实现畜禽舍环境调控自动化的一种方案

针对传统计算机集中控制呈现的控制复杂、维修不便和价格高昂等缺点,采用分布式网络控制技术,并应用微单片机技术和高精度、高稳定性的湿敏及温敏器件,研制出全数字“智能温湿度传感器”和“三回路智能温湿度控制器”。通过分析畜禽舍环境调控自动化的现状,提出了一种全新的实现方案,并对其发展提出几点看法。     

智能温室分布式环境控制系统

该文主要根据温室控制的特点,介绍了一套基于485总线分布式智能温室环境控制系统.其中包括系统的构成,硬件结构,传感器的选择和软件的各种功能.     

分布式智能型温室计算机控制系统的一种设计与实现

分布式智能型温室计算机控制系统以中心计算机和单片机智能控制仪为控制核心，基于人工智能和农业温室专家系统知识库，采用主从式监控管理形式，对温室内环境因子进行实时监测和智能化决策调节，为农作物创造最优化的生长条件，系统主要由环境因子实时监控模块，智能决策模块，数据处理模块，数据库管理模式，人工控制模块，系统参数设定模块等几部分构成，具有决策智能，易于操作，运行可靠，便于升级扩充等特点，已实现产品化。     

温室计算机分布式自动控制系统的开发

国内外温室种植业的实践经验表明，提高对温室的自动控制和管理水平可充分发挥温室农业的高效性。温室计算机分布式自动控制系统，基于对同一地区的多个温室进行群控管理的思想，由一台PC主机与多个微电脑控制装置组成的主从式分布结构，采用总线式RS-485通信网络和逐级验证的通信算法进行数据传输，通过实时读取和历史存储温室内环境参数值和报警信息来监测温室的运行情况，文章讨论的四段变温管理思想可依据专家的经验对温室内温度进行分段精确控制。经现场运行表明该系统能可靠地自动采集数据。结论及构想给出了该系统日后发展的方向。     

分布式智能型温室计算机控制系统的一种设计与实现

针对农业环境自动化控制的需要,研制了"分布式智能型温室计算机控制系统".该系统体系结构为中心计算机和单片机智能控制仪的主从式结构, 系统采用实时多任务操作系统和农业温室专家系统的人工智能技术,对温室内外环境因子进行实时监测和智能化决策调节,为农作物创造最优化的生长条件.实时多任务系统使系统的通信,环境参数采集,控制可以同时进行;由于现场情况的复杂性和多变性,依靠精确数学模型的传统控制已经无法很好地解决问题,因此,本系统采用存储大量现场经验和知识的专家系统来达到控制的目的.采用专家系统从理论上去验证和分析系统,保证了系统运行的稳定性和可扩展性,降低了开发难度.系统硬件主要由环境因子实时监测模块、智能决策模块组成.软件部分采用COM组态方式实现,包括数据库管理模块、人工控制模块等,具有操作简便,可靠性高,易升级扩充等特点,已实现产品化.     

基于无线传感器网络的温室光环境调控系统设计

为了解决现有光环境调控系统存在光照度不可调、能耗高、部署困难等问题,该文设计基于无线传感器网络的光环境调控系统。该光环境调控系统以CC2530处理器为核心设计中央控制节点、监测节点、调光节点,采用ZigBee协议实现自组网络、监测数据和控制信号传输。监测节点通过周期监测光合有效辐射值,利用自然光中太阳高度角与红蓝光比例关系,计算当前红蓝光光量子通量密度;利用智能中央控制节点计算其与作物所需目标量的差值,并将其转换为脉宽调制控制信号,通过调光节点控制LED输出亮度,实现LED调光灯输出光量的动态、精确、无线调控。试验检验表明,该系统红蓝光光量子通量密度监测误差小于6%,调控输出光照度相对误差小于3%,可满足多个温室实时、按需、定量光环境调控的需求,具有部署灵活、易扩展、低能耗的特点。     

中国温室环境控制硬件系统研究进展

该文综述了国内温室控制系统模式的研究现状,介绍了几种典型的温室控制系统模式,指出了制约温室控制系统研究的主要问题:成本高,没有达到智能化的要求.该文提出了建立具有分布式结构的基于CAN总线的温室控制系统模式,可以降低成本,为解决温室控制系统智能化问题提供了有效的途径.提出未来温室控制系统的发展趋势--高层管理与控制网络化;现场检测与控制单元的现场总线化;温室调控系统的行业标准化.     

温室环境控制无线传感器网络的服务质量管理

针对基于无线传感器网络构建的温室环境控制系统,为了减少无线网络固有的时变传输延时、丢包、网络拥塞等现象对控制性能的影响,该文从提高网络服务质量（quality of service,QoS）的角度出发,提出一种基于Takagi-Sugeno模糊控制器的QoS管理策略。该QoS管理策略以截止期错失率作为QoS性能评价指标,针对传感器节点和执行器节点之间的数据传输,通过动态调整传感器节点的采样周期,使截止期错失率维持在设定水平,从而提高网络QoS。初步试验表明了该QoS管理策略的合理性、有效性和实用性。该QoS管理策略可以广泛应用于温室、农田、苗圃等区域。该研究为提高无线传感器网络在设施农业中的应用水平做出了有益探索。     

温室环境控制方法研究现状分析与展望

环境控制方法是实现温室蔬菜高效生产的关键。随着现代控制技术的快速发展,温室环境控制方法逐步从手动、定时控制方法,转变为设定值控制和智能控制等方式。该文概述了以设定值为目标实现环境控制的方法,归纳了模糊控制、解耦控制、人工智能控制和表型控制等智能控制方法的特点,总结了现有温室环境调控领域控光、控温、控气、通风、灌溉和“云-边-端”协同控制系统的优劣。针对现存问题,指出该领域的发展趋势为构建考虑扰动因素影响的温室环境控制方法,研制基于作物生长和表型评价体系的环境调控模型,以及建立多模型融合的“云-边-端”协同温室环境调控系统。相关技术的发展将为温室的智能化与信息化发展提供重要的决策依据和借鉴意义。     

基于作物生长和控制成本的温室气候控制决策支持系统

根据试验和观察获得的数据建立了温室作物生长模拟模型、温室的环境调控的技术效果模型和温室的环境调控成本模型,并建立相应的模型库;通过收集资料和专家经验建立了温室环境调控的知识库。以温室生产的“产出投入比”最大为目标,综合利用模型预测功能和知识库系统的推理功能,建立了温室环境调控决策支持系统。系统能够根据温室内外的环境信息、作物生长信息和温室调控设备状态信息给出温室环境调控实时最优的温度、湿度、光照和CO₂浓度等参数,并提供相应的调控方案。     

现代化温室环境参数的模糊控制

该文在分析了传统控制算法不足的基础上,提出了将模糊控制算法应用于现代化温室环境参数的检测和控制。首先确定输入输出变量的模糊语言值及隶属度值,然后给出了实现该模拟算法的硬件和软件设计。通过模拟的模糊运算,得出总控制表,采用软件查询的方法进行控制。实验表明,模糊控制技术应用于现代温室环境参数的检测和控制具有优良的性能     

现场总线与温室智能控制的设计方案

介绍了现场总线的特点、种类及其国际标准发展情况,分析了国内外发展现状,阐述了其在温室智能控制方面的意义以及应采取的对策,给出了实现温室智能控制硬件结构的详细设计,包括系统的总体设计,主站接口板卡、智能变送器、智能控制器的设计等     

一种基于单片机的温室控制系统的设计

温室控制技术是现代农业技术研究的重要内容,通过控制系统对温室内外环境数据的监测,结合作物生长发育的规律,控制相关设备自动运行,实现对温室环境要素的调控,达到减少工作量,使农作物优质、增产、增收的目的。研究的温室控制系统硬件采用了高性能32位ARM系列微控制器LPC2132,先进的温湿度、光照、CO2传感器和LCD显示模块,软件设计采用了实时多任务操作系统,保证了系统的实时性和可靠性。该系统使用方便,成本低廉,易于实现。     

日光温室环境因子监控仪WJK-Ⅱ的研制

工厂化农业生产设施中采用的自动监控技术是我国急待发展的项目。该文研究开发了一个日光温室环境监控系统，以实现对日光温室内温度、湿度、光照度等关键环境因子的监测。WJK-Ⅱ系统具备1通道温度闭环开关量控制；1通道恒温控制；1通道湿度闭环开关量控制；1通道光照度闭环开关量控制；4通道定时器控制，可根据需要用于定时灌溉、定时加温和补光等设备的控制。同时，监控仪根据需要设置各环境因子启动阈值实现声音报警。与管理计算机联网通讯，实现检测数据上传，自动建立数据库文件，实现计算机智能控制。     

基于RTOS的单片机系统在温室环境控制中的应用研究

温室环境控制对实时响应和实时处理能力都有较高的要求，针对这一特点，提出了基于实时操作系统RTOS的嵌入式单片机系统作为其环境调控的底层控制器，在温室环境各参数调控中该底层控制器性能优越、效果显著，实际运行表明该系统具有较高的稳定性和可靠性。     

沿海地区温室的风灾防御模式及自动测控的研究

华南沿海地区台风频繁，针对该地区温室大棚的特殊要求，对其环境自动测控系统中的大于7级以上的风暴防御子系统进行了研究。用人工神经网络在自动测控系统中建立强风的识别模式，通过试验对识别模式进行检验。初步结果表明，该子系统能满足华南沿海地区温室的风灾防御要求，但还需要在实际环境中接受更多检验。     

水产设施养殖的环境小气候问题及其调控途径

在分析国内外工厂化养殖现状的基础上，论述了水产设施环境和生产管理方面存在的问题。明确指出了养殖设施中的温度、光照和水质等环境小气候要素是影响工厂化养殖发展的关键环境因素，提出了温室环境小气候调控的途径和措施。     

智能温室综合环境因子控制的技术效果及合理的环境参数研究

对自行研制的智能温室环境控制系统的测试表明,温度、湿度、光照、营养液和二氧化碳等各个环境因子控制的技术效果良好,基本达到预期的目的,并明确了各环境参数的合理控制范围。运用该套设施系统和调控指标,采用配套的栽培技术措施,可以实现作物周年高产、优质、高效栽培的目的。     

基于模糊自适应控制的温室温度调控

为了实现温室在冬季时温度控制精度高、能耗小的目标。该研究提出了一种将热量平衡原理与模糊控制相结合的模糊自适应控制方法,在模糊控制器中加入基于热量平衡方程的输出隶属度函数修正模块,通过监测温室内外温度数据,在上位机中对模糊控制器中的输出隶属度函数进行自适应调整,最终使温室温度稳定在目标温度。结果表明,基于热量平衡方程式的温室温度模糊自适应控制系统具有较好的稳定性和准确性,在设置20℃为目标温度值的情况下,基于热量平衡方程的模糊自适应控制最终使温室温度稳定在(19.8±0.11)℃,一般模糊控制方法最终使温室温度稳定在(13.5±0.5)℃,无法达到目标环境温度值,而阈值控制最终使温室温度稳定在(20.0±0.85)℃;同时,基于热量平衡方程式的温室温度模糊自适应控制能耗较低,且能量利用率更高,模糊自适应控制能量利用率为45.97%,而阈值能量利用率仅为20.21%。研究提出的基于热量平衡方程的模糊自适应控制方法不仅满足温室温度调控需求,而且能够提高能量利用率,降低能耗。