基于ZigBee的日光温室智能调控系统的研究与设计

为推进我国北方日光温室的现代化管理,使设施园艺朝着高产、高效的生产模式发展,建立了基于ZigBee的日光温室智能调控系统。针对温室设施农业控制的需要,该系统以Jennic公司生产的无线微控制器JN5139为控制核心,整个无线传感器网络由传感器监测节点和ZigBee无线智能终端构成。系统完成了对环境因子(空气温湿度、光照强度、CO_2浓度、土壤pH值)的实时采集、监测、显示、告警与控制,并提供温室中环境因子的历史数据。为使结果更精准,对节点上的各传感器数据序列进行三次指数平滑,将平滑后的数据发送至协调器,并对数据进行线性回归分析。系统基本满足无线化、智能化、精准化的现代设施园艺的需求。实际运行结果表明,该温室智能调控系统具有运行稳定、操作简单的特点,其测量结果准确,能有效地提高日光温室管理效率,具有良好应用前景。     

基于OLSR的无线传感网在智能温室大棚中的应用

为了推广智能农业的发展,针对目前的温室大棚检测、管理难的问题,设计了一种基于无线传感网络的智能温室大棚管理系统。首次引入了OLSR路由协议,使系统中的感应节点、实施节点、控制节点共同处于一个网络层,无需网关便可实现节点与节点、节点与控制中心的实时通信。感应节点收集物理环境数据通过中间节点传送给控制节点,控制节点查询专家数据库后决定解决方案,交由实施节点实施。与传统温室大棚检测系统相比,该系统具有布置简单、智能调控等特点。     

ZJK-1型智能温室调控系统的设计及应用

根据温室设施农业的环境数据监测与环境控制需要,设计了一套以LJD-51-XA+单片机为控制核心的智能监控系统,该系统综合运用传感器技术、自动检测技术和通信技术等手段,实现对温室的温度、湿度、光照度、CO_2浓度的采集、存储、显示、监测和控制。该智能监控系统运行稳定,测量结果准确可靠,扩展性强,可以满足监测控制要求。     

模糊控制在温室大棚控释CO_2气肥系统中的应用

农作物在各个生长期所需的CO_2浓度不同,在室外生长时很难对其进行调控,而温室大棚的密封性为CO_2浓度的调控提供了条件。设计了基于模糊控制理论温室大棚内多环境因素综合控释CO_2气肥系统。以作物所处环境的光照度、温度、湿度三因素作为模糊系统的输入,以适宜当前作物生长的CO_2气肥浓度为模糊系统的输出,建立了Mamdani型多输入单输出的模糊控制系统。该系统以PLC作为控制器,结合温室环境传感器以及上位机、下位机控制系统进行设计,通过查询模糊控制规则表的方式,对温室大棚内的CO_2气肥浓度合理的进行控释。结果表明,该系统对CO_2气肥的输出要比阈值控制方式更接近作物生长需求规律,并且系统抗干扰能力强,反应速度快,有较强的鲁棒性,有效地提高了温室作物的生产效益。     

基于WSN的日光温室CO_2浓度监控系统

为合理增施CO2气肥以提高日光温室作物产量和品质,基于无线传感器网络设计开发了日光温室CO2浓度监控系统。该系统由监控节点、网关节点和远程管理软件组成。监控节点用于测量作物冠层和根部处的CO2浓度,并可控制CO2气肥增施装置的开关;网关节点用于实现远程管理软件与监控节点之间的通讯;远程管理软件具有友好的人机交互界面,能实现温室内CO2数据的实时显示、存储、分析和CO2气肥调控,还可对无线传感器网络进行参数配置。以开发的系统为基础,对日光温室番茄作物冠层和根部CO2浓度进行监测和调控试验。试验结果表明:设计开发的节点数据传输稳定,平均丢包率为0.13%,CO2控制平均超调量为64μmol/mol。系统工作稳定可靠,满足温室番茄作物CO2浓度监测与调控的技术要求。     

家庭植物工厂环境因子调控系统设计

针对家庭植物工厂生产对环境条件的要求,开发了以空调与风机为执行设备的环境因子调控系统,设计了多因素模糊控制策略,实现了环境温度、CO_2浓度的综合调控。试验结果表明:系统运行状态下,环境温度控制偏差小于0.3℃,温度上升响应速度大于1.24℃/h;CO_2浓度调控偏差小于24 ppm,湿度上升响应速度大于52.4 ppm/h。所设计环境因子调控系统整体性能稳定可靠,能够满足家庭植物工厂生长所需环境要求。     

基于IPv6和异构无线传感网络智能网关型的农业物联网系统设计

为改善当前农业物联网中IPv6和单一无线传感网络智能网关的不足,提出1种基于IPv6和异构型无线网络农业物联网智能网关的设计方法。该方法首先结合3种无线传感网络对智能网关进行整体设计,接着利用TUN服务实现了智能网关的无线模块设计,并且实现异构无线网络通信设计,接着定义感知层通信协议,并实现感知层的采集类节点和控制类节点设计,最后对系统进行了测试和分析。测试结果表明,经该智能网关设计的物联网系统能有效监测农业环境的温度、湿度、光照度等农业环境信息,并进行相应设备的自动控制;验证了IPv6异构型智能网关在农业物联网数据采集和设备控制的有效性,以及构建农业物联网系统的可行性。     

日照温室大棚自动卷帘机与智能通风控制系统设计

针对在传统日照温室大棚管理中存在收放保温卷帘和通风劳动强度大等问题,设计了自动卷帘与智能通风控制系统,系统主要由环境监测节点、执行节点和控制决策中心组成。节点在控制器C8051F020平台上开发而成,实现了对棚内温湿度、CO2浓度和光照度的监测,并通过无线模块n RF905上传到控制决策中心,根据作物生长专家知识库对风机和自动卷帘机进行控制,达到调节棚内环境参数的目的。结果表明,该系统能准确测量棚内的环境参数,并通过控制风机对温湿度进行自动调节,为作物的高产创造了条件,实现了温室大棚种植的精准化和智能化管理。     

基于WSN的互联型农业大棚智能测控系统

针对当前农业大棚的智能化、信息化、网络化需求,构建了一种互联型的农业大棚智能测控系统。系统前端由WSN负责大棚环境参数的采集和控制,利用Zigbee技术进行组网。网关产生本地控制策略以及与管理平台服务器进行信息交互,重点阐述了传感器节点和网关的设计。通过实地应用测得,该系统的WSN网络通信稳定,传感各节点参数采集精确,满足工程设计需求。     

基于模糊控制的温室环境调控系统

以STC12C5410AD系列单片机为核心,采用模糊自整定PID算法,配置以控制电路、环境参数采集电路、键盘显示电路等外围设备,实现对温室环境中温度、湿度、CO_2浓度等参数的实时监测与调控。该系统响应速度快,超调量小,控制精度满足温室控制需要。     

农业水肥一体化智能灌溉控制系统开发与应用

【目的】以物联网技术为支撑的水肥一体化智能灌溉控制是农业灌溉中节约水资源、省工、智能控制和提高水肥利用效率的重要方法。【方法】文章基于智能控制、传感器、无线自组网等物联网信息技术,针对传统农业灌溉面临的诸多问题,开发应用于农业水肥一体化管理的智能灌溉控制系统。该系统主要包含控制系统、水肥混合系统、水肥灌溉系统以及数据采集和分析系统,其中控制系统为工作人员提供了移动终端应用和远程用户终端系统2种终端作业管理系统来实现远程灌溉控制操作。【结果】该智能灌溉控制系统在浙江金华的香榧种植区进行了示范应用,结果表明该系统能够适用于复杂地形,使用过程中无需布线,无需外接电源,通过装置间自组网,可以实现大面积灌溉控制。【结论】智能灌溉控制系统操作方便、控制灵敏度较高,能够实现远程控制、省工、便捷的目的,有效提高了农业水肥一体化智能灌溉的控制水平,具有一定的应用前景和推广价值。     

基于设施内外零浓度差的CO_2增施对日光温室草莓生产的影响

针对日光温室冬季生产频繁发生的CO_2亏缺问题,提出了一种基于设施内外零浓度差的CO_2增施调控方法,开发装置后在北京市小汤山进行了为期2年的日光温室草莓栽培应用测试。结果表明:零浓度差CO_2增施调控与无CO_2增施相比,日光温室草莓叶片的净光合速率提高了26%~41%,果实的单果重提高了20%~50%、糖酸比提高了21%~47%,设施产量增加14%~21%、实际净增收19%~23%;与定时施放和高浓度施放的CO_2增施调控相比,其草莓植株的生长发育、设施产量和果实品质无显著性差异,但气肥利用效率高,有效地避免了CO_2气体外泄对环境的二次污染。因此,基于设施内外零浓度差的CO_2增施调控是一种安全可靠、节能高效的设施CO_2增施促产技术。     

基于物联网的农业大棚智能管控系统

针对传统人工种植管理方式难以达到科学要求,目前国内实现棚内智能管控的系统很少,而国外的系统不符合我国国情的问题,提出了一种基于物联网的农业大棚智能管控系统。系统中各节点传感器采集的环境数据通过无线ZigBee节点和有线RS485节点2种方式传送给ZigBee中心节点,然后再利用GPRS远传给上位机。控制中心对获得的数据分析判断,发出相应的动作指令,使下位机执行开窗、拉幕、灌溉、报警等动作。     

智能温室西甜瓜工厂化育苗集成技术初探

正工厂化育苗是以先进的育苗设施和设备种苗生产车间,将现代生物技术、环境调控技术、施肥灌溉技术、信息管理技术贯穿种苗生产过程,以现代化,企业化的模式组织种苗生产和经营,从而实现种苗的规模化生产。苏垦农友目前占地面积150亩,其中现代化智能型玻璃温室12000m~2,总共分6区,各区统一技术育苗。智能温室自动化控制系统采用计算机集散网络控制结构对温室内的空气温度、土壤温度、相对湿度、CO_2浓度、土壤水份、光照强度、水流     

基于物联网的温室远程测控系统设计

温室远程测控系统由基于TI的Zigbee SoC的无线监测网络和GPRS远程数据传输与控制网络组成,实现了智能温室大棚土壤环境的远程监测.通过以CC2530为核心的传感器节点获取实时数据,采用ARM微处理器(S3C6410)的控制器,配置相应外围接口和显示器件,实现节点的数据汇总;并通过互联网,完成远程数据传输.后台服务器作为远程数据中心,负责数据存储、检索、控制和查询等服务.该系统的设计开发是物联网在现代农业的实践应用案例.     

基于灰色预测的温室大棚智能控制系统研究

发展自动化与智能化的温室大棚智能控制系统,对温室大棚内的设备进行科学合理的设计,不但能节省人力物力,提高作物产量,而且也是应对水资源短缺和农业现代化的必然选择。通过采集温室大棚内的温度、湿度、光照、CO_2浓度等温室大棚数据,结合ZigBee和GPRS技术研发了一种远程智能控制系统,并设计了灰色预测策略,实现了无人值守的智能及远程监控。结果表明,该系统鲁棒性高,智能控制快,具有较高的应用推广价值。     

基于PLC与MCGS组态技术的果蔬温室控制系统设计

针对农作物生长高度依赖温度、CO_2浓度等环境因素,设计了基于PLC和MCGS组态技术的果蔬温室控制系统。介绍了系统总体设计方案,具体阐述硬件、软件系统设计及系统运行调试情况。试验表明,该系统对果蔬温室大棚温度和CO_2浓度控制精确,操作简单,可视化程度高,具有推广应用价值。     

基于无线传感网络的柱塞气举排水采气控制系统设计

为解决柱塞气举排水采气控制系统中需要人工到井口进行制度调参、现场布线复杂、管理强度大等问题,以柱塞到达传感器信号、油压和套压为监测目标,以气井工作模式为控制目标,设计了基于无线传感网络的柱塞气举排水采气控制系统。该控制系统以CC2530处理器为核心设计井口中央节点、监测节点、控制节点、协调器,采用ZigBee协议实现自动组网、数据监测和控制信号传输。监测节点通过实时监测柱塞到达传感器信号,记录柱塞到达井口时间,实时监测井口油压和套压;利用智能井口中央节点判断柱塞到达井口时间和油套压变化情况,控制节点实现电动阀的精确控制。试验表明,该系统可满足多柱塞气举井实时控制的需求,并可对整个区块柱塞气举井进行实时监测,有效提高了气井生产的管理水平。     

基于模糊控制的齐口裂腹鱼养殖监控系统设计

为提高人工养殖齐口裂腹鱼的产量与质量,以ZigBee网络、32位嵌入式控制器和3G网络为核心,开发了设施鱼池监控系统,系统主要由传感器节点、控制节点、路由节点、网关节点和远程监控PC机组成,采用干电池、蓄电池为系统提供电能,为减少传感器电路能耗,由传感器节点控制传感器电路电源适时工作,控制程序设计出模糊智能算法,并移植在32位嵌入式控制器上实现,完成设施鱼池的微水流、温度、溶解氧、pH、水位各参数的智能调节。试验结果表明,微水流流速偏差控制在±1.9 cm/s范围内,温度偏差控制在±0.6 ℃范围内,溶解氧偏差控制在±0.4 mg/L范围内,水位偏差控制在±2 cm范围内,pH偏差控制在±0.3范围内,系统可满足齐口裂腹鱼养殖实际需求。     

基于Android系统智能网关型农业物联网设计和实现

为了改善当前农业物联网智能网关数据封装标准和通信协议不统一的不足,提出一种三层通信协议的智能网关设计方法,结合该方法完成了智能网关设计。首先定义了智能网关应用层的通信协议、串口通信协议和节点通信协议,三层协议协同完成农业物联网系统的数据封装、处理和传输;其次结合通信协议完成了智能网关软件设计;最后进行了系统测试和分析,测试结果表明,经智能网关设计的物联网系统能根据通信协议有效监测农业环境的温度、湿度、光照度等农业环境信息,并进行相应设备的自动控制。验证了通信协议的正确性和智能网关在农业物联网数据采集和设备控制的有效性,以及构建农业物联网系统的可行性。