多目标日光温室计算机生产管理系统研究

利用计算机强大的数据处理能力，实时采集，处理日光温室内温度，湿度，光照强度，二氧化碳浓度及土壤水分等影响植物生长发育的环境因子，并根据作物生产生长发育的阶段性技术要求，设定各项控制指标，控制各执行机构的运行，从而实现日光温室环境因子监控及生产管理自动化。本系统具有多目标管理功能。适合大中型农业园区生产管理需要。     

基于改进型极限学习机的日光温室温湿度预测与验证

日光温室温湿度模型是其结构设计与控制的重要基础,因日光温室系统具有大惯性、强耦合、非线性等特性,采用机理分析法,难以建立其准确的数学模型,导致日光温室控制效果差。神经网络建模能更加灵活地得到日光温室系统的参数,但传统的极限学习机(extreme learning machine,ELM)存在隐含层神经元激励函数固定,只考虑经验风险(即训练误差最小化),而导致过拟合等问题。为了实现对日光温室内温湿度环境因子的综合控制,需要进一步提高日光温室环境因子的预测精度,该文将基于正交基函数的改进型极限学习机对日光温室环境因子进行辨识,并利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法确定网络隐含层节点数,建立了日光温室温湿度环境因子预测模型。利用所建立的模型对日光温室内的温度和湿度等环境因子进行预测结果表明:温度模型有效性为0.9434,湿度模型有效性为0.9208,实测值与预测值的拟合关系比较理想,说明基于正交基函数的改进型极限学习机对日光温室进行系统辨识是可行的,且对日光温室智能控制的发展有一定的参考价值。     

基于STM32温室环境测控系统的研究

在传统温室自动化监控系统的基础上,针对目前温室大棚面积不断增大、温室内传感器种类及数量不断增多,且不易连栋管理的现状,设计了基于ARM CORTEX-M3核的以STM32单片机为核心的智能温室控制系统。系统采用CAN总线技术对连栋大棚的主要环境因子,如温度、湿度及光照度等进行智能控制,通过串行通信实现上位机控制,增强了温室大棚的智能化和实用性。     

AMI—2000型反刍动物甲烷测定箱的研制

在分析反刍动物甲烷测定技术研究进展的基础上，研制出了开路式ＡＭＩ－２０００型反刍动物甲烷测定箱。测定箱由主箱体、空调系统、流量测定系统、甲烷分析系统及计算机监控系统等组成。其自动化程度高，箱内温度、湿度、压力和风速等小气候参数，以及流量和甲烷的分析结果均可在计算机上实现瞬时显示和定时打印。     

日光温室环境调控关键技术研究

设施蔬菜作物的生长发育与温室环境因子密不可分,生长发育进程明显受到温度的影响,而病害发生又与高湿度有着密切的联系。本文系统分析了日光温室内的光照、温度、湿度以及气体环境等特点,结合大棚的室内外环境特点,研究分析日光温室环境调控的关键技术。从加温、降湿、增加光照强度和补充二氧化碳等几个方面详细的阐述了进行温室环境调控,实现设施作物栽培的优质、高效生产,为日光温室的实际生产提供数据支持和技术依据。     

PLC在节能型日光温室温度监控系统中的应用

利用收集验证完善得到的PPI协议实现了上位机对PLC的监控,将西门子S7—200PLC与各个控制节点相连,上位机通过控制PLC来实现自动和手动控制各个节点,以实现节能型日光温室温度监控系统的自动化。     

日光温室冬春两季环境因子变化研究

在正常生产管理条件下,利用温室智能监控系统,自动监测记录冬、春两季日光温室内外空气温度、光照强度,温室内空气湿度、土壤温度,研究冬、春两季日光温室环境因子日变化差异及环境因子间的相互关系差异。结果表明,土壤温度与温室内外光照及温室内湿度的相关性,春季显著大于冬季;温室内湿度与温室内、外光照强度、温室内外温度以及温室外温度与温室的相关性,春季显著小于冬季。土壤温度与温室内、外温度的关联程度,春季温室内温度强于温室外温度,冬季温室外温度强于温室内温度。温室外温度与温室内、外光照、土壤温度的关联程度,春季温室内、外光照强于土壤温度,而冬季土壤温度强于温室内、外光照。冬季温室内湿度显著高于春季,日变化幅度显著小于春季。春季最低温室内要高于冬季最低温度10 ℃以上,日变化幅度明显小于冬季;春季温室内、外最大光照强度是冬季的2倍,且春季光照时间长。春季室外温度平均高于冬季12 ℃以上,春季温室内土壤温度始终要高于冬季10 ℃以上。     

温室环境机电控制系统设计

本文在总结分析了温室智能控制技术的基础上,设计了以8031单片机为核心,并扩展8155I／O芯片的日光温室环境机电控制系统的软件部分。该系统在初始设定的基础上,对温室内温室、湿度、光照实现自动控制。     

智能型温室环境控制器的研究开发

为了精确地控制温室环境，研究了温室的主要参数温度、湿度和光照度的关系及秧苗的水分需求情况，给出了建立数学模型的方法，提供了硬件结构。     

日光温室环境参数智能化监测管理系统的研制

该系统运用传感器技术、自动检测技术、通讯技术和微型计算机技术，实现对日光温室温度、湿度、光照度、CO₂浓度的监测管理，特别是实现了CO₂浓度的低成本测量。该系统由便携式温室环境参数测量仪、数据综合管理系统及专家决策与咨询系统三部分构成。测量仪以89C52单片机为核心，完成环境参数的采集、存储、模糊处理等。PC机由RS232接口与测量仪通讯，以其数据综合管理系统，实现对温室环境参数数据的显示、存储、查询、统计等。专家决策与咨询系统，给出不同时期作物生长所需要的最佳环境参数，并且依据此最佳参数对实时测得数据进行模糊处理，提出合理的调整方案，实现了温室的智能化管理。     

智能型温室环境控制器的研究开发

为了精确地控制温室环境，研究了温室的主要参数温度、湿度和光照度的关系及秧苗的水分需求情况，给出了建立数学模型的方法，提供了硬件结构。     

日光温室内光照特点及其变化规律研究

对日光温室内的光照时间、太阳总辐射量、太阳辐射透过率的季节变化和日变化，光照度的空间分布规律进行了较为系统的研究；并对各季节不同天气条件下日光温室内外太阳辐射的关系，日光温室内太阳总辐射量与时间的关系进行了回归相关分析，建立了相应的回归方程。利用该组方程可以对各季节不同天气条件下、不同时间日光温室内的太阳辐射量进行估算分析。     

节能型日光温室智能加温控制系统设计

在北方冬季节能型日光温室生产中常出现极端低温天气,气温低于作物致死温度,导致温室作物大幅减产甚至绝收。为精准调控温室温度,降低低温带来的损失,本研究设计了一套日光温室智能加温控制系统,其硬件设备由感知模块、主控模块、通讯模块、伺服模块、执行设备组成。系统实现了日光温室温度环境的智能控制,可自动采集温室内气温数据,并根据主控模块内设置的加温控制阈值实现温度执行设备的自动开关,同时可通过Android远程客户端进行数据查看及执行设备状态控制。系统应用与验证结果表明:二代砖墙日光温室最低温度维持6~8℃,则系统日开启时间需4.9h,日资金投入146元;维持10~12℃,则系统日开启时间6.1h,日资金投入194元。应用过程中系统性能稳定,实现了温度环境的精细化、无人值守智能调控,夜间加温效果良好。     

节能型日光温室智能加温控制系统设计1

在北方冬季节能型日光温室生产中常出现极端低温天气,气温低于作物致死温度,导致温室作物大幅减产甚至绝收.为精准调控温室温度,降低低温带来的损失,本研究设计了一套日光温室智能加温控制系统,其硬件设备由感知模块、主控模块、通讯模块、伺服模块、执行设备组成.系统实现了日光温室温度环境的智能控制,可自动采集温室内气温数据,并根据主控模块内设置的加温控制阈值实现温度执行设备的自动开关,同时可通过Android远程客户端进行数据查看及执行设备状态控制.系统应用与验证结果表明:二代砖墙日光温室最低温度维持6~8℃,则系统日开启时间需4.9h,日资金投入146元;维持10~12℃,则系统日开启时间6.1h,日资金投入194元.应用过程中系统性能稳定,实现了温度环境的精细化、无人值守智能调控,夜间加温效果良好.     

车辆底盘集中润滑系统智能监控仪的研制

针对国内现有车辆底盘集中润滑系统控制方法及技术存在的不足,提出了基于单片机技术的系统自动加脂及故障检测方法。通过监控仪进行加脂间隔时间和监控时间的设定,通过压力开关检测主油路工作压力,并对油泵的工作时间进行自动调节,实现系统的定时自动加脂与故障报警功能。以PIC单片机为核心设计了控制系统的硬件电路和软件流程。性能检测与应用试验表明,该监控仪工作可靠,性能稳定,可满足车辆底盘集中润滑系统智能监控的需要。     

多环境参数控制的猪养殖箱设计及箱内气流场分析

在规模化养殖中猪舍环境日益重要的背景下,为了便于研究猪舍内不同环境对猪健康的影响,该文设计了基于多环境参数控制的猪养殖箱。养殖箱采用气流自循环的通风模式,通过ANSYS对该养殖试验箱的气流场走向、模式以及风速适宜性进行模拟仿真。该养殖箱利用环境因子检测模块中的传感器集成节点和激光NH_3传感器实时获取养殖箱内的温度、相对湿度、NH_3浓度、CO_2浓度、风速等环境数据,并通过通信中转节点STM32发送至主控制器可编程逻辑控制器(programmable logical controller,PLC),PLC对环境数据进行处理,并根据已处理的环境数据进行环境调控,实现箱内环境的自动控制。与此同时,PLC将环境数据上发至上位机PC,通过WinCC监控软件实现了环境数据动态显示,通过VB脚本实现了历史数据自动定时导出至Excel文件功能。养殖箱气流烟雾试验、空箱试验以及保育猪养殖试验结果表明:养殖箱内气流走向形成大循环,且通风无死角,养殖箱环境控制系统的温度控制精度为±1℃,相对湿度可以控制在50%～80%的适宜范围内,NH_3浓度控制精度小于±3í10-6,CO_2浓度可以控制在1540í10-6以下,养殖箱能够在较长时间稳定运行的同时,实现了箱内温度、相对湿度、NH_3浓度、CO_2浓度等环境因子精确控制,为不同环境的养殖试验提供试验平台。     

利用人工神经网络建立植物电信号与环境因子关系

利用人工神经网络建立植物电信号与环境因子（光、温度、湿度)的关系，表明对植物电信号与环境因子定量研究是可能的；进而将植物电信号作为生理反馈信息，建立了植物电位与环境光、温度、湿度等因子的定量关系，建立与输出温度设置的关系，为温室环境调控提供一种方法。     

基于无线传感网的荔枝园智能节水灌溉双向通信和控制系统

为提高水资源利用率和灌溉智能化管理的需要,设计了以无线传感器网络技术为核心的荔枝园节水灌溉控制系统,该系统的无线通信模块选择CC2530模块,传感器模块包括空气温湿度传感器DHT22,光照强度传感器GY-30,土壤水分含量传感器TDR-3以及一些外围电路,精确采集荔枝园温度、湿度、光照度和土壤含水率等多项环境信息,通过无线传感器网络、通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service,GPRS)和互联网进行数据的传输,保证了传输的实时性和远程性,实现了对荔枝园环境的实时监控;同时,远程服务器和网站上都对荔枝园的土壤含水率的阈值进行了设定,当土壤含水率的值超过了阈值,服务器或者网站就会自动发送相关命令对相应的电磁阀进行控制,实现双向控制。分析、测试了系统的功耗和通信距离,在空旷地带,节点的双向有效通信距离达1 205 m,在荔枝园中双向有效通信距离达81.5 m。在传感器节点系统工作周期为30 min情况下,根据试验结果估算出,两节额定容量为3 000 m A·h的3.7 V锂电池串联可使传感器节点持续工作时间最大为500 d,可使电磁阀控制节点工作5 a以上。试验结果表明,该系统运行稳定,网络平均丢包率为3.87%,能够准确监测荔枝园信息采集和控制电磁阀工作,实现和控制荔枝园智能节水灌溉双向通信。     

基于UWB与物联网的移动式温室环境监测系统设计与实现

为低成本实现对温室不同区域环境的全面感知，该研究设计了移动式温室环境监测系统，其采用超宽带（Ultra Wide Band，UWB）网状拓扑结构进行分布式组网，节点设备以一主多从的形式对移动工作台实时定位。利用优化后的双向双边测距算法计算各基站与标签之间的距离，通过距离的归一化残差分布判断是否存在非视距（Non Line of Sight, NLOS）误差，利用改进后的增量卡尔曼滤波算法消除NLOS误差，通过Chan算法解算标签准确位置。移动工作台以Arduino控制器为核心，搭载温度、湿度、二氧化碳和光照度传感器，实现对温室环境的实时监测和对移动工作台的远程控制。测试结果表明，系统静态定位最大横向偏差为7.92 cm，最大纵向偏差为7.98 cm，横向和纵向偏差的平均值均<5 cm；移动工作台以0.4 m/s的平均速度行驶，动态定位最大横向偏差为8.7 cm，平均横向偏差为4.7 cm；采集参数上传平均丢包率为2.78%；温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度监测相对误差分别低于0.63%、0.34%、0.70%和0.67%，满足温室环境信息移动监测要求。该研究对温室环境调控和温室内作业机具精准定位技术的发展具有一定的理论意义和参考价值。     

微机在全光雾插嫩枝育苗上应用的研究

本文介绍了微型计算机的测控技术在农业育苗方面的一个应用。通过监测温度、湿度、光照等环境参量，控制执行机构营造嫩枝生长所需的小环境；同时利用计算机的多任务执行系统实现对多个苗盘的控制，从而达到自动化，工厂化育苗的目的。