基于多变量控制的设施农业温室大棚智能控制系统的开发

发布时间：2020-12-08 18:54

　　本课题来源于太原市科技支撑新农村建设项目(项目编号:120157):“设施农业温室大棚自适应控制系统与示范”,是针对国内现有温室大棚控制系统存在的通讯方式落后、所控环境变量单一、智能化水平低、缺乏自适应性等问题提出的。本文基于多变量控制,开发了一套集智能控制技术、无线通信技术和物联网技术为一体的设施农业温室大棚智能控制系统。该系统可以实现温室大棚内环境参数准确采集、温室状态的集中监测以及执行设备的智能控制,可以实现温室的智能化、科学化和网络化管理。本文的主要研究内容如下:在总结国内外温室大棚的研究现状,并分析种植示范基地的控制需求的基础上,确定温室大棚智能控制系统的总体设计方案和框架结构,完成各部分功能细化。确定系统结构为单套上位机控制多套下位机的分布式结构。数据采集部分,通信方式选定ZigBee无线通信,确定无线传感网络为星型拓扑结构。根据总体设计方案的具体要求,设计下位机的软硬件。根据控制参数指标和功能需求,对传感器、控制柜、外部扩展模块进行了选型和配置;编写了相关PLC程序,从而实现系统初始化、无线数据轮询采集、数据运算处理和设备自动控制等功能。基于所设计硬件的基本结构,设计上位... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 温室大棚智能控制方法的发展现状
        1.3.1 模糊控制方法
        1.3.2 神经网络控制方法
        1.3.3 专家系统控制方法
    1.4 本文的研究目标和主要研究内容
第二章 系统总体方案设计
    2.1 系统监控对象分析
    2.2 系统总体方案设计
        2.2.1 上位机
        2.2.2 下位机
    2.3 无线通信方式及网络拓扑选择
        2.3.1 无线传感网络
        2.3.2 短距离无线通信方式的选择
        2.3.3 通信网络拓扑选择
    2.4 本章小结
第三章 系统下位机软硬件设计
    3.1 监控分站硬件结构
    3.2 监控分站硬件设备选型
        3.2.1 可编程控制器选型
        3.2.2 ZigBee无线传感器选型及地址设置
        3.2.3 控制柜设计
        3.2.4 控制柜外接扩展模块
        3.2.5 执行机构
    3.3 监控分站软件设计
        3.3.1 PLC程序总体设计
        3.3.2 PLC地址分配
        3.3.3 PLC数据采集部分程序设计
    3.4 本章小结
第四章 系统上位机软件设计
    4.1 LabVIEW软件简介
    4.2 OPC服务器
        4.2.1 OPC技术
        4.2.2 OPC与PLC的连接
        4.2.3 OPC与LabVIEW的连接
    4.3 数据库的设计与实现
        4.3.1 系统数据库的构成
        4.3.2 专家知识数据的获取及分类
        4.3.3 数据表的建立
        4.3.4 LabVIEW访问数据库
    4.4 集中监控平台界面设计
        4.4.1 用户登录界面
        4.4.2 监控平台主界面
        4.4.3 数据监测界面
        4.4.4 输出控制界面
        4.4.5 数据管理界面
    4.5 病虫害查询模块设计
        4.5.1 知识层次设计
        4.5.2 病虫害知识界面
        4.5.3 病虫害图谱界面
        4.5.4 病虫害防治界面
        4.5.5 病虫害诊断界面
    4.6 本章小结
第五章 温室大棚智能控制策略
    5.1 温室大棚环境参数
    5.2 智能控制需求分析及方案设计
    5.3 智能控制原理
        5.3.1 模糊控制方法
        5.3.2 专家系统控制方法
    5.4 双模糊控制器设计
        5.4.1 模糊控制器1的设计
        5.4.2 模糊控制器2的设计
    5.5 模糊专家控制策略
        5.5.1 分段变温控制
        5.5.2 夜间模式
    5.6 模糊专家控制策略软件设计
    5.7 本章小结
第六章 系统调试与试验
    6.1 试验平台介绍
    6.2 系统功能测试及结果分析
        6.2.1 数据采集环节
        6.2.2 集中监控环节
        6.2.3 智能控制环节
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 工作展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]现代农业智能灌溉技术的研究现状与展望[J]. 李德旺,许春雨,宋建成.  江苏农业科学. 2017(17)
[2]基于Modbus协议的水厂泵房自动控制系统设计[J]. 骆东松,石磊.  仪表技术与传感器. 2016(11)
[3]基于LabVIEW的温室番茄雾培控制系统设计[J]. 刘义飞,程瑞锋,杨其长.  农机化研究. 2015(01)
[4]模糊控制技术的现状及发展趋势[J]. 萧赞星,袁书生.  内江科技. 2014(01)
[5]国际温室蔬菜、花卉种植状况与应用中的先进技术[J]. 刘俊,宋宝林.  当代畜禽养殖业. 2013(12)
[6]浅谈湿帘降温装置的使用及维护[J].   农业工程技术(温室园艺). 2013(11)
[7]基于全局优化预测的温室智能控制模型[J]. 程曼,袁洪波,蔡振江.  农机化研究. 2013(10)
[8]温室环境控制技术的研究现状与发展趋势[J]. 杨学坤,蒋晓,诸刚.  中国农机化学报. 2013(04)
[9]杏鲍菇温室开关式空调的无静差模糊控制器设计与试验[J]. 詹鹏飞,刘兆峰,吕红丽,赵琳,段培永,贾广根.  农业工程学报. 2013(10)
[10]我国设施农业发展现状与对策分析[J]. 刘蕾.  农业科技与装备. 2013(04)

硕士论文
[1]基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究[D]. 韩毅.太原理工大学 2016
[2]番茄生长发育模型研究及其专家系统设计[D]. 王健.北京理工大学 2015
[3]基于ZigBee无线传感器网络的作物生长环境监控系统[D]. 刘民静.济南大学 2014
[4]番茄病虫害诊治专家系统的设计与研究[D]. 丛飞.新疆农业大学 2013
[5]多点监测自适应网内数据融合技术的研究及应用[D]. 温冬伟.南京理工大学 2012
[6]PLC在连栋玻璃温室温度控制中的应用研究[D]. 陈刚.昆明理工大学 2009
[7]基于模糊控制的时滞系统控制研究[D]. 寇彦杰.河北大学 2006



本文编号：2905524