我国智能温室的研究现状

数据库专家系统传感器环境数据处理器人机交互界面（显示+手动控制）管理对策病虫害预警信息控制机构报警模块 图9 课题设计中体框图

采集端的数据预处理，首先对采集到的原始数据进行滤波，以减少外界噪声干扰。经查阅资料，常用的滤波方法主要有十种（见附录1）。在宋庆恒的“基于多传感器数据融合的

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蔬菜大棚控制系统设计”一文中用到的是滑动平均窗滤波，器MALAB实现函数见附录2。至于具体用哪一种方式，暂时没定，会进一步比较优劣。

对数据进行滤波以后还需要提出数据的异常点，剔除异常点常用的方法有5种，在宋庆

[10]

恒的“基于多传感器数据融合的蔬菜大棚控制系统设计” 一文中用到的是拉依达准则，不过他将拉依达准则做了变动，即其系统采用剩余误差与 1.5σ进行比较。至于我的课题设计用哪一种提出异常值方法，暂时没有决定。

参考文献：

[1]张真和.我国设施园艺产业现状与发展重点［C］∥2012中国设施园艺学术年会论文集,南京,2012:1-7．

[2]朱伟兴,毛罕平,李萍萍,等.智能温室群集散控制系统设计研究[J].农业工程学报， 1999,15(4):162-166.

[3]董乔雪,王一鸣.温室计算机分布式自动控制系统的开发[J].农业工程学报, 2002,18(4): 94-97.

[4] 张猛，房俊龙，韩宇.基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计[J]. 农业工程学报:2013,29(增1):171-173

[5]王斌,吴锴,李志伟.基于GPRS技术日光温室综合环境集散控制系统的研究与设计[J].山西农业大学学报:自然科学版，2012,32(1):92-96．

[6] 程曼,袁洪波,张素,等.基于多传感器数据融合的温室环境控制的研究[J].农机化研究,2009,31(7):213-214

[7] 张韩飞，陈明，池涛，等.多传感器信息融合在温室湿度检测中的应用[J].传感器与微系统,2011,30(6):129 -130．

[8] 朱丙坤,徐立鸿,胡海根,等.基于节能偏好的冲突多目标相容温室环境控制[J].系统仿真学报,2011,23(1):95-99．

[9] 戴剑锋,罗卫红,乔晓军,等.基于模型的温室加温目标优化控制系统研究[J].农业工程学报,2005,22(11):187-191．

[10] 宋庆恒.合的蔬菜大棚控制系统设计[J].农机化研究，2015,,4(4):211-214

精选

附录1：

①限幅滤波法（又称程序判断滤波法）

A、方法：

根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为 A） 每次检测到新值时判断：

如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效

如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上 次值代替本次值 B、优点：

能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 C、缺点

无法抑制那种周期性的干扰 平滑度差 ②中位值滤波法

A、方法：

连续采样 N 次（N 取奇数） 把 N 次采样值按大小排列 取中间值为本次有效值 B、优点：

能有效克服因偶然因素引起的波动干扰

对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果 C、缺点：

对流量、速度等快速变化的参数不宜 ③算术平均滤波法

A、方法：

连续取 N 个采样值进行算术平均运算

N 值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低 N 值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高 N 值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4 B、优点：

适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波

这样信号的特点是有一个平均值， 信号在某一数值范围附近上 下波动 C、缺点：

对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适 用

比较浪费 RAM

④递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法）

A、方法：

把连续取 N 个采样值看成一个队列 队列的长度固定为 N

每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数

精选

据.(先进先出原则)

把队列中的 N 个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结 果

N 值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度， N=1~4 B、优点：

对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高 适用于高频振荡的系统 C、缺点： 灵敏度低

对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差 不易消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差 不适用于脉冲干扰比较严重的场合 比较浪费 RAM

⑤中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法）

A、方法：

相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法” 连续采样 N 个数据，去掉一个最大值和一个最小值 然后计算 N-2 个数据的算术平均值 N 值的选取：3~14 B、优点：

融合了两种滤波法的优点

对于偶然出现的脉冲性干扰， 可消除由于脉冲干扰所引起的采 样值偏差 C、缺点：

测量速度较慢，和算术平均滤波法一样 比较浪费 RAM ⑥限幅平均滤波法

A、方法：

相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法” 每次采样到的新数据先进行限幅处理， 再送入队列进行递推平均滤波处理 B、优点：

融合了两种滤波法的优点

对于偶然出现的脉冲性干扰， 可消除由于脉冲干扰所引起的采 样值偏差 C、缺点： 比较浪费 RAM ⑦一阶滞后滤波法

A、方法： 取 a=0~1

本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果 B、优点：

对周期性干扰具有良好的抑制作用

精选

适用于波动频率较高的场合 C、缺点：

相位滞后，灵敏度低

滞后程度取决于 a 值大小

不能消除滤波频率高于采样频率的 1/2 的干扰信号 ⑧加权递推平均滤波法

A、方法：

是对递推平均滤波法的改进， 即不同时刻的数据加以不同的权 通常是，越接近现时刻的数据，权取得越大。

给予新采样值的权系数越大，则灵敏度越高，但信号平滑度越 低

B、优点：

适用于有较大纯滞后时间常数的对象 和采样周期较短的系统 C、缺点：

对于纯滞后时间常数较小，采样周期较长，变化缓慢的信号 不能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度，滤波效果差 ⑨消抖滤波法

A、方法：

设置一个滤波计数器

将每次采样值与当前有效值比较：

如果采样值＝当前有效值，则计数器清零

如果采样值<>当前有效值，则计数器+1，并判断计数器是否>= 上限 N(溢出)

如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清 计数器 B、优点：

对于变化缓慢的被测参数有较好的滤波效果,

可避免在临界值附近控制器的反复开/关跳动或显示器上数值 抖动

C、缺点：

对于快速变化的参数不宜

如果在计数器溢出的那一次采样到的值恰好是干扰值,则会将 干扰值当作有效值导入系统 ⑩限幅消抖滤波法

A、方法：

相当于“限幅滤波法”+“消抖滤波法” 先限幅,后消抖 B、优点：

继承了“限幅”和“消抖”的优点

改进了“消抖滤波法”中的某些缺陷,避免将干扰值导入系统 C、缺点：

对于快速变化的参数不宜

精选