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植物工厂环境控制系统的设计

周曼丽  
【摘要】:近年来,世界人口逐渐增加,耕地面积日益减少,环境恶化,自然灾害频发。但是市场对食品的数量和品质要求却日益提高。多层次立体栽培,大规模生产高品质、无污染作物的植物工厂是解决上述矛盾的重要途径。为满足周年连续生产,植物工厂环境控制技术成为研究重点。 温湿度是影响植物生长的关键因子。本文主要针对植物工厂环境控制技术的温湿度采集和自动监控,结合嵌入式技术、无线通信和网络技术,设计了一种适合植物工厂的温湿度远程监控系统。整个系统基于B/S架构设计,以嵌入式Web服务器为核心,ZigBee无线传感器网络为温湿度采集终端,具有成本低、效率高、简便实用的优点。 嵌入式Web服务器以ARM7为硬件核心,通过连接CC2430无线通信模块接收ZigBee无线传感器网络采集并传送的温湿度数据;为了实现数据的远程查看,针对ARM7微处理器移植了μCLinux操作系统和B_(oa)服务器,以TCP/IP协议栈为基础,采用CGI接口实现动态网页。用户可以通过浏览器访问嵌入式Web服务器,查看植物工厂温湿度数据,授权用户还可以根据数据做出判断,发送控制命令,调节植物工厂内温湿度值。 温度是影响植物生长最重要的环境因子,在完成系统软硬件设计的基础上,为了实现对温度的自动控制,首先,建立了植物工厂温度模型;其次,针对植物工厂多层立体栽培和温度梯度变化的特征,从节能角度出发,提出了一种温度场控制和模糊神经网络控制相结合的温度控制方案;最后,对控制系统进行仿真,结果验证了设计方案的有效性。


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