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智能温室农业环境自动监控系统设计

唐静  
【摘要】:进入21世纪以来,我国巨大的农副产品供给压力、较低的水资源和土地资源利用率、激烈的国际农业市场竞争等严峻事实要求我国大力发展以设施农业为代表的现代化农业。现代温室作为设施农业的重要组成部分,研究相应的环境控制系统具有十分重大的意义。针对这一问题,本文综合运用嵌入式技术、计算机控制技术、模糊控制技术、ZigBee无线通信技术,设计了一套基于ZigBee网络的两级温室集群控制系统。该系统上位机是PC机,下位机是以STMicroelectronics公司的32位ARM9系列微控制器STR911FAM42为核心的智能ZigBee监控节点。 ZigBee监控节点通过环境温湿度、光照强度和CO_2传感器采集环境因子信息,经过一系列数据处理,实现了对环境因子的检测与控制。同时ZigBee监控节点还通过ZigBee无线通信技术向PC机传输数据,并接收PC机发送的命令。本文重点介绍了智能温室ZigBee监控节点的硬件、软件设计。 鉴于传统PID等控制方法对温室环境控制效果并不理想,本文采用了模糊控制算法来实现对温室环境的自动控制,并在分析影响温室作物生长的温度、湿度、光照和CO_2浓度等环境因子的条件、控制特点与方法的基础上,设计了温室环境温、湿度模糊控制器。 硬件方面,首先给出了ZigBee监控节点的总硬件原理图,接着介绍了各个模块的设计思想、具体电路以及工作原理。 软件方面,为了简化设计、方便系统日后升级与维护,采用了嵌入式实时操作系统uC/OS-II。首先将uC/OS-II移植到STR911FAM42,然后根据嵌入式操作系统的开发模式设计了ZigBee监控节点的各个任务。 最后,对论文进行了总结,介绍了本文完成的各项工作,说明了本文的特点与价值。同时指出了论文设计的不足,并给出了相应的改进方法,为课题的进一步研究工作打下了基础。


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