基于物联网的番茄温室环境智能调控系统设计与实现

发布时间：2023-03-05 02:44

　　随着我国经济和科学技术的发展,我国农业正从传统农业向现代农业转变,其中温室作为现代农业的重要支撑在国内得到广泛应用。番茄是温室种植的重要蔬菜品种,日常消费量巨大。传统番茄温室种植管理主要以经验为主,存在智能化水平低,番茄生长环境不能得到有效测控、劳动力投入大、劳动效率低和资源浪费严重等突出问题。为此,研发基于物联网的番茄温室环境智能调控系统,实现番茄温室环境的实时测控,通过构建番茄温室环境调控模型,提高番茄温室环境调控的精准度,为实现番茄生产管理自动化和智能化奠定基础。本文依托东平迅发有机蔬菜合作社温室大棚条件研发了基于物联网的番茄温室环境智能调控系统,研究建立了番茄温室环境调控模型,并开发了配套的软件管理系统。具体研究内容如下:(1)参考已有的研究成果,在充分考虑算法的有效性和简单易用性的前提下,采用以空气温度、空气湿度、光照强度作为输入,以空气温度为输出的随机森林预测方法,同时将单神经元自适应PID控制器来代替传统PID控制器,构建了番茄温室环境调控模型,模型性能良好,为实现温室精准化控制奠定了基础。(2)参考现有物联网体系架构,并结合番茄温室的实际需求,设计了番茄温室四层域结构;...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 设施农业物联网的研究现状
        1.2.2 设施农业调控模型的研究现状
        1.2.3 国内外发展现状小结
    1.3 主要研究内容、技术路线及创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
        1.3.3 创新点
    1.4 论文组织结构
2 相关理论与技术
    2.1 单神经元的学习理论
        2.1.1 神经元学习的基础
        2.1.2 单神经元学习规则
    2.2 物联网体系架构与技术研究
        2.2.1 物联网体系架构
        2.2.2 物联网技术
    2.3 本章小结
3 番茄温室控制模型的构建
    3.1 番茄温室调控要素
        3.1.1 主要环境因子类型
        3.1.2 调控设备
    3.2 基于随机森林的温室温度预测
    3.3 单神经元自适应PID控制器的研究
        3.3.1 传统PID控制器理论
        3.3.2 神经元模型
        3.3.3 单神经元自适应PID控制器的学习方法
        3.3.4 仿真分析
    3.4 番茄温室环境控制模型的构建
    3.5 本章小结
4 基于物联网的番茄温室智能调控系统的设计
    4.1 系统设计框架设计
        4.1.1 系统需求分析
        4.1.2 系统方案设计
    4.2 无线传感器网络的设计
        4.2.1 ZigBee网络结构
        4.2.2 ZigBee组网过程
        4.2.3 ZigBee数据传输
        4.2.4 传感器选型
    4.3 MSP430主控制单元的设计
        4.3.1 系统通信设计
        4.3.2 系统外围电路设计
    4.4 软件系统的设计
        4.4.1 上位机软件设计
        4.4.2 Web端的设计
        4.4.3 手机APP移动端的设计
    4.5 本章小结
5 基于物联网的番茄温室智能调控系统的实现
    5.1 番茄温室概况
        5.1.1 番茄概况
        5.1.2 温室概况
    5.2 番茄温室智能调控系统的实现
    5.3 模型验证
    5.4 上位机软件的实现
    5.5 Web端的实现
    5.6 手机APP移动端的实现
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间获得的研究成果



本文编号：3755536