LOGO!在温室CO2浓度自动控制中的应用

温室环境自动控制是一种高效农业技术,它是以计算机技术和传感技术为基础的一种现代控制技术.为此,以通用逻辑设计模块LOGO!为核心,介绍了温室CO2浓度自动控制系统的工作原理和设计过程.该系统能实现手动、自动和时钟控制CO2发生器的功能,并可对温室内CO2浓度进行采集和显示.实践证明,系统操作方便,运行可靠.     

智能温室测控系统软件的设计与研究

针对我国温室科技含量低、现代化智能温室大部分依靠进口的局面,采用先进的计算机技术、微电子控制技术和传感器技术设计出的基于RS-485总线的温室计算机分布式自动控制系统.该系统采用半双工RS-485总线型通信网络和累加与校验通信算法进行数据传输,可以在采集温室环境参数的同时对温室内的温度、湿度、光照和CO2浓度等调节装置进行控制.利用VB6.0面向对象编程技术和Access数据库软件开发出友好的人机界面,通过实时读取历史存储温室内环境参数值,实现了对温度、湿度、光照和CO2浓度等参数的管理和查阅.     

温室环境智能测控系统的设计

介绍了温室环境智能测控系统的组成及工作原理,对其硬件构成和软件进行了设计,该系统能自动巡回检测温室的温度、湿度、光照、CO2浓度等参数,并可根据上述参数实现温度调节、光度调节、节水灌溉及CO2等参数的自动调节,且具有报警及数据打印输出等功能。     

基于WSN的温室CO 2 气肥优化调控系统研究

CO 2是植物进行光合作用的重要原料,合理增施可提高作物的光合速率。为实现温室CO 2气肥的精细管理,设计了基于无线传感器网络(WSN)的温室CO 2气肥调控系统。该系统由监控节点、智能网关和远程管理软件组成,其中监控节点能够自动实时监测温室环境信息(CO 2浓度、光照强度、空气温湿度和土壤温湿度),并控制CO 2增施气阀的开关;智能网关不仅能实现监控节点与远程管理软件之间的通信,还可在本地实现对温室环境信息的显示与存储,以及CO 2增施调控等操作;远程管理软件除了具备基本的数据接收、存储和查询功能外,还可通过建立的光合速率预测模型对CO 2气肥实现远程自动调控。本文以番茄为研究对象,采用开发的系统实时获取环境信息,使用LI-6400XT光合速率仪获取单叶净光合速率,建立了基于支持向量机(SVM)的番茄光合速率预测模型。为了提高预测模型的通用性,实验将苗后期番茄在4个CO 2浓度梯度进行培育,其中C1、C2、C3分别进行700、 1 000 、1 300 μmol/mol浓度的CO 2增施,CK为对照组(CO 2浓度约为450 μmol/mol)。数据分析采用SVM算法,以多种环境信息作为输入变量,以单叶净光合速率作为输出变量,得到光合速率预测模型。经过测试与验证,CO 2浓度调控系统能够稳定可靠地采集温室环境信息,适合应用在温室环境中;光合速率模型预测值和实测值相关系数为0.981 5,均方根误差为1.092 5 μmol/(m 2 ·s),具有较好的预测效果,为温室番茄CO 2定量增施调控提供了依据。     

单栋塑料温室内多因子综合CFD稳态模拟分析

为分析单栋塑料温室内的综合环境:气流场、温度场、湿度场、CO2浓度场,建立了包括温室内外空间、室内作物和土壤层等的温室环境几何模型。将温室内的湿空气看作水蒸气、CO2和干空气的混合气体,在分析温室中太阳辐射、作物与环境的质热交换,动量及质能传递过程的基础上,对单栋塑料温室内的环境因子进行了稳态模拟。温室内热辐射传递过程采用蒙特卡罗法模拟方法;将室内作物简化为连续固体换热模型,采用剪应力输运模型(SST)表述温室内的空气紊流。结果显示:温室通风对温度、湿度和CO2分布的影响很大,温室内部上风向温度低,湿度小,同时CO2浓度也不高;温室下风向作物冠层的环境未达到优化状态;模型的预测值低于实测值,但变化规律相似,温度、湿度、CO2含量的预测相对误差分别低于8%、6%和7%。     

林木温室育苗机械自动化作业平台设计研究

育苗是林木生长的起点,是林木业发展的基础,其过程非常重要。随着机械自动化控制技术和无线通信技术的不断发展,林木温室育苗的自动化作业成为可能。为此,运用无线检测和传输技术,对温室环境内林木苗的生成环境进行了参数检测,并通过数值仿真模拟技术建立了温室环境的数值仿真模型,将环境参数导入到数值仿真模型中,得到了CO2含量以及温度湿度的分布情况。最后,运用自动化机械装置对温室环境林木苗的生长环境进行了自动化调节,得到了CO2的自动控制曲线,为林业现代化研究提供了技术参考。     

基于WIFI的智能温室监控系统设计

设计了一套以集成了WIFI功能和ARM内核的SoC芯片GS1010为核心的智能温室环境控制系统,实现了通过无线网络对智能温室内温湿度、光照和CO2浓度的监测与调控.监控系统将采集到的数据进行汇总、显示和记录,自动生成数据库,实现了温室设备的自动控制和远程遥控.整个系统操作简单,经济适用,控制精度完全达到要求,并且接线灵活,方便与现有的有线以太网络整合.     

基于STR912芯片的日光温室自动监控系统设计

采用微电子技术及计算机技术可以实现温室环境的自动控制,成为农用温室设施的发展方向。本研究以STR912为核心,设计出日光温室自动控制系统。该系统选择与其温湿度、光照及CO2浓度匹配的传感器,并对温室外设环境调节装置进行设计。控制参数可以通过所需的环境要求进行人工调节,能够满足日光大棚的多适用性。     

基于STR912芯片的日光温室自动监控系统设计

采用微电子技术及计算机技术可以实现温室环境的自动控制,成为农用温室设施的发展方向。本研究以STR912为核心,设计出日光温室自动控制系统。该系统选择与其温湿度、光照及CO2浓度匹配的传感器,并对温室外设环境调节装置进行设计。控制参数可以通过所需的环境要求进行人工调节,能够满足日光大棚的多适用性。     

基于虚拟仪器技术的温室监控系统

利用LabVIEW开发平台设计了基于虚拟仪器的温室监控系统,其基本思想是将传统的硬件仪器监控系统通过虚拟仪器技术来实现。为此,介绍了温室监控系统的组成及工作原理。该系统可完成温室内的温度、湿度、光照和CO2等参数的采集。通过监视温室历史与实时环境参数,对温室环境的调节进行必要的人为控制,实现温室环境参数优化管理。该系统具有分析效果好、投入成本低和功能易扩展等优点。     

沼气高价值多元化利用碳捕集工艺优化设计

针对我国天然气紧缺、碳中和压力较大和沼气低价值利用问题,开发膜与压缩冷凝梯级耦合的沼气高价值多元化利用碳捕集工艺,实现低价值沼气近零排放高价值综合回收利用。利用Aspen HYSYS对1 000 Nm3/h规模的沼气提纯过程进行工艺设计和优化,通过燃气系统的膜分离单元生产高品位燃气,同时CO2系统利用燃气系统提供的富CO2优质原料生产液态CO2产品,并副产低品位燃气。优化过程主要考察操作压力对回收率、产品价值、运行费用和设备投资等因素的影响,以及原料流量波动对回收率、产品和经济性的影响。结果表明：在1.8~3.8 MPa条件下,能够同时生产热值314 MJ/Nm3高品位燃气、热值17.9 MJ/Nm3低品位燃气和CO2浓度95 vol%液态CO2产品,在2.2 MPa时获得年最佳经济效益约261万元,每年减排约9 755 t的CO2当量温室气体。与低品位燃气热值和液态CO2产品浓度相比,高品位燃气热值受流量波动影响较大。     

基于物联网的农林环境长期监测系统

针对农林环境中复杂的实际情况,设计一种基于物联网的农林环境长期监测系统。系统采用基于CC2530芯片的Zigbee无线传感器网络节点、电源控制硬件电路和基于ARM11的现场服务器,利用太阳能电池供能,通过对IEEE802．15．4和IEEE802．11协议进行转换,将数据通过无线网桥远程传输给管理服务器。该系统能够监测农林环境中的温度、湿度、光照强度、pH值等,可长期对农林环境因素进行采集、监测和分析。     

CO2气体保护焊短路过渡的和谐控制

提出了ＣＯ２气体保护焊短路过渡的和谐控制思想,并建立了相应的控制系统,该系统以时接电流为唯一设定参数,自动确定与调整电弧电压和送丝速度等主要参数;在此基础上,以短路过渡特征参数的为目标函数,通过特征参数的检测和目标函数的寻优,对电弧电压粗选选值实时微调,实现ＣＯ２气体保护焊短路过渡规范参数的和谐实时控制。     

猪舍消杀巡检机器人系统设计与试验

针对规模化猪舍人工劳动强度大、重复作业多、疫病传播与防控形势严峻等问题,设计了猪舍消杀巡检机器人系统。该系统融合基于2D激光雷达的即时定位与建图(Simultaneous localization and mapping, SLAM)和超宽带(Ultra wide band, UWB)技术,实现舍内地图构建和系统实时定位;在确定热红外模组安装高度为125cm和安装倾角水平向下夹角5°的基础上,运用Jetson Xavier NX边缘计算单元进行视觉处理与识别算法的部署,完成在线猪只体温巡检;边缘计算单元依据终端指令对消杀模块中超声波雾化单元、紫外线辐射单元等进行决策控制,实现多模式舍内环境消杀;通过传感器技术对舍内环境参数进行实时监测;并搭建人机交互界面,实现监测信息的显示、报警、存储等。测试结果表明,该系统可完成地图构建、自动导航、猪只体温检测,记录异常猪只热红外图像及圈舍所在位置;依据设定的消杀模式,在目标点开启相应消杀功能的准确率为100%;机器人在巡检状态和静止状态下,舍内CO2浓度、温度、相对湿度的相对误差分别为0.04%、3.00%、2.10%。本研究可为疫情形势下猪舍巡检消杀少人化/无人化作业提供技术装备参考。     

基于高斯曲率最大化的蓝莓温室光照与CO2综合调控策略

针对目前温室光照、CO₂调控效益不高等问题,提出了一种基于高斯曲率最大化的蓝莓温室光照和CO₂综合调控策略。首先通过采集不同温度、光照强度、CO₂浓度嵌套下的蓝莓净光合速率,建立不同温度下包含光照强度、CO₂浓度的蓝莓净光合速率机理模型;接着根据不同温度下蓝莓光合速率机理模型的高斯曲率函数构造适应度函数,并采用粒子群算法进行最大值寻优,计算高斯曲率最大值所对应的光照强度和CO₂浓度,获得不同温度下光照强度、CO₂浓度高斯曲率最大点;最后基于多项式拟合,建立不同温度下光照、CO₂综合调控策略。通过与最大净光合速率饱和点的调控对比发现,平均光照强度下降60.73%,CO₂浓度下降25.00%,而平均净光合速率仅下降14.29%。与实际蓝莓净光合速率对比发现,采用本文提出的光照、CO₂综合调控策略,蓝莓净光合速率较实际值平均提高1.87倍以上。说明本文提出的光照、CO₂综合调...     

基于尾气反馈的固定化酵母发酵过程模糊控制

提出了基于尾气反馈的固定化酵母发酵模糊控制，利用尾气检测所获得的CO2的释放率(CER)和CO2释放最来控制葡萄糖流加速率。固定化发酵过程中，载体的存在会使葡萄糖的扩散受阻，如果系统不能对葡葡糖浓度的变化怏速反应，载体中的菌体细胞就会出现缺糖现象。实验结果表明，按该方法进行控制，整个发酵过程中，葡萄糖浓度都保持着合适的浓度，乙醇生产稳定和连续，为发酵过程控制提供了一条有效途径。     

养殖场空气污染监测系统设计——基于电化学气体传感器的应用研究

针对养殖场周围空气污染问题,根据三电极电化学气体传感器的工作原理,设计了养殖场空气污染监测系统。该系统选用嵌入式LPC2148芯片作为终端控制器,VC++6.0创建上位机监控界面,使用串口通信控件MSComm和终端进行通信,并用MSChart图表控件绘制了NH3和H2S气体浓度曲线。为此,详细地介绍了系统终端与上位机界面的设计和原理。实验证明,该系统能准确、灵敏地检测出有毒气体的浓度,在养殖场周围环境保护上具有很好的应用价值。     

高氧气调包装双孢蘑菇呼吸速率预测模型建立与试验

为实现双孢蘑菇高氧气调包装系统设计,以新鲜双孢蘑菇为材料,采用高氧气调包装方式,分别应用Weibull模型、Logistic模型研究双孢蘑菇高氧气调包装内O2和CO2浓度变化,对双孢蘑菇呼吸速率进行预测。结果表明,贮藏50h后,高氧气调包装袋内的O2分压由最初80kPa下降到50kPa,对照处理袋内O2浓度缓慢下降,不同包装方式袋内CO2浓度随贮藏时间逐渐升高,在贮藏后期,CO2浓度逐渐趋于平缓。包装袋内的O2、CO2分压测定值与预测值拟合较好。CO2产生速率很好地反映了双孢蘑菇高氧气调包装过程中呼吸速率的变化。