基于太陽能驅(qū)動的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)研究

【摘要】：溫室大棚是設(shè)施農(nóng)業(yè)的一個重要分支，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要體現(xiàn)，提高溫室大棚的自動化管理是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個重要課題。由于現(xiàn)有的溫室連棟大棚存在直線跨度大，噴滴灌水閥節(jié)點多，手動控制效果不佳，供電布線不方便，供水過程不穩(wěn)定，容易造成水資源浪費等諸多問題。針對以上問題，本文創(chuàng)新性提出了以太陽能電池板為供電電源，結(jié)合先進(jìn)的傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、變頻恒壓技術(shù)等，設(shè)計一套基于太陽能供電的自動溫室灌溉系統(tǒng)。 論文研究內(nèi)容如下： (1)查閱國內(nèi)外溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)文獻(xiàn)，調(diào)研長興縣呂山實驗大棚基地，針對目前溫室大棚監(jiān)控存在的普遍問題，提出本論文監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計思路及框圖。 (2)調(diào)研長興縣呂山實驗大棚基地，與農(nóng)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行深入的探討與交流，得到現(xiàn)有溫室大棚普遍存在的三個問題：溫室大棚基地監(jiān)控系統(tǒng)布線困難，供電不便；噴滴灌電磁閥繁多，人工手動操作工作量大，遮陽棚卷簾機(jī)的展開與收攏依據(jù)相關(guān)技術(shù)人員的經(jīng)驗操作，不夠精確智能；溫室大棚管道供水不穩(wěn)定，容易造成水資源的浪費等三個問題，提出了本論文監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件需求應(yīng)用分析，設(shè)計系統(tǒng)的總體框圖及太陽能驅(qū)動。 (3)為實現(xiàn)總體框圖中的各個功能，設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)組成和軟件功能流程，包括繪制電路板原理圖及PCB板布局布線，選取相關(guān)硬件材料，編寫以μCOS-Ⅱ為核心的嵌入式軟件程序。 (4)針對溫室大棚管道供水水壓控制精度要求較高，著重研究并提出一套自適應(yīng)模糊PID恒壓供水系統(tǒng)，并進(jìn)行相關(guān)MATLAB實驗仿真。 (5)最后進(jìn)行噴滴灌無線水閥控制系統(tǒng)實驗和恒壓供水系統(tǒng)實驗。 【關(guān)鍵詞】：設(shè)施農(nóng)業(yè) 溫室大棚 監(jiān)控系統(tǒng) 恒壓供水
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP277
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-12
• 1.1 課題研究背景及意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-11
• 1.2.1 國內(nèi)外溫室監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 國內(nèi)外溫室監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢11
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容11-12
• 第2章 溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)需求分析及總體設(shè)計12-18
• 2.1 基于太陽能驅(qū)動的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用需求分析12-13
• 2.2 系統(tǒng)硬件需求分析13-14
• 2.3 系統(tǒng)軟件需求分析14-15
• 2.4 監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計及太陽能驅(qū)動15-17
• 2.4.1 監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計15
• 2.4.2 太陽能驅(qū)動設(shè)計15-17
• 2.5 本章小結(jié)17-18
• 第3章 溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計18-49
• 3.1 溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計18-32
• 3.1.1 溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計18-19
• 3.1.2 穩(wěn)壓電源電路設(shè)計19-20
• 3.1.3 單片機(jī)及外圍電路設(shè)計20-22
• 3.1.4 HMI觸摸屏與無線通訊技術(shù)電路設(shè)計22-24
• 3.1.5 噴滴灌控制電路設(shè)計24-27
• 3.1.6 遮陽棚卷簾機(jī)控制電路設(shè)計27-28
• 3.1.7 變頻恒壓供水電路設(shè)計28-32
• 3.2 溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計32-48
• 3.2.1 主程序設(shè)計32
• 3.2.2 嵌入式實時操作系統(tǒng)程序設(shè)計32-36
• 3.2.3 恒壓供水系統(tǒng)程序設(shè)計36-37
• 3.2.4 MCGS嵌入版監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計37-44
• 3.2.5 溫濕度傳感器程序設(shè)計44-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第4章 溫室大棚基地水泵站模糊PID恒壓供水研究49-62
• 4.1 變頻恒壓供水控制原理49-51
• 4.1.1 供水系統(tǒng)基本特性49
• 4.1.2 變頻恒壓控制工作原理49-51
• 4.2 恒壓供水PID控制設(shè)計51-53
• 4.2.1 PID控制原理簡介51-52
• 4.2.2 溫室大棚水泵站恒壓供水PID控制設(shè)計52-53
• 4.3 模糊PID恒壓供水控制的研究53-59
• 4.3.1 模糊PID控制原理53-55
• 4.3.2 溫室大棚變頻恒壓供水系統(tǒng)Fuzzy-PID控制器的研究55-59
• 4.4 恒壓供水系統(tǒng)的仿真59-61
• 4.4.1 供水系統(tǒng)近似模型59
• 4.4.2 MATLAB仿真結(jié)果及分析59-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 實驗結(jié)果與分析62-72
• 5.1 監(jiān)控系統(tǒng)室內(nèi)調(diào)試測試62-65
• 5.2 監(jiān)控系統(tǒng)實驗基地測試65-66
• 5.3 模糊PID恒壓供水實驗66-70
• 5.3.1 壓力比較試驗及分析66-69
• 5.3.2 誤差分析69-70
• 5.4 本章小結(jié)70-72
• 第6章 結(jié)論與展望72-74
• 致謝74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 附錄一 部分C語言程序設(shè)計79-86
• 附錄二 作者在讀研期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的項目86

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基于太陽能驅(qū)動的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)研究    丁凱

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