信息物理系统_cyber_phy_省略_时空建模方法和在温室控制中的应用_王浩云.pdf

第 31 卷 第 15 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.15 2015 年 8 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2015 183 信息物理系统（cyber-physical system ）时空建模方法及 在温室控制中的应用 王浩云，刘佼佼，侯思宇，任守纲，徐焕良※ （南京农业大学信息科技学院，南京 210095 ） 摘 要：传统农业采用人工方式对温室进行控制，但是随着现代农业的快速发展，这种人工投入大、精度低的控制方式 已不能满足现代农业需要。该文基于分层有限状态机和事件晶格的概念，建立 3 层的信息物理系统模型，并提出一种基 于分层有限状态机的信息物理系统时空建模方法，同时利用该建模方法开发了新的温室控制系统。该系统能够将物理层 传感器感知到的温室物理环境数据通过物理-信息层汇聚节点融合后上报信息层决策节点得到决策信息，物理-信息层控制 节点分析决策信息得到控制信息后下传物理层执行器进行控制。由于该系统模型考虑了各层状态机中事件的时空属性， 能够将温室控制的正确率由传统基于物联网的温室控制方法的 80.20%提高到 87.20%，错误肯定率和错误否定率由 7.50% 和 12.30%下降到 3.60%和 9.20%，保障温室环境满足作物生长对温度、湿度和光照的要求。 关键词：温室；智能控制；温度；湿度；太阳辐射；信息物理系统；事件晶格；分层有限状态机 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.15.025 中图分类号：TP393 ；S126 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-15-0183-08 王浩云，刘佼佼，侯思宇，任守纲，徐焕良. 信息物理系统(cyber-physical system)时空建模方法及在温室控制中的应用[J]. 农业工程学报，2015，31(15)：183－190. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.15.025 Wang Haoyun, Liu Jiaojiao, Hou Siyu, Ren Shougang, Xu Huanliang. Cyber physical system spatio-temporal modeling method and its application in greenhouse control[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(15): 183 －190. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.15.025 用农业温室专家系统和多任务操作系统，实时地对温室 0 引 言 环境因子进行监控和智能化的决策和调节[3] 。该类控制系 传统温室受到经济和科学技术水平限制普遍采用人 统能够利用分布式计算机系统进行复杂的温室环境数据 工控制方式，需要投入大量的人工成本，且控制精度较 处理和智能控制，但成本较高。3 ）基于单总线技术的控 低，最终会影响农作物的产量和质量，造成严重的经济 制系统：它采用了上位机+下位机的单总线技