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。     

分布式网络控制——实现温室环境调控自动化的一种新方案

针对传统计算机控制技术在温室环境调控中呈现的控制复杂、维修不便和价格昂贵的缺点,该文分析了温室环境调控自动化的现状,提出了一种全新的实现方案。采用分布式网络控制技术并使用国际先进的微型单片机技术和国外高精度、高稳定性的湿敏及温敏器件,研制出全数字化“智能温湿度传感器”和“双回路智能温湿度控制器”。目前研制的温室环境调控自动化系统已在国内数家现代化智能温室推广应用。还对温室环境调控自动化的发展提出了几点看法     

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。     

温室环境多级控制系统及优化目标值设定的初步研究

该文采用多级控制策略,优化设定系统目标值来解决温室环境系统中多个时间响应常数相差过大的问题;设定系统优化目标值时,白天使植物获得最大的光合速率,夜间在满足植物生长和积温要求的前提下使温室处在能耗最小的状态下运行。构建了能量消耗为零（无加热、无制冷和无机械通风）时计算温室内部温度的模型,采用遗传算法对最优目标值进行搜索。计算结果表明：该系统优于某地先进的温室控制系统,既能获得较高的效率又能节能。     

传感器在温室大硼环境控制中的应用

本文介绍了温室环境控制用传感器的类型和每种传感器的使用条件，提出了选择合适的温室环境控制用传感器应考虑的各类问题。     

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.     

异型展览温室自动玻璃窗同步控制系统的研究

北京植物园异型展览温室自然通风系统主要由上百kg重的玻璃窗组成。玻璃窗于2000年投入自控运行后陆续出现问题,至2003年故障率高达50%。为了降低自动窗故障率、提高设备可靠性、保障环境自控运行效果、延长设备使用寿命,该文基于伺服控制原理和光电传感器的应用,在推杆上增设行程传感器,采集推杆行程信息,并将信息反馈至同步控制器,使自动窗推杆间行程误差≤1 mm,保持同步运行。同步控制系统在温室沙漠植物区试验获得成功,显著提高了自动窗运行的可靠性。该研究为解决困扰展览温室多年的难题提供了可行方案。     

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.     

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。     

日光温室草莓立体栽培智能控制系统

立体栽培是将原地面的种植提升到温室内空间高度层面,这不仅使作物生长的感温层发生改变、接收到更多的日光照射,还解决了日光温室中的草莓生产管理、观光、摘菜的难题,是传统草莓种植的一次改革。但对于这样一种新的种植模式,目前还未有成熟的集高架栽培设施、滴灌、营养液配比、光照、通风、施药、温湿度等控制为一体的集成体系出现。该文介绍了一种电动式立体栽培机构,研究了一种日光温室草莓立体栽培智能控制系统。其核心内容论述了基于复杂农业大系统控制理念下,突破传统意义上的温室环境控制概念,考虑被控制量的解耦,将以往温室环境参量和作物生长参量分开,建立温室环境控制和作物生长控制2个并列的子控制系统,并在协调控制器作用下、以作物生长模型输出作为控制约束之一对各子系统进行调控。给出了基于Q学习的多Agent体协调算法,并以草莓采光随动控制和草莓根部加温控制进行了验证。该控制系统已在北京市第七届世界草莓大会日光温室草莓立体栽培中得到了成功应用。试验表明在控制草莓生长方面取得了满意的效果,草莓的挂果期比传统种植平均提前40 d,草莓的果实体积平均增大22%,出产量平均提高33%。     

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。     

集约化海水养殖集散控制系统开发

针对目前我国工厂化海水养殖场现场控制设备技术落后,可靠性差的现状,本文提出了一种高性价比的集散控制系统。该系统以集散控制系统为设计思想,各个功能单元均以单片机为主控制器,针对各模块不同功能辅以不同硬件设计来实现相应功能,模块之间采用RS-485总线进行通信,并配有液晶显示,实时显示各种水质参数,方便操作员读取数据。试验表明集散控制系统稳定可靠,可以有效提高养殖池溶解氧含量达1 mg/L以上,并有效减小溶解氧含量波动幅度。     

基于切换控制的温室温湿度控制系统建模与预测控制

为解决温室环境系统的建模与控制问题,该文提出一种基于切换的温室建模方法与预测控制方法,该方法具有结构简单、模犁有效、控制稳定等优点;并以温室实际运行效果为例,说明了文中提出的建模和控制方法的有效性.     

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。     

温室环境信息语音提示系统的设计与实现

为解决温室内测量数据的及时获取问题，研究了温室数据实时语音提示及报警系统，该系统能够实时地将传感器采集的温室环境信息以语音的方式播放出来。该系统采用MSC51系列单片机作为主控芯片，控制保存在ISD系列语音芯片内的语音数据的输入及输出，同时给出了将数据信息按人的阅读习惯正确朗读出来的控制算法。通过实践应用证明，该系统实现了实时语音提示功能，并具有控制灵活，接口简单，扩展性强等特点。     

一种新型温室滴灌控制算法

滴灌控制系统是温室控制系统的一个重要组成部分,本文针对以往滴灌控制采取开环控制的不精确性等缺陷,提出了一种新型智能控制方法即基于模糊模型求逆的间接自适应模糊控制的方法,在仿真中取得了较好的结果.     

温室环境参数无线传感器网络监测系统构建与CC2530传输特性分析

针对传统温室环境监测系统布线繁杂、成本较高、监测灵活性差及以往无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）能耗较高等问题,设计了一种基于WSN的温室环境参数监测系统。利用CC2530无线传感网络芯片和外围接口搭建了系统硬件,使用Z-Stack协议栈编制了系统底层软件,基于VB软件平台开发了的温室环境监测系统上位机软件,并验证分析了CC2530芯片的传输特性。结果表明,节点在距地表1.5 m时的有效传输距离为60 m,单个节点使用2节5号电池能够持续进行温室环境参数数据采集工作45 d,能较为准确的对温室环境温湿度及作物土壤体积含水率进行监测,系统具有较高的实用性与可靠性。     

面向控制的温室系统小气候环境模型要求与现状

以往的温室作物生长和小气候环境模型,主要是从面向研究而不是面向实际生产的温室获得的,这二者的最大不同是:面向研究的模型主要考虑的是得到作物生长高产所需的"最优"的温室内部气候环境参数设定值,而较少考虑温室内控制设备的能力（控制动态过程）、生产过程中温室外气候变化情况和达到"最优"所需付出的能量等代价;而后者在面向实际生产的自动化控制的温室系统模型中是必不可少的。当前温室系统自动化控制面临的一个最大困难,就是缺乏一个这样的可靠的温室系统模型,而只能采用面向研究的温室系统模型去进行实际生产的温室系统控制,这种忽视实际生产条件下的温室系统模型与理想条件下的模型之间差异的"纸上谈兵"的做法,必然导致温室控制技术水平低、达不到预期效果。该文介绍了温室系统的整个控制过程,对一个实际生产的温室系统中各种变量和参数作了简要描述,并概括了面向实际的温室生产控制要求的温室系统模型的基本结构,对温室环境模型、作物生长模型和能耗及CO₂消耗模型的研究现状作了详细的回顾。从满足控制需求出发对现有的温室系统模型所存在的问题进行了分析,并指出了其中的不足和局限性。探讨了未来温室系统的建模方法和需要解决的关键问题,提出了面向控制需求的温室系统建模要满足的要求,为温室系统的建模研究提供了一种新的思路和方向。