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基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究

作者:陕西温室大棚 发布日期: 2018-12-17 二维码分享

本课题来源于太原市科技支撑新农村建设项目“设施农业温室大棚自适应控制系统与示范”(项目编号:120157),是针对当前我国温室大棚环境调控水平落后、运行管理依赖经验、网络化程度低等问题提出的,这些问题严重制约了温室大棚生产效率的提高。因此,本文基于物联网技术,设计和开发了一种温室大棚智能控制系统,实现温室大棚主要环境参数的在线监测、执行机构的自动控制,以及温室大棚的科学管理,达到温室大棚自动化、智能化、网络化和科学化生产的目标,对于提升我国温室大棚生产力,提高温室大棚现代化水平具有重要意义。

主要研究内容如下:通过深入分析温室大棚环境参数特点和控制要求,在物联网技术框架内制定了温室大棚的总体控制方案,分为感知层、传输层和应用层,整个系统由单套集控系统、多套现场控制系统以及通讯网络组成,集控系统对各现场控制系统进行集中管理和控制,现场控制系统可脱离网络单独运行,满足不同规模水平温室大棚的控制需求。现场控制系统作为环境感知节点和智能化控制终端,处于物联网感知层,依据温室大棚现场实际环境情况,设计了以PLC为核心的现场控制系统。通过传感器检测空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度和土壤湿度信息;综合手动控制和自动控制方法控制执行机构动作;采用触摸屏实现温室大棚现场的人机交互;借助短信报警控制器实现远程监控。系统通讯网络处于物联网传输层,依据传输层的设计要求,构建了温室现场局域网和远程广域网相结合的数据传输体系。

北京赛车pk10计划 现场局域网采用基于以太网的有线传输方式;远程广域网采用互联网与GSM移动通信相结合的传输技术,实现感知层数据的可靠传输和广泛互联。集控系统处于物联网应用层,主要实现感知层数据的各类处理过程,包括数据存储、数据预处理、智能控制和人机交互。基于Lab VIEW软件开发了温室大棚集中监控管理平台,通过OPC服务器与现场控制器进行数据交换;以SQL Server软件为开发平台建立了温室大棚数据库系统,实现运行数据的科学管理;提出了一种综合软件补偿、分布图法和取平均值法的数据预处理方法,消除数据误差的影响;提出了一种温湿度变结构模糊控制方法,改善控制系统稳态性能,通过LabVIEW环境下的PID和模糊控制工具包实现了模糊控制器的设计;开发了集中监控管理平台数据采集、实时监测、控制输出、参数设置和数据管理过程的人机交互界面,提高管理效率。设计并搭建了温室试验平台,在试验平台上进行了控制系统的调试与试验。调试与试验结果表明:系统的硬件设计合理,通讯网络稳定,集中监控管理平台各项功能正常,提出的数据预处理方法和智能控制方法效果良好,将环境参数稳定在合理水平,满足设施农业温室大棚的现代化管理需求。


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