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《西北农林科技大学》 2003年
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温室环境智能监控系统的开发与研究

李星恕  
【摘要】: 设施农业是21世纪最有活力的新产业。温室是设施农业的典型代表。目前,温室主体硬件国内已经完全能够自给,但其中关键设备—监控系统,无论从质量上还是效率上与发达国家相比还有较大的差距,还是以进口为主。因此,开发研制出符合我国国情的温室智能监控系统,才是解决问题的关键,对提高温室经济效益和加快我国温室生产的现代化水平均具有重要意义。 作者在总结前人研究的基础上,分析了温室系统内环境因子、综合控制特性及复杂的温室控制过程,认为温室是一个非线性、大滞后、时变的环境系统,难以建立其精确的数学模型;各环境因子之间相互影响、相互制约、相互耦合,且受外部环境的影响较大,难以确定其对应数学关系。因此,传统控制方法对它难以奏效,运用模糊控制策略可以绕过系统的滞后性、时变性,对温室环境进行有效的控制。 模糊控制系统完全是在操作人员控制经验基础上来实现对系统的控制的,因此它是解决不确定系统的一种有效途径。在本研究中,将模糊控制理论应用于温室内温度和湿度的控制,设计了模糊控制器,编制了模糊控制软件,为改善温室系统控制效果进行了尝试;并利用MATLAB强大的功能对温度模糊控制器进行了仿真,结果表明,系统鲁棒性、稳定性好,控制效果理想。 系统选用上位PC机和多个8031下位单片机组成的小型分布式监控系统。上位PC机是整个系统的指挥中心;下位8031单片机安放在各个温室单元中;通过RS-232C接口,可实现上、下位机之间的通信。8031单片机把实时采集到的数据传输到上位PC机,在上位PC机进行动态的显示、存储、打印和管理;同时下位机把数据处理后通过一定的算法查询模糊控制表,输出控制信号,驱动执行机构;另外,在各温室单元单片机上可动态设置环境参数。 系统软件包括上位机系统软件和下位机系统软件,软件的设计采用结构化模块设计方法。上位机系统软件采用可视化编程语言Visual C++6.0来开发,主要由通信模块、数据实时采集监控模块、历史数据显示模块和帮助模块组成;每个模块独立完成一定功能,各模块之间可以相互访问。下位机系统软件采用8031单片机汇编语言来开发,主要由主程序模块、定时中断服务程序模块、接收中断服务程序模块、数据采集子程序模块、数据处理子程序模块和参数设定模块组成。 本系统运行可靠,通用性强,便于升级和扩展,为温室系统多因素控制奠定了一定的技术基础。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S625.51

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