蔬菜温室大棚智能控制系统的设计

随着“工厂化高效农业示范工程”的推进，我国的温室大棚控制系统在规模和技术上都获得了长足的发展，但在配套设施的完善程度，生产的稳定性、产业化程度和现代化水平上都还不完全具备工厂化农业的形态，尤其在温室生产环境自动控制方面，与发达国家相比，还有相当大的差距[3]。因此，研制一套适合我国国情并且具有独立知识产权的蔬菜温室大棚智能控制系统具有非常重要的现实意义。首先，可以精确控制作物的生长环境，促进农作物生长，提高产量；其次，可以提高蔬菜温室大棚环境控制的自动化水平。所以，开发一套功能完善的蔬菜温室大棚智能控制系统，具有重大的经济效益和社会意义。本文研究了温室大棚内环境的特点，然后分析了温室大棚内对作物生长有影响的环境因子，根据各因子对作物生长产生的影响，建立温室控制系统的数学模型，确定适合温室大棚控制系统的多变量模糊控制算法。对蔬菜温室大棚监控系统发展现状及需求进行了分析，并且对ZigBee无线传输技术进行了研究，利用现代测控技术、DSP技术及当今流行的物联网无线通信技术研究设计了一套蔬菜温室大棚智能控制系统。实现了对蔬菜温室大棚内湿度、温度、CO2浓度及光照强度的数据采集、数据运算处理、监控操作等任务。本文首先根据现有蔬菜温室大棚控制系统研究的理论成果及经验数据，建立了蔬菜温室大棚的温度、湿度控制模型，并对其进行了相关研究，提出了适合温室大棚控制系统的温度、湿度的多变量模糊控制算法，并通过计算及计算机仿真确定该控制算法的稳定性及实用性。然后以此控制算法作为控制系统实现的理论支撑，重点介绍了蔬菜温室大棚控制智能系统的整体功能架构及硬件系统的设计、软件系统的设计流程、整体系统的性能测试。本文介绍的蔬菜温室大棚智能控制系统，硬件系统设计包括：无线传感器节点设计、数据处理采集系统的设计、ZigBee无线组网的设计、DSP监控中心单元的设计等。重点介绍硬件系统中各模块的设计思想、具体原理电路及实现方法；软件系统设计方面：介绍了软件总体功能的设计思想，以及分析设计各软件功能模块的流程图，完成了相应控制算法和节能策略的软件实现。最后，对系统进行了性能测试，得出了较好的控制效果。并对论文进行总结，介绍了本文完成的研究成果；同时，通过系统测试，给出了系统设计的缺陷及相应的改进，并提出了课题下一步的研究方向及改进思路，为课题的进一步深入研究打下了基础。