基于Android平台的家庭植物工厂智能监控系统

随着人们生活品质的提高,家庭植物工厂受到越来越多的关注。为此,设计了一种以LED光源模拟太阳光的人工光型密闭式家庭植物工厂。为了使该家庭植物工厂能够为作物提供适宜的生长环境,并且能够实现远程智能监控,设计并实现了一种基于Android平台的智能监控系统。该系统能够实时监测和显示种植空间的环境参数,可根据实际需要对种植空间的温度、二氧化碳浓度和LED灯亮度进行分时段的独立设置。该系统能够控制作物根部营养液的循环,可以通过WEB浏览器实现远程监控。系统运行情况表明,所设计的智能监控系统能够在以LED光源模拟太阳光的人工环境下,为作物提供满足要求的生长环境,并且通过对环境参数的合理设置,可以大大缩短作物的种植周期。     

气雾栽培式家庭植物工厂设计

为满足城市居民的家庭种植需求,开发一种气雾栽培式家庭植物工厂系统.以触摸屏PLC一体机作为控制器,采用LED光源,对营养液循环处理系统、环境调节控制系统、人工光系统进行针对性设计和设备选型;分别进行PLC软件、触摸屏软件和移动终端应用的设计开发,实现对家庭植物工厂的设备运行状态、环境因子、营养液因子等信息的监测与执行设...     

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。     

集装箱植物工厂研制与试验

针对植物工厂投入成本高、内部运行成本高和可移动性差等现状,开发了一种集装箱植物工厂。集装箱植物工厂由模块化栽培设施构成,主要包括栽培系统、补光系统、环境调控系统、营养液系统和控制系统等。生菜栽培试验结果表明,集装箱植物工厂可用于蔬菜生产种植,其产量和品质具有一定的提高。      

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。      

草莓集装箱植物工厂设计与应用

集装箱植物工厂具有可移动性强、使用地域广泛、环境可控、高密度种植和周年生产等优点。简要叙述北京市农业机械研究所有限公司设计开发的一种草莓集装箱植物工厂，该植物工厂整体设计形式呈现模块化，重点围绕栽培系统、补光系统、环境调控系统、营养液循环系统及控制系统进行创新设计，并对栽培环境进行测试。该系统在北京市通州区进行运营生产，试验及运营结果表明:草莓集装箱植物工厂可以用于草莓栽培，为集装箱植物工厂种植栽培拓宽思路；该草莓集装箱植物工厂的设计方案合理，系统配置科学，光能利用率高，种植系统安装便捷，可提高资源利用效率，达到草莓的连年生产需求，为农户创造更高价值。      

生菜气雾化栽培营养液供给控制系统研究

为了实现生菜气雾化栽培营养液供给的自动监测与智能控制,探究了基于植物工厂及模糊控制的营养液加液调节及喷雾控制方法和系统。在营养液调节控制中,根据pH和电导率EC检测值,结合加液实验结果、模糊控制和基于PLC的现场和远程集成控制,通过控制加液电磁阀实现HCl溶液、NaOH溶液、母液和NaCl溶液加入量的控制,从而控制营养液浓度和pH值在设定范围。针对喷雾控制,根据培养架内温湿度的检测值来自动调节气雾化栽培营养液供给的喷雾频率,包括生菜生长所需的营养液供给时长和空闲时间间隔,实现营养液供给的智能控制。本系统现已在浙江大学农业科技园生菜气雾栽培中运用,营养液加液调节及喷雾控制满足了实际应用需要。     

基于叶绿素荧光传感器的植物LED补光测控系统

针对目前温室植物补光无法针对植物生长状况实时反馈控制的问题,以LED补光系统为基础,设计了基于FluorMonitor叶绿素荧光传感器的植物补光测控系统。通过SDI-12和MODBUS通信协议实现对叶绿素荧光参数和光温参数的采集;并根据叶绿素荧光参数F_t、F_m、光化学量子效率Yield的测量流程和采集周期,设计了自动采集模式和手动采集模式;通过PWM调光模块的设计,完成对LED发光强度的精确调控;通过设计人机接口,实现了对光温参数和叶绿素荧光参数的显示和人机交互操作。以生菜为研究对象,进行了不同调光方式的补光调控试验,试验结果表明,基于叶绿素荧光的LED补光控制系统可以实现对光强、ETR和Yield的稳定控制,增加生菜对光能的利用效率,实现了基于作物生理信息的反馈控制。     

工厂化蔬菜气雾栽培自动监控关键技术及系统

研制了工厂化蔬菜气雾化栽培营养液供给自动监测系统,采用栽培环境实时监测与自动控制、气雾化栽培循环系统的自动监测与控制、营养液加液与供给的自动检测与控制等关键技术,结合远程及现场控制,完成对蔬菜气雾化栽培的智能化高效管理。构建了营养液混肥加液自动监测与控制系统,可实时检测营养液中的电导率EC值和酸碱度pH值,经T-S模糊控制器控制输出酸碱液、母液和Nacl溶液加入量,从而使营养液浓度和pH值在设定范围内。通过栽培工程对比实验得出了气雾化栽培优化控制中心参数,以这些参数为基础进行细分处理,并结合采集到的根际温湿度和光照强度数据,分别作为输入和输出样本数据,建立了T-S模糊神经网络模型,来预测喷雾时长和空闲时间的输出,实现了营养液气雾化栽培喷雾控制。系统已在浙江大学农业科技园中运行,可满足实际应用的需求。     

设施农业可调光质精确补光系统

针对环境温度、光质和光强对农作物光合作用的影响,提出结合实时环境检测、特定波段补光与定量决策的精确补光方法,设计了基于反馈控制机制的定量决策算法。以单片机为核心控制器件,设计了可调光质的精准补光系统,可根据温度及红蓝光目标光强与实时光强的差值精确计算补光量,通过PWM占空比调整LED输出光强。实验结果证明系统可实现按需补光;采用的LED光源较白炽灯节能54%,较荧光灯节能83%;在相同LED光源时,较常规LED补光系统的节能率在不同光质阈值和气候条件下具有一定波动,平均节能在30%以上。     

植物生长环境控制系统设计与试验

为实现精确控制植物生长的温度、湿度及光照等环境参数,设计了以STC89C52RC单片机为核心的处理器。植物生长环境控制系统由LED控制系统、温度控制系统、湿度控制系统和营养液循环系统构成。根据传感器测量的环境数据对温湿度进行动态调节,实现植物生长环境的有效可控。      

二冲程汽油机电控燃油喷射研究

研制了二冲程汽油机低压半直接燃油喷射电控系统。进行了电控系统设计、发动机控制参数的实验标定和发动机台架实验等研究工作。结果表明,二冲程电控汽油喷射汽油机比化油器式汽油机具有更好的燃油经济性与怠速排放指标。     

微型水培人工气候箱环境监控系统设计

针对水培菜生长过程中对光照强度、环境温湿度及营养液的不同需求,设计了一种微型水培人工气候箱环境监控系统,可用于家庭园艺或餐厅农场。基于STM32F103ZET6控制器,设计了系统相关硬件电路及系统控制程序,主要包括外部环境检测模块、外部环境调节模块、营养液检测模块、营养液调节模块、LCD显示及按键模块及上位机显示界面。用户可实时监测微型人工气候箱中的光照强度、温湿度以及营养液的pH(酸碱度)值、EC(电导率)值、DO(溶解氧)值和主要养分离子浓度,相关执行机构工作,可将各环境参数自动调节至标准阈值内,由上位机界面显示各环境参数的变化情况。系统运行测试结果表明:系统能够在15min内完成对作物生长所需各项环境参数的调节,为作物生长提供稳定可靠的环境条件,同时可监测所得主要养分离子浓度的变化情况,为后续研究作物生长养分吸收规律和养分动态管理提供依据。     

基于单片机的蔬菜大棚温度控制系统设计

设计了以单片机为核心的蔬菜大棚温度控制系统。从硬件和软件两方面介绍了单片机温度控制系统的设计思想,对硬件原理图和程序流程图进行了系统的描述。系统具有键盘输入温度给定值、LED数码管显示温度值和温度越限报警的功能,实现了温度的自动测量和自动控制,可将大棚内的温度始终控制在适合蔬菜生长的温度范围内。     

规模化猪舍废气复合净化系统设计与试验

为解决规模化猪舍废气排放造成的环境污染问题，设计了一种猪舍废气复合净化系统。该系统采用化学法与水洗法相结合，通过PLC（可编程逻辑控制器）控制系统实时采集净化系统内的pH值、电导率、液位和压差等动态环境数据，智能控制洗涤泵启停和电磁阀通断，自动完成供水、加酸、喷淋和排废4个工作环节。同时，控制系统采用MCGS触摸屏与PLC建立通讯，通过创建人机交互界面实现系统环境数据监测、运行状态流动显示、按需配置系统参数和报警信息输出等多种功能，实现了系统操作的人性化和过程的可视化。系统可根据实际应用中对净化效率和运行成本的要求，实现多种控制模式，均有效抑制了猪舍废气排放。试验结果表明，系统对主要污染成分氨气的平均去除率可达到85%，整体运行可靠、控制简单，经济成本量化清晰。该系统在江西某种猪场实施应用，成效显著，可为畜禽养殖环境废气净化处理的工程应用提供参考。     

基于Host Link 通信的燃气炉自动控制系统

介绍了基于高速调温烧嘴燃气加热炉的全自动计算机智能控制系统的方案,实现自动点火、自动监测火焰、脉动式燃烧、自动控温、熄火报警保护、数据的显示与记录等功能,并采用CPM1AH的Host Link 通信功能及智能PID控制技术,合理优化控制,使燃气在炉内能充分燃烧.采用燃气炉自动控制系统,既节省能源,又减少了大气的污染,同时保护了环境.     

农田灌溉自动化控制系统的开发研究

基于计算机技术、通讯技术、自动控制技术和现代农业技术进行系统集成与优化,研究开发了农田灌溉自动化控制系统。系统利用墒情传感器实时测量土壤墒情参数,通过无线网络传送给中央控制器,由控制计算机根据决策模型自动控制泵机的起停、管道阀门的启闭实现自动灌溉,为农田灌溉提供了一种新的节水设备。     

棉花膜下滴灌自控系统设计

利用各种传感器自动监测农田环境参数，并结合棉花需水规律通过计算机控制系统实施自动滴灌，为棉花的生长提供科学合理的灌溉方案。达到降低劳动强度。增加棉花生产效益的目的。