气压差速率阈值并持续预设确认时长，则确定所述种植环境处于关灯切换状态。

37、通过采用上述技术方案，利用温度下降速率和蒸气压差下降速率进行双重判断，并通过预设确认时长对判断结果进行持续确认，能够减少空气状态参数短时波动造成的误判，提高关灯切换状态判断的准确性和可靠性。

38、优选的，所述根据所述温度下降速率和所述蒸气压差下降速率生成前馈调节量的步骤中，包括：

39、根据所述温度下降速率和预设温度前馈增益系数生成温度前馈调节分量；

40、根据所述蒸气压差下降速率和预设蒸气压差前馈增益系数生成蒸气压差前馈调节分量；

41、将所述温度前馈调节分量和所述蒸气压差前馈调节分量叠加，得到所述前馈调节量。

42、通过采用上述技术方案，分别根据温度下降速率和蒸气压差下降速率生成对应的前馈调节分量，并将两个前馈调节分量叠加得到前馈调节量，使前馈调节量能够同时反映进风温度和进风蒸气压差的下降程度，从而提高关灯切换过程中除湿控制的响应速度和适应性。

43、优选的，所述根据所述综合调节量确定目标蒸发温度，获取实际蒸发温度，并根据所述目标蒸发温度和所述实际蒸发温度调节所述制冷回路的除湿能力的步骤中，包括：

44、将所述蒸气压差偏差输入主pid控制器，通过所述主pid控制器生成所述反馈调节量；

45、将所述反馈调节量和所述前馈调节量叠加，得到所述综合调节量；

46、根据所述综合调节量确定所述目标蒸发温度；

47、根据所述实际蒸发温度和所述目标蒸发温度计算蒸发温度偏差；

48、将所述蒸发温度偏差输入副pid控制器，通过所述副pid控制器生成压缩机频率调节量；

49、根据所述压缩机频率调节量调节变频压缩机的运行频率。

50、通过采用上述技术方案，主pid控制器根据蒸气压差偏差生成反馈调节量，并将反馈调节量与前馈调节量叠加得到综合调节量，使目标蒸发温度能够同时响应蒸气压差偏差和关灯切换过程。副pid控制器根据蒸发温度偏差生成压缩机频率调节量，能够使实际蒸发温度跟随目标蒸发温度变化，从而提高变频压缩机运行频率的调节精度，减少除湿控制的滞后和波动。

51、优选的，所述根据所述压缩机频率调节量调节变频压缩机（21）的运行频率的步骤中，还包括：

52、判断所述目标蒸发温度是否达到预设蒸发温度范围的边界值，并判断所述变频压缩机的运行频率是否达到预设运行频率范围的边界值；

53、当所述目标蒸发温度达到所述预设蒸发温度范围的边界值，且所述主pid控制器的调节方向为使所述目标蒸发温度超出所述预设蒸发温度范围时，停止所述主pid控制器的积分项累积；

54、当所述变频压缩机的运行频率达到所述预设运行频率范围的边界值，且所述副pid控制器的调节方向为使所述变频压缩机的运行频率超出所述预设运行频率范围时，停止所述副pid控制器的积分项累积；

55、当所述目标蒸发温度恢复至所述预设蒸发温度范围内时，恢复所述主pid控制器的积分项累积；

56、当所述变频压缩机的运行频率恢复至所述预设运行频率范围内时，恢复所述副pid控制器的积分项累积。

57、通过采用上述技术方案，在目标蒸发温度或者变频压缩机的运行频率达到对应范围的边界值，并且调节方向为继续超出对应范围时停止积分项累积，能够避免积分项继续累积造成调节过度。当目标蒸发温度或者运行频率恢复至对应范围内时恢复积分项累积，能够提高主pid控制器和副pid控制器的恢复速度，减少控制超调和运行波动。

58、优选的，所述使所述前馈调节量逐渐减小至零的步骤中，包括：

59、确定所述种植环境处于关灯切换状态时开始计时；

60、当计时时长未达到所述预设前馈作用时长时，维持所述前馈调节量；

61、当所述计时时长达到所述预设前馈作用时长时，使所述前馈调节量按照预设指数衰减规律逐渐减小至零。

62、通过采用上述技术方案，在关灯切换状态开始后维持前馈调节量，能够保证前馈调节在预设前馈作用时长内持续发挥作用。计时时长达到预设前馈作用时长后，使前馈调节量按照预设指数衰减规律逐渐减小至零，能够避免前馈调节量突然撤除或者持续作用造成控制波动，实现前馈调节与反馈调节的平稳过渡。

63、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

64、1、变频风机驱动种植环境中的空气流经空气处理通道，使制冷回路对空气进行冷却除湿和再热处理，检测组件检测空气状态参数和运行状态参数，控制器根据空气状态参数及时确定种植环境的关灯切换状态，并相应调节制冷回路的除湿能力和变频风机的运行转速，从而提高除湿装置对关灯过程中空气状态变化的响应速度，减少湿度超调和结露，提高除湿控制的稳定性；

65、2、利用温度下降速率和蒸气压差下降速率共同确定种植环境的关灯切换状态，能够提高关灯切换状态判断的准确性。关灯切换状态下生成前馈调节量，并将前馈调节量与反馈调节量叠加得到综合调节量，能够提前响应进风温度和进风蒸气压差的变化，提高除湿控制的响应速度。根据综合调节量确定目标蒸发温度，并结合实际蒸发温度调节制冷回路的除湿能力，能够提高除湿控制的稳定性。经过预设前馈作用时长后使前馈调节量逐渐减小至零，能够实现前馈调节与反馈调节之间的平稳过渡，减少湿度超调和控制波动。