无土栽培营养液在线测控系统研究
发布时间：2021-08-01 16:52
设施农业作为现代农业重要组成部分,对促进农业发展和提高农业综合生产力具有重要意义。无土栽培是设施农业的一种重要栽培方式,其营养液的自动检测和控制是这种方式得以广泛推广和保证高产高效的关键技术。目前还没有既能兼顾各离子浓度的平衡又可自动调控无土栽培灌溉液浓度的方法。本论文采用模块化设计方法,进行总体结构规划。系统由自动标定模块、检测模块和营养液调控模块组成。在系统硬件上,选择PLC为核心控制器,利用步进指令控制电机转动完成电极标定；利用模拟量扩展模块完成离子选择电极输出电压的采集；利用PID原理运算营养液调控模块中各阀门打开程度；在系统软件上,利用组态软件,实现人机交互、系统工作过程监控和数据的显示存储。各模块互相协同,能够实现营养液养分离子浓度的在线检测和营养液的自动调控。对于自动标定模块,采用丝杠螺母传动机构,完成离子选择电极的空间移动,以自动采集电极输出电压；根据能斯特方程原理,采用最小二乘逐步逼近法,对电压值和浓度对数值进行标准曲线拟合。最终实现了离子选择电极标定过程的自动化,为营养液中离子浓度的在线检测提供了技术支撑。对于检测模块,基于冗余控制原理,采用两套传感器数据融合方法,...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题提出背景
1.2 国内外营养液在线测控研究现状
1.2.1 营养液检测方法的研究现状
1.2.2 营养液在线控制系统的研究现状
1.3 课题目的、意义
1.4 本论文主要研究内容
1.4.1 课题来源及研究目标
1.4.2 研究内容及论文框架
1.5 论文选题来源
1.6 本章小结
2 总体结构设计
2.1 温室营养液管理方法
2.2 离子选择电极
2.2.1 离子选择电极简介
2.2.2 离子选择电极测量原理
2.2.3 离子选择电极结构
2.3 系统总体结构设计
2.3.1 系统结构框架图
2.3.2 系统总体结构图
2.4 本章小结
3 硬件系统设计
3.1 自动标定模块硬件系统设计
3.1.1 自动标定原理和标定过程
3.1.2 自动标定模块机械结构设计
3.1.3 自动标定模块机械结构优化
3.2 检测模块硬件系统设计
3.3 营养液调控模块硬件平台搭建
3.4 硬件系统核心控制器设计
3.4.1 核心控制器选型
3.4.2 控制系统电路设计
3.4.3 控制系统的I/O点及地址分配
3.5 本章小结
4 软件系统设计
4.1 软件的主体框架
4.2 复位功能子程序实现
4.3 检测功能子程序
4.3.1 检测过程电压读取
4.3.2 自动标定运行控制
4.3.3 标定后处理
4.4 自动调控功能子程序
4.4.1 调控方法
4.4.2 PD控制参数的整定调试及结果
4.5 上位机程序编写
4.6 难测组分软测量
4.7 系统运行过程
4.8 本章小结
5 系统调试与实验
5.1 实验室空载验证
5.2 实际生产验证
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]集装箱植物工厂自动控制系统建立[J]. 赵倩,王琨琦,聂铭君,陈晓丽,王利春,郭文忠,薛绪掌. 农机化研究. 2016(10)
[2]地表水的氮磷污染及其检测方法研究[J]. 文秋红,李丹凤,田望舒,李竑铖,李叶,刘占. 绿色科技. 2015(06)
[3]我国设施农业发展现状与对策[J]. 张震,刘学瑜. 农业经济问题. 2015(05)
[4]工程机械技术六大发展方向[J]. 徐格宁. 工程机械与维修. 2015(04)
[5]氮磷钾不同配比对加工番茄育苗质量的影响[J]. 王春丽,楚金萍,阿依夏木·托乎提,张建文. 北方园艺. 2014(14)
[6]国内外设施农业发展现状及问题分析[J]. 刘峰,张明宇. 农业技术与装备. 2014(14)
[7]国内外设施农业发展的比较[J]. 徐茂,邓蓉. 北京农学院学报. 2014(02)
[8]无土栽培技术现状及其应用[J]. 关绍华,熊翠华,何迅,杨文兵,郭凯,邹家龙. 现代农业科技. 2013(23)
[9]无土栽培营养液配制与管理[J]. 段静,鲁少尉. 中国花卉园艺. 2013(22)
[10]离子选择性电极法测定生活饮用水中硝酸盐氮的方法研究[J]. 付祥勇,李小斌,李文华,付冬平. 中国卫生检验杂志. 2013(02)
硕士论文
[1]基于PLC的新型智能立体车库的控制系统研究[D]. 易倩颖.浙江大学 2012
[2]营养液多组分检测的关键技术研究[D]. 徐雅洁.中国科学技术大学 2011
[3]无土栽培营养液循环控制系统研究[D]. 刘佳.吉林大学 2008
[4]无土栽培营养液配制供应系统的研究与开发[D]. 耿磊.河北工业大学 2004
[5]基于径向基函数（RBF）和D-S证据理论的循环营养液多组分在线检测系统的研究[D]. 焦俊.安徽农业大学 2003
[6]生菜水培营养液配方模型构建及专家系统的建立[D]. 杨振超.西北农林科技大学 2002
本文编号：3315891
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题提出背景
1.2 国内外营养液在线测控研究现状
1.2.1 营养液检测方法的研究现状
1.2.2 营养液在线控制系统的研究现状
1.3 课题目的、意义
1.4 本论文主要研究内容
1.4.1 课题来源及研究目标
1.4.2 研究内容及论文框架
1.5 论文选题来源
1.6 本章小结
2 总体结构设计
2.1 温室营养液管理方法
2.2 离子选择电极
2.2.1 离子选择电极简介
2.2.2 离子选择电极测量原理
2.2.3 离子选择电极结构
2.3 系统总体结构设计
2.3.1 系统结构框架图
2.3.2 系统总体结构图
2.4 本章小结
3 硬件系统设计
3.1 自动标定模块硬件系统设计
3.1.1 自动标定原理和标定过程
3.1.2 自动标定模块机械结构设计
3.1.3 自动标定模块机械结构优化
3.2 检测模块硬件系统设计
3.3 营养液调控模块硬件平台搭建
3.4 硬件系统核心控制器设计
3.4.1 核心控制器选型
3.4.2 控制系统电路设计
3.4.3 控制系统的I/O点及地址分配
3.5 本章小结
4 软件系统设计
4.1 软件的主体框架
4.2 复位功能子程序实现
4.3 检测功能子程序
4.3.1 检测过程电压读取
4.3.2 自动标定运行控制
4.3.3 标定后处理
4.4 自动调控功能子程序
4.4.1 调控方法
4.4.2 PD控制参数的整定调试及结果
4.5 上位机程序编写
4.6 难测组分软测量
4.7 系统运行过程
4.8 本章小结
5 系统调试与实验
5.1 实验室空载验证
5.2 实际生产验证
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]集装箱植物工厂自动控制系统建立[J]. 赵倩,王琨琦,聂铭君,陈晓丽,王利春,郭文忠,薛绪掌. 农机化研究. 2016(10)
[2]地表水的氮磷污染及其检测方法研究[J]. 文秋红,李丹凤,田望舒,李竑铖,李叶,刘占. 绿色科技. 2015(06)
[3]我国设施农业发展现状与对策[J]. 张震,刘学瑜. 农业经济问题. 2015(05)
[4]工程机械技术六大发展方向[J]. 徐格宁. 工程机械与维修. 2015(04)
[5]氮磷钾不同配比对加工番茄育苗质量的影响[J]. 王春丽,楚金萍,阿依夏木·托乎提,张建文. 北方园艺. 2014(14)
[6]国内外设施农业发展现状及问题分析[J]. 刘峰,张明宇. 农业技术与装备. 2014(14)
[7]国内外设施农业发展的比较[J]. 徐茂,邓蓉. 北京农学院学报. 2014(02)
[8]无土栽培技术现状及其应用[J]. 关绍华,熊翠华,何迅,杨文兵,郭凯,邹家龙. 现代农业科技. 2013(23)
[9]无土栽培营养液配制与管理[J]. 段静,鲁少尉. 中国花卉园艺. 2013(22)
[10]离子选择性电极法测定生活饮用水中硝酸盐氮的方法研究[J]. 付祥勇,李小斌,李文华,付冬平. 中国卫生检验杂志. 2013(02)
硕士论文
[1]基于PLC的新型智能立体车库的控制系统研究[D]. 易倩颖.浙江大学 2012
[2]营养液多组分检测的关键技术研究[D]. 徐雅洁.中国科学技术大学 2011
[3]无土栽培营养液循环控制系统研究[D]. 刘佳.吉林大学 2008
[4]无土栽培营养液配制供应系统的研究与开发[D]. 耿磊.河北工业大学 2004
[5]基于径向基函数（RBF）和D-S证据理论的循环营养液多组分在线检测系统的研究[D]. 焦俊.安徽农业大学 2003
[6]生菜水培营养液配方模型构建及专家系统的建立[D]. 杨振超.西北农林科技大学 2002
本文编号：3315891
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