温室环境实时监测与远程管控平台设计与实现
发布时间：2021-01-31 13:08
近年来,我国通过投入大量资金以鼓励发展设施农业,使得设施农业迅猛发展,面积与规模不断扩大。同时伴随着“互联网+传统行业”新创新形式的发展,互联网技术,智能控制技术,无线监控技术在温室生产领域的使用也成为新趋势。使用无线传感器搭建环境监测网络,并结合控制算法进行精确调节,不仅在国外早已被大量使用,而且国内许多专家团队也深耕于此,将其作为今后科研的主要方向。本文旨在利用WSN（wireless sensor network,无线传感器网络）结合互联网技术,设计并实现一套集实时监测与远程调控于一体的温室管控系统。本系统包括环境参数多源感知节点,远程管控平台以及无线数据传输网络。本文主要研究内容及结果如下:设计并实现温室生产环境参数采集结点,主要采集对作物生产影响较大环境参数,如空气温湿度、光照强度以及CO2浓度、土壤温湿度。通过利用传感器等相关技术,研制了适用于规模化种植环境的环境参数多源感知节点,实现了对温室环境信息的实时监测,并且该设备具有成本低廉、使用简便等特点。利用ZigBee技术,实现了环境参数多源感知节点组网模型,构建了适用于大型温室或集群温室环境参数监测系...
【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国互联网用户数量变化
图 1-2 我国设施农业面积变化Fig.1-2 Changes in the area of agricultural area in China，温室作物生产在我国作物生产中所占的地位日益突出。在目前的量大优质的农产品是目前农业发展所面临的首要问题，而温室大棚有力的答案[5]。农作物的生产需要相对稳定的气候环境，但是由于气地理条件不同等客观因素存在，共同制约着农作物的生长，使得农温室大棚对于植物生长环境起到了调节的作用，推广温室种植不但入，还有利于稳定物价。例如，蔬菜价格的变化往往伴随着季节的响从而导致供给变化，进而导致价格波动。一般第一、四季度波动第二、三两个季度波动不大[6]。2016 年受寒冬侵扰，蔬菜产量大幅整体上涨，最高月涨幅环比达到 30%。2017 年冬天再次迎来极端天季节性上涨，普遍涨幅在 10%左右。然而，发展温室大棚种植，可产量的影响，有利于缓解北方冬季蔬菜供应紧张的现象。所以，温发展的主要方式，迅速发展起来，规模也越来越大，也为“互联网+然而其在发展过程中存在诸多问题:效率低。随着温室种植规模的不断扩大，以人工来管理温室的模式集群管理也成为一个亟待解决的问题。
图 1-3 技术路线图Fig.1-3 Technical roadmap1.5 章节安排本文按照本系统设计与实现的具体步骤为 7 个部分进行安排，具体结构安排如下:(1)第一章 前言。介绍本文研究的背景、目的及意义，以及温室管控系统的国内外研究现状。并阐述本文主要研究内容及论文结构安排。(2)第二章 温室环境监控系统架构与设计。首先对系统进行需求分析，描述了系统的总体设计方案及分层结构，并对各层分别进行设计，介绍其中所用的技术。(3)第三章 温室环境采集设备设计与实现。本章主要对环境参数采集设备进行详细设计介绍所使用的单片机、传感器，设计节点的电路图，并制作完成。(4)第四章 温室环境控制算法研究与设计。首先介绍加权融合算法及算法实现，然后阐述了 PID 控制、模糊控制的基本概念、原理，以及模糊 PID 控制器的原理，并对模糊 PID 控制器的设计过程进行详细说明，对模糊 PID 算法、模糊控制、PID 算法进行仿真并分析结果。(5)第五章 温室管控平台开发。首先介绍管控平台使用的 SQL Sever 数据库，数据库访问技术，以及相关表结构。然后介绍软件平台所设计功能以及开发技术，并展示了相关功能实现。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ASP.NET MVC模式的软件开发架构的研究与探讨[J]. 仝茵. 中国电子科学研究院学报. 2016(06)
[2]ADO.NET数据库访问技术在ASP.NET开发中的研究与应用[J]. 方开红. 软件工程师. 2015(07)
[3]基于IIS服务器的安全部署[J]. 乔晓刚. 网络安全技术与应用. 2014(12)
[4]我国日光温室小气候研究进展与展望[J]. 魏瑞江,孙忠富. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2014(12)
[5]温室温度系统的自适应模糊PID控制[J]. 雷勇,李泽滔. 控制工程. 2014(S1)
[6]农业物联网研究与应用现状及发展对策研究[J]. 葛文杰,赵春江. 农业机械学报. 2014(07)
[7]基于ADO.NET技术访问SQL Server数据库的编程实现[J]. 江凌,杨平利,杨梅,袁媛. 现代电子技术. 2014(08)
[8]C/S到B/S模式转换的技术研究[J]. 查修齐,吴荣泉,高元钧. 计算机工程. 2014(01)
[9]面向控制的温室系统小气候环境模型要求与现状[J]. 徐立鸿,苏远平,梁毓明. 农业工程学报. 2013(19)
[10]国内外温室发展历程、现状及趋势[J]. 钟钢. 农业科技与装备. 2013(09)
博士论文
[1]我国蔬菜价格波动特征与传导机制研究[D]. 刘玲.山东农业大学 2017
[2]基于模糊控制策略的温室远程智能控制系统的研究[D]. 王君.吉林大学 2015
[3]日光温室封闭式栽培系统关键技术研究[D]. 袁洪波.中国农业大学 2015
硕士论文
[1]“互联网+”在现代农业中的运用及发展研究[D]. 何迪.吉林大学 2017
[2]温室环境无线监测系统故障诊断系统[D]. 周金生.江苏大学 2017
[3]无线电能传输关键问题研究及应用[D]. 马钲.天津理工大学 2017
[4]温室大棚智能控制系统研究[D]. 吴朋林.山东大学 2015
[5]计算机网络拓扑结构脆弱性的分析与评估技术研究[D]. 王宁宁.北京交通大学 2011
[6]基于参数自整定的模糊PID控制在水箱控制系统中的应用[D]. 罗文军.中南大学 2011
[7]Zigbee无线组网技术的研究[D]. 周武斌.中南大学 2009
[8]基于GPRS的无线数据传输系统的研究与实现[D]. 张伟.河北工程大学 2009
[9]PID控制器参数整定方法及其应用研究[D]. 曹刚.浙江大学 2004
本文编号：3010931
【文章来源】：东北农业大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国互联网用户数量变化
图 1-2 我国设施农业面积变化Fig.1-2 Changes in the area of agricultural area in China，温室作物生产在我国作物生产中所占的地位日益突出。在目前的量大优质的农产品是目前农业发展所面临的首要问题，而温室大棚有力的答案[5]。农作物的生产需要相对稳定的气候环境，但是由于气地理条件不同等客观因素存在，共同制约着农作物的生长，使得农温室大棚对于植物生长环境起到了调节的作用，推广温室种植不但入，还有利于稳定物价。例如，蔬菜价格的变化往往伴随着季节的响从而导致供给变化，进而导致价格波动。一般第一、四季度波动第二、三两个季度波动不大[6]。2016 年受寒冬侵扰，蔬菜产量大幅整体上涨，最高月涨幅环比达到 30%。2017 年冬天再次迎来极端天季节性上涨，普遍涨幅在 10%左右。然而，发展温室大棚种植，可产量的影响，有利于缓解北方冬季蔬菜供应紧张的现象。所以，温发展的主要方式，迅速发展起来，规模也越来越大，也为“互联网+然而其在发展过程中存在诸多问题:效率低。随着温室种植规模的不断扩大，以人工来管理温室的模式集群管理也成为一个亟待解决的问题。
图 1-3 技术路线图Fig.1-3 Technical roadmap1.5 章节安排本文按照本系统设计与实现的具体步骤为 7 个部分进行安排，具体结构安排如下:(1)第一章 前言。介绍本文研究的背景、目的及意义，以及温室管控系统的国内外研究现状。并阐述本文主要研究内容及论文结构安排。(2)第二章 温室环境监控系统架构与设计。首先对系统进行需求分析，描述了系统的总体设计方案及分层结构，并对各层分别进行设计，介绍其中所用的技术。(3)第三章 温室环境采集设备设计与实现。本章主要对环境参数采集设备进行详细设计介绍所使用的单片机、传感器，设计节点的电路图，并制作完成。(4)第四章 温室环境控制算法研究与设计。首先介绍加权融合算法及算法实现，然后阐述了 PID 控制、模糊控制的基本概念、原理，以及模糊 PID 控制器的原理，并对模糊 PID 控制器的设计过程进行详细说明，对模糊 PID 算法、模糊控制、PID 算法进行仿真并分析结果。(5)第五章 温室管控平台开发。首先介绍管控平台使用的 SQL Sever 数据库，数据库访问技术，以及相关表结构。然后介绍软件平台所设计功能以及开发技术，并展示了相关功能实现。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ASP.NET MVC模式的软件开发架构的研究与探讨[J]. 仝茵. 中国电子科学研究院学报. 2016(06)
[2]ADO.NET数据库访问技术在ASP.NET开发中的研究与应用[J]. 方开红. 软件工程师. 2015(07)
[3]基于IIS服务器的安全部署[J]. 乔晓刚. 网络安全技术与应用. 2014(12)
[4]我国日光温室小气候研究进展与展望[J]. 魏瑞江,孙忠富. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2014(12)
[5]温室温度系统的自适应模糊PID控制[J]. 雷勇,李泽滔. 控制工程. 2014(S1)
[6]农业物联网研究与应用现状及发展对策研究[J]. 葛文杰,赵春江. 农业机械学报. 2014(07)
[7]基于ADO.NET技术访问SQL Server数据库的编程实现[J]. 江凌,杨平利,杨梅,袁媛. 现代电子技术. 2014(08)
[8]C/S到B/S模式转换的技术研究[J]. 查修齐,吴荣泉,高元钧. 计算机工程. 2014(01)
[9]面向控制的温室系统小气候环境模型要求与现状[J]. 徐立鸿,苏远平,梁毓明. 农业工程学报. 2013(19)
[10]国内外温室发展历程、现状及趋势[J]. 钟钢. 农业科技与装备. 2013(09)
博士论文
[1]我国蔬菜价格波动特征与传导机制研究[D]. 刘玲.山东农业大学 2017
[2]基于模糊控制策略的温室远程智能控制系统的研究[D]. 王君.吉林大学 2015
[3]日光温室封闭式栽培系统关键技术研究[D]. 袁洪波.中国农业大学 2015
硕士论文
[1]“互联网+”在现代农业中的运用及发展研究[D]. 何迪.吉林大学 2017
[2]温室环境无线监测系统故障诊断系统[D]. 周金生.江苏大学 2017
[3]无线电能传输关键问题研究及应用[D]. 马钲.天津理工大学 2017
[4]温室大棚智能控制系统研究[D]. 吴朋林.山东大学 2015
[5]计算机网络拓扑结构脆弱性的分析与评估技术研究[D]. 王宁宁.北京交通大学 2011
[6]基于参数自整定的模糊PID控制在水箱控制系统中的应用[D]. 罗文军.中南大学 2011
[7]Zigbee无线组网技术的研究[D]. 周武斌.中南大学 2009
[8]基于GPRS的无线数据传输系统的研究与实现[D]. 张伟.河北工程大学 2009
[9]PID控制器参数整定方法及其应用研究[D]. 曹刚.浙江大学 2004
本文编号：3010931
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