基于大棚固碳的太阳能智能灌溉调控系统的研究

发布时间：2021-02-26 00:23

　　随着我国人口数量的增加和工业化进程的加快,二氧化碳过度排放增加对全球变暖的影响受到了人类的普遍关注,控制或减少二氧化碳排放是人类保护生态环境的重要举措。尽管二氧化碳排放总量的增加为人类带来了诸多不利影响,但二氧化碳又是一种有用的资源,特别是在农业生产上有着许多良好的用途,对促进农业生产可持续发展起到了十分重要的推动作用。本文着重利用温室大棚固碳技术提高CO₂在农业应用领域的利用率。大棚固碳即植物通过光合作用可以将大气中的二氧化碳转化为碳水化合物,并以有机碳的形式固定在植物体内,提高农作物的碳吸收和储存能力,从而提高CO₂气肥的利用率,减少温室气体的排放。本文主要研究内容包括:（1）搭建气肥灌溉决策模型以番茄为研究对象,根据大棚内种植环境,确立了以光照强度及温度为变量的模糊控制策略。Lab VIEW面板作为上位机,负责对番茄生长的各种参数（大棚内温度、光照强度和二氧化碳浓度）进行设定,下达采集的指令,接收传感器上传的数据,并传入模糊控制系统,然后根据所建立的模糊规则对当前状态下的作物光合作用速率进行极大值寻优,自动输出对应的二氧化碳浓度。将模型... 

【文章来源】：广州大学广东省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光合作用过程

广州大学工学硕士学位论文10建适宜的隶属度函数模型并编制科学合理的模糊控制规则，从而在某段时间内输送适宜的二氧化碳浓度；其次，搭建大棚固碳的灌溉检测调控系统，实现对大棚内作物生长环境及液灌液位信息的采集、传输、监测，模糊系统输出、反馈操作提示和自动控制功能，最终实现监控一体化；最后对固碳调控系统的精准性、持续性等性能进行测试与验证。图2-2系统总体结构示意图Fig.2-2.Systemoverallstructurediagram2.4关键技术分析2.4.1LabVIEW虚拟仪器程序编写大棚温室系统大且复杂，不仅具有大惯性、非线性和纯时延的特点，而且很难建立精准的数学模型，传统的控制方法过于复杂，控制要求难以得到满足[45]。因此，针对大棚环境的控制特点，应用模糊控制理论实现作物在生长时期，大棚生长环境下，适宜二氧化碳浓度值的输出。LabVIEW主要功能是通过软件实现的[46～48]。本文使用LabVIEW2015模糊逻辑控制工具包，不仅可以直接利用各种程序结构在友好的图形化界面下开发用户使用界面，还可与传感器、PLC等设备相连接，构建所需的大棚气肥固碳

但模糊控制算法却不需要建立精确复杂的数学模型，有较低的超调量和较高的稳定性[52～53]，因此本系统编制特定的模糊规则，搭建气肥灌溉决策模型，调控大棚内二氧化碳浓度。模糊控制器的设计者能够使用一系列 IF-THEN 模糊规则来探究未知的过程[54]。基于LabVIEW 设计的控制面板将采集的温度，光照强度等信息模糊化，将其变为模糊集合，然后通过设计者编制的特定的模糊规则进行推理，通过解模糊可从模糊集合中解算出当前大棚环境下适宜作物生长的二氧化碳浓度，即光合作用速率最大的二氧化碳浓度。


本文编号：3051799