关于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统的研究

当前,我国设施农业温室大棚建设中,还存在着网络化程度低,运行管理落后以及环境调控水平有待进一步提升等诸多方面的问题,制约了设施农业温室大棚整体生产效率的提高。为了解决设施农业温室大棚生产中所存在的一系列问题,本文基于物联网技术,探讨物联网技术在设施农业温室大棚中的应用设计,并研发一种设施农业温室大棚智能控制系统。希望本研究能够推动设施农业温室大棚的科学管理,推动农业温室大棚朝向科学化、网络化、智能化、自动化方向发展。     

温室远程监测系统研究

构建了基于无线传感网络的温室远程监测系统,对温室环境参数和作物病害胁迫下的声发射信号进行数据采集和远程传输.系统采用MySQL数据库存储相关数据;采用LabVIEW平台开发上位机软件,进行数据分析、处理和显示;基于B/S和C/S混合型架构,利用Apache+PHP+MySQL组合搭建了远程温室监测平台,可实时在线远程监测、查看历史数据等.该系统可移植性好,可应用于设施农业管理.     

实验温室温度系统混杂控制器设计与分析

温室环境调控系统是一类具有离散设备控制和连续环境因子输入输出的混杂系统.传统温室控制算法大都没有考虑温室的混杂特性,采用系统建模与古典或现代控制算法控制温室环境系统,缺乏对中国温室实际情况设计控制器和分析系统的混杂特性.为此基于混杂自动机理论,结合实验温室的降温设备,设计了夏季温度混杂控制器,并分析其执行的非阻塞性和确定性.春季和夏季实验表明,该控制器能根据设定值合理及时地切换控制设备状态.此外,建立了夏季和冬季两种典型模式的控制器框架,通过分析2013年夏季至2014年夏季温室内日最低温度,得到切换两种模式的参考时间设定值,为实现温室周年连续控制提供设定参数,对实际生产控制具有指导意义.     

基于PIC的温室自动控制系统

针对温室环境调控自动化程度不高的现状, 设计了基于 PIC16F877 单片机的温室自动控制系统,介绍了温室控制的硬件组成及工作原理,给出了软件流程图.该系统采用模糊控制方法对温室的主要环境因子,如湿度、温度、光照度及CO2气体等进行智能控制,且可通过串行通信实现远程控制,提高了温室控制的自动化和实用性.     

温室温湿度的反馈前馈线性化解耦控制

为了改善传统温室各环境因子的控制效果,研究了实用的非线性温室系统反馈前馈线性化解耦算法.采用该算法将非线性的多输入多输出系统变成2个独立的单输入单输出一阶线性系统,解除了温度湿度等环境因子间的强耦合关系.求出了使温室动态质能平衡方程完全线性化解耦的温度和湿度调控量,并在合理的温湿度目标值下进行了温湿度解耦控制的仿真实验,仿真实验表明:若环境因子目标设定值在合理可控范围内,温室系统温度和湿度双因子协调控制能取得很好的跟随效果,消除了温度和湿度间的耦合,提高了温度湿度控制精度,从而能有效减小能耗,提高温室生产综合效益.     

华西都市农业园艺中心智能化观光温室

华西都市农业设施园艺中心智能化观光温室位于“天下第一村“江阴市华西村北部,砂山脚下.温室总面积12000m2,采用了先进的文洛式结构,配备了顶开窗通风系统,内外遮阳系统,水暖加热系统,风机湿帘降温系统,喷灌、滴灌系统,电器自动控制系统等先进的现代化温室设施,于2005年12月底建成对外开放.……     

华西都市农业园艺中心智能化观光温室

华西都市农业设施园艺中心智能化观光温室位于“天下第一村”江阴市华西村北部,砂山脚下.温室总面积12000m^2,采用了先进的文洛式结构,配备了顶开窗通风系统,内外遮阳系统,水暖加热系统,风机湿帘降温系统,喷灌、滴灌系统,电器自动控制系统等先进的现代化温室设施,于2005年12月底建成对外开放.     

温室二氧化碳浓度测控系统

为解决设施园艺中二氧化碳( CO2) 浓度的检测与控制问题,研制了一种基于钠超离子导体( NASICON) 固体电解质传感器的温室CO2测控系统,该系统包括CO2测量节点、无线通信网络和控制终端。采用STM32 微处理器处理采集到的CO2 浓度信息,使用模糊比例-积分-微分( PID: Proportional Integration Differential) 算法控制CO2气体的释放,从而智能调节温室内CO2气体的浓度,使其达到作物所需数值。在实验室条件下,对设计的CO2传感器节点进行了标定和稳定性测试。对体积分数为400 × 10 － 6 和1 000 × 10 － 6 的CO2气体样品分别进行了＞ 8 h 的长时间浓度测量,其相对波动小于2． 5%。在国信集团现代农业基地温室对所研制的CO2浓度测控系统进行实地测试的结果显示,当设定的CO2浓度的期望值为800 × 10 － 6 时,调控后CO2体积分数的波动范围约为± 40 × 10 － 6。现场应用试验表明,该系统具有较好的实用性,且成本低廉、集成度高,具有一定的推广价值。     

温室之花 从这里绽放——访北京农业信息技术研究中心环境控制部主任乔晓军

在2008年3月的第十一届北京技术市场金桥奖评选活动中,一项农业设施研究项目——温室生产智能控制与管理技术研究及应用(简称温室生产),从众多参选项目中脱颖而出,获得了项目一等奖。而该项目取得了哪些重要成果,对于提高我国温室生产能力有哪些重要意义呢?日前,记者就相关问题采访了该项目负责人、北京农业信息技术研究中心环境控制部主任乔晓     

温室温湿度智能测控系统的研究

温室是设施农业的重要组成部分。本文主要对干湿球湿度计的原理进行了研究,并依托该理论设计出了一套完整的温室温湿度智能测控系统。运用两个DS18B20传感器分别作为干球和湿球,利用综合查表法和三插值法,实现对温室内湿度的检测。利用单总线可挂接多个DS18B20温度传感器的功能,实现了一台下位机即可完成温室温湿度的多点检测,与传统系统相比降低了温湿度多点检测的成本。依托计算机的强大计算功能,运用虚拟仪器开发软件LABVIEW开发出能够集对下位机进行控制、数据记录、显示为一体的上位机系统。采用PID控制算法与开关量控制相结合的控制方式,使温室内温湿度能够稳定的保持在设定范围内。在整个系统中加入了硬件抗干扰模块和软件抗干扰设计,使系统更加稳定的运行。     

基于ZigBee技术的温室环境因子远程监控系统设计

根据温室环境的应用需求,本文设计一套基于ZigBee无线网络的温室环境因子监测系统。该系统利用无线网络实现了对温室内温度、湿度、CO2浓度的监测与调控。整个系统包括现场数据采集控制器和远程监控软件,操作简单,经济适用并且布线方便。现场数据采集器负责对数据信息的采集和设备的一体化控制,远程监控软件负责对数据进行分析、记录和图表化。通过实验测试表明:ZigBee技术以其低成本、低功耗和大容量网络的特点,在实现实时环境因子控制方面具有很大的潜力。     

南方温室节水调温自动控制系统的研制

研制了采用新一代单片机的南方温室自动控制系统,该系统测定参数为温室内温度和土壤水分,控制对象为温室天窗和滴灌电磁阀,系统用液晶显示、按键输入并具有自动打印和存储实验数据的功能,本文从硬件和软件方面介绍本自动控制系统的设计与制作,目前该系统已在广东省国营幸福农场的温室投入使用．     

设施农业中水蒸气的回收利用研究(Ⅰ)--回收原理和系统结构设计

根据地气温度差原理，设计了一个可安装在温室等农业设施内的水蒸气回收系统——地-气热交换水蒸气回收系统，并对该系统的结构特征进行了实验研究。结果表明：地-气热交换水蒸气回收系统的回收管道口径、长度和空气吸入量与水蒸气回收量成正比。     

基于模糊控制算法的温室温度监控系统研究

针对传统温室大棚管理水平落后,成本高、自动化程度低等问题,本系统利用模糊控制算法建立了温室大棚环境温度的数学模型,对温室大棚环境温度状况进行实时监控,增加了测控过程的稳定性,避免了人工操作的主观性和随意性,提高了环境温度测控的精度和效率,保证了温度调控精度小于±1℃,适应了现代种植业科学生产和自动化管理的要求,具有较好的实用价值和应用前景。     

基于Agent的智能温室控制系统

将Agent技术应用于温室控制系统研究,设计了一个基于Agent的温室控制系统结构模型和基于多Agent技术的智能控制中心.研究了温室系统内的数据采集与存储方法.有效降低了系统上位机与网络的负载.基于嵌入式开发技术,提高了温室系统的自主调控功能和对环境的自适应性,最后通过对系统性能的分析比较,验证了本系统模型的可靠性、实用性与科学性.     

寒旱区节能型连栋温室研建及效果评价

针对北方圆拱连栋温室普遍存在冬季高能耗、夏季降温难、运行成本高、生产效益低而难以为继等问题,结合单栋和连栋温室的结构特点,创新设计,在武威研建节能型四连栋温室1座。阐述了该温室的结构设计要点与特点,进行了温度测试与分析。结果表明,冬季室内不供暖,室内外平均温差达到23．1℃,元月份室内平均气温19．2℃,最低5℃;夏季采用降温系统和自然通风调节,可使温度不高于40℃,7月份平均气温29．4℃。由此表明,节能型连栋温室能耗成本低,是寒冷、干旱尤其是风大、风多地区经济、节能、实用的连栋温室建筑结构类型之一。     

营造人工气候预防冻害发生设施园艺采暖增温系统让温室过上“暖冬”

冬季温室生产的实践证明，日光温室抗御低温冻寒等灾害性天气的能力是有限的，虽然白天光照蓄热，夜间温度下降，但是到下半夜室内空间的温度一般只能维持在２℃－５℃左右，当强寒潮侵入，其自身无力抗御，室内作物根部生长层土壤温度则更低。“双低”现象对作物生长发育危害极大，严重影响农业生产和市场供应。因此，温室空间与地表土壤必须采暖增温。鞍山市园艺设施研究所研制成功的高效节能的HOPE－２０００A型设施园艺采暖系统，能避免温室内冻害发生，真正做到反季节育苗、栽培、扦插，实现作物高产、高质、高效。该项目与产品已在…     

温室黄瓜环境管理智能决策支持系统初探

以黄瓜温室栽培和环境控制试验中所建立的一系列作物模型、环境模型和经济模型为基础，以Delphi6．0为软件开发环境，建立温室黄瓜环境优化调控管理的智能决策支持系统．该系统以兼顾作物生长和经济效益为目标，能够根据各种气象参数，给出温室环境实时控制最佳环境参数．     

温室生菜的光合特性及环境参数优化的试验研究

为探明温室生菜的光合作用与温室小气候之间的量化关系,以实验为基础,研究春、夏季玻璃温室条件下生菜的光合特性,分析温度、光照、ＣＯ２浓度、湿度等环境因子对光合作用的综合影响,初步建立了生菜的光合生产函数,从而可对环境因子进行优化组合以合理利用和调控气象资源测定和优化结果表明：生菜的光合速率在一定范围内随着光强和ＣＯ２浓度的增加而增加,但有一定的极限;夏季的光合速率日变化呈双峰曲线,在启用风机＋湿帘降温系统的情况下无午休现象;夏季较合理的调控参数为：温度３３℃,光强３５０００ｌｘ,相对湿度７５％     

设施园艺采暖增温系统让温室过上"暖冬"

冬季温室生产的实践证明,日光温室抗御低温冻寒等灾害性天气的能力是有限的,虽然白天光照蓄热,夜间温度下降,但是到下半夜室内空间的温度一般只能维持在2℃-5℃左右,当强寒潮侵入,其自身无力抗御,室内作物根部生长层土壤温度则更低."双低"现象对作物生长发育危害极大,严重影响农业生产和市场供应.因此,温室空间与地表土壤必须采暖增温.鞍山市园艺设施研究所研制成功的高效节能的HOPE-2000A型设施园艺采暖系统,能避免温室内冻害发生,真正做到反季节育苗、栽培、扦插,实现作物高产、高质、高效.该项目与产品已在东北、西北、华北等地区推广应用,效果十分理想,受到用户好评.