温室智能控制及专家系统设计

发布时间：2017-09-08 00:44

  本文关键词：温室智能控制及专家系统设计

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【摘要】：我国是一个人口众多的农业大国,随着国民生活水平的提高,我国的粮食需求量一直在增加,导致进口粮食总量连年激增,我国正成为农产品纯进口国。与此同时,我国的耕地面积反而一直在减少,逐渐逼近耕地红线,人均耕地面积已不足世界人均水平的40%。而且,农村从事耕作的劳动力逐渐流失,大量农民进城务工,进一步导致耕作面积减少。我国的粮食安全已经面临一个比较危险的局面,所以的粮食增产增收已经成为一个亟待解决的问题。为实现温室种植作物的增产、增收和质量提高,本论文设计了温室智能控制及专家系统,该系统能够完成温室控制的自动化和智能化,还提供了专家系统服务,极大地提高了种植效率,解放了劳动力,同时减少病虫害的发生,且能做到提早预防和治疗。本系统通过使用温室内多合一传感器、温室外小型气象站采集温室内外的各种环境因子的参数,经由RS485总线传递至无线传输模块ZigBee。利用ZigBee透明传输的协议特点,传输至与工控机直接相连的Coordinator ZigBee模块,之后信号传输至工控机进入基于LabVIEW开发的软件系统。在软件系统中还设计了专家系统,为用户提供种植时的参考和发生病虫害时的处理方法。获取的数据经过分析和处理后得到当前温室内的状态,一方面在人机交互界面上显示,另一方面将当前数据状态与设计的期望状态进行比对,得到目前参数的变化趋势。如果判断认为数据最终会超出设定值就会运用模糊PID算法设计的智能控制系统调控相关设备,调节温室内的环境参数,同时继续进行自动的趋势判断,确定参数是否按照期望进行了变化。如果还没有达到期望状态,系统会自动调节PID算法的参数值,更合理的控制执行机构的动作来调节环境参数,实现智能化控制,直到环境参数达到期望值。本系统已经被运用于实际生产种植中,并且取得了良好的效果,实现了智能控制的目的。试验运行的3个月时间内整个系统工作运行正常,而且实验温室中种植的黄瓜产量达到了高产水平。
【关键词】：农业温室 智能控制 专家系统 模糊PID ZigBee LabVIEW
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S625;TP273.5
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 当前研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 课题研究目的及内容12-15
• 第二章 系统的组成与工作原理15-29
• 2.1 系统的组成15-16
• 2.2 系统的工作原理16-17
• 2.3 智能控制17-22
• 2.3.1 PID控制17-18
• 2.3.2 模糊控制18
• 2.3.3 模糊PID控制18-22
• 2.4 农业专家系统22-27
• 2.4.1 农业专家系统概述22
• 2.4.2 农业专家系统构成22-24
• 2.4.3 本设计中的农业专家系统24-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第三章 系统的硬件设计29-45
• 3.1 数据采集机构29-32
• 3.1.1 传感器29-31
• 3.1.2 小型气象站31-32
• 3.2 中间机构32-41
• 3.2.1 工控机32-33
• 3.2.2 RS-485总线33-34
• 3.2.3 中继控制器34-37
• 3.2.4 ZigBee模块37-41
• 3.3 执行机构41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 系统的软件设计45-59
• 4.1 主程序设计45-48
• 4.2 使用的软件48-49
• 4.3 各子程序模块的设计49-56
• 4.3.1 数据采集子程序模块49-50
• 4.3.2 数据处理子程序模块50-51
• 4.3.3 数据分析判断子程序51
• 4.3.4 执行机构命令子程序模块51-52
• 4.3.5 热风机子程序模块52-55
• 4.3.6 数据存储子程序模块55-56
• 4.4 模糊PID的实现56-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65

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本文编号：810885