基于嵌入式的植物生长补光灯设计

在植物补光过程中,针对单一色源LED灯无法提供充足光源以满足植物特定生长的问题,本研究基于嵌入式设计了一款植物生长补光灯。该补光灯选用STM32单片机作为中心控制模块,可以对检测到的光源信息进行处理,计算补光值,并根据补光值自动选取相适应的驱动电路,实现对补光模块的精准控制。测试结果表明,该设计可实现光质、光强及工作方式的动态调节,操作简单、功耗低、性价比高,能有效实现精准定量补光,应用前景广阔。     

植物工厂自动立体栽培系统研发

为实现温室栽培输送全自动化、减少人工成本投入和提高温室内叶菜产量,研发了一种自动输送立体栽培床系统。该系统以立体栽培模式为基础,包括3种自动输送系统:补光灯高度自动调节系统、床架装运自动对接推送系统和AGV自动运输系统。该系统的研发填补了温室内自动适应补光的国内空白,实现了温室叶菜种植空间最大化利用。该套系统安全性高、实用性强,为温室立体栽培全自动化输送奠定了基础。      

植物生长补光灯优化部署模型

人工补光可以有效提高温室作物产量与品质。针对温室补光光源空间部署不科学导致光照强度分布不均匀,不能满足作物实际需光量和资源配置不合理等问题,根据温室空间环境的影响以及光学原理计算,提出了基于温室补光灯光强场分布的圆形单光源补光灯与矩形多光源补光灯两类光源部署模型。这两类模型通过光学定律粗略计算,以补光灯辐射半中心光强边界为突破点,对补光灯的辐射重叠区域进行科学定位,使补光灯部署得到优化,从而实现温室光强按需均匀分布,避免补光光源部署冗余,减少能耗,促进了作物有效的生长。     

基于光伏供电的温室智能控制系统设计

为提高温室种植作物的产量,使温室收益更有保障,本文提出了一种基于光伏供电的温室智能控制系统的设计[1]。本设计以STC89C51单片机为主控单元模块,电源模块、数据采集模块、人机交互模块及执行模块作为补充辅助模块共同组成。各个模块相互协调,共同作用,实现对温室内的二氧化碳浓度、空气温湿度、土壤湿度等温室环境参数的实时监测和自动调控。用proteus对系统进行了软件仿真测试,仿真测试结果表明如果温度超过上限则自动启动降温模块,低于则启动加热模块来提高温度,其他参数模块同样可实现各自预期调控目标;并用STC89C51单片机开发板和多个传感器搭建了实物仿真模型进行了性能测试,测试结果表明,本设计可对温室空气温湿度、土壤湿度、光照强度及二氧化碳浓度进行实时监测和自动调控,具有一定的可行性。     

基于PLC的温湿度自动控制系统的设计

本设计采用三菱FX2N系列可编程控制器来实现温室大棚的自动化控制。温度、湿度等环境因子在植物生长过程中起重要作用,因此在检测环境因子时,要考虑到精度、反应速度以及方便设备连接等问题,故采用温湿度一体传感器对环境指标进行检测,传感器将检测结果送入PLC中,由PLC将其与设定范围值进行比较,再发出相应的指令驱动水泵﹑卷帘等设备来调节室内的温湿度,进而达到控制智能化,自动化的目的。     

基于模糊控制的西瓜温室远程监控系统的研究

为提高温室管理水平与生产效益,本文以西瓜为例研发基于模糊控制包含环境信息采集模块、服务器管理平台、STM32单片机控制模块和远程监控中心的西瓜温室远程监控系统。环境信息采集模块通过传感器节点采集温室内的空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤湿度、土壤pH值和土壤EC值,利用ZigBee协议进行组网并通过物联网网关和GPRS网络实现数据传输;STM32单片机控制模块控制滴灌系统、通风扇、加热线、灯带和湿帘的运行;利用模糊控制技术以温湿度为例结合西瓜不同时期的生长特性设计模糊控制器,对温室环境变量进行多变量去耦合控制;远程监控中心通过界面友好的APP客户端进行远程监控。试验表明,该系统能够实现西瓜温室的远程智能化管理,使作物处于最佳生长状态。     

基于专家规则的温室智能补光系统设计

由于现有温室补光系统未针对专家规则考虑植物不同阶段补光量的差异和自动实现分阶段按需定量补光,因此设计了基于专家规则的智能补光系统。系统以51单片机为核心,采用模块化设计,主要包括控制模块、电源模块、时钟模块、人机交互模块和检测模块。系统利用DS1302时钟芯片模块模拟阶段补光累积时间,根据用户设置的各阶段光强阈值和阶段信息,当植物生长进入下一阶段时,系统会依据用户的相关设置计算对应PWM 控制信号的占空比,并输出 PWM 控制信号,控制植物的补光量。实验证明,系统可对植物各阶段进行按需补光,避免了不同阶段补光不足和过量的问题,从而提高了能源利用率,也为研究光强对植物的影响提供参考。     

温室节水自动喷灌系统的设计

利用传感器技术实时采集温室环境的空气温湿度、土壤水分和光照度等因子,单片机将数据进行分析处理做出合理的控制决策,控制执行器进行自动喷灌,实现了计算机自动控制,按需、按期和按量喷灌。系统主要由温室环境信息采集模块、单片机AT89C52模块和控制模块组成,采集模块包括光照度传感器2DU6硅光电池、土壤水分传感器TDR-3和空气温湿度传感器LTM-8901。本系统环保节能、节水、省力,具有很好的实用性和推广性。     

叶菜立体栽培装置控制系统设计

针对温室内空间有限而种植需求较大的情况，设计了一种叶菜立体栽培装置系统。该系统由电机传输和气缸联合构成，为提高系统可靠性和可操作性，在该装置的自动控制系统中采用PLC控制方式，温湿度检测、CO2检测和到位检测等控制，并通过使用光照传感器与升降装置相结合，实现叶菜最大化生长。系统安全可靠，实用性强，为实现温室内空间利用最大化、机械化和自动控制操作提供了很好的参考。      

基于LED的设施农业智能补光系统

光是植物生长过程中不可或缺的因素之一,人工补光可有效提高植物光合作用,促进农作物增产增收。现有LED补光系统在环境适宜性监测、光源控制和植物不同阶段需光量差异性考虑不足,造成红蓝光补光不足和补光过度并存。针对以上问题提出了一种设施农业智能补光系统,支持定义植物不同生长阶段的需光量,采用STC12C5A60S2单片机实时监测设施内环境温度和光强,并通过PWM信号控制红、蓝光LED补光灯亮度实现作物按需定量的智能补光。该系统已初步进行试用,证明该系统稳定可靠,可有效实现定量精确补光。     

基于无线通信的温室环境监控系统设计

针对温室管理智能化的需要,提出了一种基于无线数据传输的温室环境参数监控系统。该系统以MSP430F169作为微控制器,通过数字温湿度传感器DHT11、土壤温湿度传感器SHT10P、光强数字转换芯片TSL2561和CO2气体传感器MG811检测温室环境中的空气温湿度、土壤温湿度、光照强度及CO2含量,以n RF24L01+作为射频无线通信模块实现下位机和上位机之间的数据通信,以TC35i作为GSM无线通信模块实现上位机和监控终端之间的数据通信。用户可以通过上位机或监控终端对温室环境参数进行检测和控制,使温室内环境参数控制在所希望的水平上,实现温室环境参数的智能化控制。     

温室节水灌溉系统模糊控制器设计及MATLAB仿真

为实现对温室作物用水自动、适时与适量的灌溉,针对温室环境复杂且很难建立精确数学模型的特点,设计了基于模糊控制的温室节水灌溉系统,并介绍了模糊控制器的设计。该控制器将土壤湿度偏差及偏差变化率作为输入量,灌溉时间长度作为输出量,分别应用MATLAB对控制系统进行仿真实验和在实验室进行滴灌实验。仿真结果和初步试验结果表明:系统可控制土壤湿度与设定目标湿度之间的偏差在1%左右,可以满足对土壤湿度控制的要求,能够实现温室的自动灌溉。     

智能温湿度监控系统的组成及发展

随着计算机技术及现代传感技术的发展,温湿度监控在工农业控制中的地位越来越重要。近些年来,呈现出智能化、计算机化、全自动等特点。为此,介绍了几种目前国内外比较先进的温湿度检测和控制装置,它们普遍利用温湿度传感器、单片机和微机技术实现对温湿度的检测,并通过对数码管LED、加热装置、排风装置等的控制来实现对温湿度的数值显示和自动调节。     

蔬菜温室智能控制系统设计

为有效完成蔬菜温室内温湿度的实时检测,设计了以单片机Arduino为控制核心的蔬菜温室智能控制系统,使用温湿度传感器DHT11实现对温室内温湿度的采集。该控制系统可以根据检测结果通过神经网络对温室环境进行调节,从而实现对蔬菜温室环境自动化控制,优化蔬菜生长环境。      

基于STM32的土壤湿度监控装置设计与试验

中国水资源严重缺乏,而农业用水又占了总用水量的大部分,根据土壤湿度信息来控制农业灌溉对农业节水具有重要意义。本文基于STM32F103CRT6单片机设计了土壤湿度采集及控制装置,利用TDR-3型土壤湿度传感器的相关物理特性和STM32RCT6单片机的控制功能实现土壤湿度的检测及自动灌溉。该装置包括单片机微控制器模块、土壤湿度传感器模块、液晶显示模块、按键模块、串口模块、水肥机继电器模块和电源模块,可实现自动测量土壤湿度并在液晶上显示,并通过键盘设定适宜作物生长的土壤湿度范围:当土壤湿度小于下限值时,启动水肥机增加土壤湿度;当土壤湿度大于上限值时,水肥机停止工作,实现了对农作物的自动节水灌溉。     

基于农业物联网技术的智能温室系统实现

农业物联网技术应用到农业管理中能够实现农业数字化和精准化,达到增产增效的目的.通过分析温室大棚监控的指标提出基于农业物联网的智能温室标准架构方案:感知控制层由无线传感器模块检测土壤水分、环境温湿度和光照度,利用数据融合的相关知识,并提出无迹卡尔曼(UKF)算法用于感知数据的处理,启动滴灌、喷灌、补光或通风等控制设备;网...     

农业大棚太阳能供电数据采集系统设计

温室环境系统是一个多变量、非线性、时变和滞后的系统.其中,空气温湿度、土壤湿度、CO2浓度以及光照强度等环境因子的变化是最基本的变化,对农业作物生长的影响最为显著.由于系统采用太阳能供电,因而给出太阳能电池的选择以及充放电控制器的选择考虑因素,具有普适性.太阳能供电系统与单片机、传感器配合,构成温室大棚数据采集系统,并给出了整个系统装置的软件设计程序及框图.     

温室农作物自动滴灌测控系统的应用

温室环境与正确的灌溉方法对农作物生长起着重要的作用。自动滴灌测控系统可以实现根据温室内种植的农作物正常生长所需的土壤湿度与环境温度,适时进行自动滴灌,为其生长提供良好的的条件。系统通过科学合理的控制策略,由计算机控制并利用各种传感器实现自动采集、监测土壤湿度与环境温度,及时灌溉。此系统的应用,降低了灌溉成本,提高了灌溉质量,起到了节水节能的作用。同时有效地避免了过涝或过旱对农作物的影响,提高了温室的科学化管理水平,实现了精准农业化的高效生产。     

基于单片机的温室大棚LED智能补光系统设计

目前,在黑龙江地区的温室大棚内种植反季节或当下蔬菜时,补光时间和补光强度全部靠人员经验,因此无法达到精准控制。本文针对这一问题设计一个基于AVR单片机的温室大棚LED智能补光系统。该系统基于ATmega16L单片机,利用光敏电阻阻值变化引起电路电流的变化,测出大棚内光照的强度,设定占空比进行间断补光,通过脉宽调制(PWM)控制LED灯光照强度,从而达到实际需要的光饱和点。本文选用蓝光、红光比例1∶8的LED补光灯补光,代替传统的一些补光手段。该系统节能环保、安全性高、稳定性好,在温室大棚智能控制方面具有很好的应用和推广前景。     

JPWZ-1型微型植物工厂的研制

针对未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,研制了一种适合于楼宇、家庭使用的微型植物工厂——JPWZ-1型微型植物工厂。JPWZ-1型微型植物工厂是将大型植物工厂的各项技术集成在一个小型化栽培空间中,利用温湿度精准控制、人工补光及营养液循环供养等方式种植和栽培叶菜类蔬菜作物。JPWZ 1型微型植物工厂控制系统利用S7-200PLC作为控制器,利用TPC7062K触摸屏作为人机界面,利用PID控制模式控制栽培区的温湿度环境。JPWZ-1型微型植物工厂功能齐全,布局合理,操作简单,能够让身处都市的人在家中栽培出周期短、品质高和无污染的蔬菜。