草莓种植温室自动化监控系统的设计与实现

发布时间：2017-10-11 07:36

  本文关键词：草莓种植温室自动化监控系统的设计与实现

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【摘要】：随着科技快速发展以及传统农业种植设施化全面推进,我国农业种植产业科学技术进入了一个全新发展阶段,传统农业种植从最初的劳动密集型产业,逐渐转变为技术集约型产业,建设高水平的现代农业和提高农业产业在国际市场的竞争力,也是今后很长时间里农业产业推广重要任务。本文主要论述草莓种植温室环境控制的原理,系统的分析草莓在生长过程中温室环境的温度、湿度、光照、和二氧化碳浓度的影响,并以此基础深入分析和研究草莓种植温室运行过程中出现的问题,并以此为依据,提出温室自动化监控系统的总体设计与实施方案。在本方案中将采用工业领域早已推广并且技术成熟可编程控制器(PLC)以及具有数据采集存储功能的组态软件WinCC和现场实时数据通讯总线技术ProfiNet来实现的。本文主要以现代农业种植产业基地中的草莓种植温室环境自动化控制作为主要的研究对象,在对其进行深入和系统的技术分析,发现该系统环境参数控制具有非线性、大滞后性、多控制变量以及强耦合性的特点,很难通过传统的数学建模来对其实现精确控制,因此本控制系统将主要采用模糊控制算法来实现,并通过软件编程等技术手段加以实施。本系统将通过基于ProfiNet的现场数据通信总线技术,实现现场设备和远程控制器之间的数据交换,并利用组态软件WinCC,来实现对现场设备的远程状态显示、参数设定、环境数据趋势曲线显示、用户管理以及系统手动操作等多项功能。草莓种植温室环境自动化监控系统通过一段较长时间的调试运行:充分体现其工作稳定、反应迅速、可扩展性强等特点,同时对于其他农业种植作物的培育也有较高的适用性,为现代农业种植产业基地的多种农作物栽培提供了完善理论和实践基础。
【关键词】：智慧农业 温室种植 草莓栽培 组态软件 PLC
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 项目的研究背景、研究意义10-11
• 1.2 国内外农业种植温室环境监控技术研究近况11-13
• 1.2.1 国外农业种植温室环境监控技术研究近况11-12
• 1.2.2 国内农业种植温室环境监控技术研究近况12-13
• 1.3 课题的研究内容、研究目标13-14
• 1.3.1 课题的研究内容13-14
• 1.3.2 课题的研究目标14
• 1.4 章节安排14-16
• 第2章 温室监控系统相关技术16-22
• 2.1 可编程控制器技术16-17
• 2.1.1 可编程控制器的介绍16-17
• 2.1.2 可编程控制器在温室监控系统中的应用17
• 2.2 组态软件技术17-18
• 2.2.1 组态软件的介绍17-18
• 2.2.2 组态软件系统在温室监控系统中的应用18
• 2.3 现场总线技术18-19
• 2.3.1 现场总线技术的介绍18-19
• 2.3.2 现场总线技术在温室监控系统中的应用19
• 2.4 传感器技术19-20
• 2.4.1 传感器技术的介绍19
• 2.4.2 传感器技术在温室控制系统中的应用19-20
• 2.5 本章小结20-22
• 第3章 温室监控系统的分析22-40
• 3.1 北京草莓种植条件及温室近况分析22-24
• 3.1.1 北京草莓种植条件及高经济价值水果需求分析22-23
• 3.1.2 草莓种植温室的近况分析23-24
• 3.2 温室环境参数的研究24-27
• 3.2.1 温度对草莓生长的影响24
• 3.2.2 湿度对草莓生长的影响24-25
• 3.2.3 光照对草莓生长的影响25-26
• 3.2.4 二氧化碳浓度对草莓生长的影响26
• 3.2.5 草莓生长环境参数26-27
• 3.3 温室监控系统的重点和难点27-28
• 3.4 温室监控系统的功能性需求28-37
• 3.4.1 温室监控系统上位机部分功能的分析29-35
• 3.4.2 温室监控系统下位机部分功能的分析35-37
• 3.5 温室监控系统非功能性需求的分析37-38
• 3.6 本章小结38-40
• 第4章 温室监控系统下位机程序的设计与实现40-74
• 4.1 温室监控系统的总体设计40-42
• 4.1.1 温室监控系统的特点40
• 4.1.2 温室监控系统的总体设计40-42
• 4.2 模糊控制的原理42-44
• 4.2.1 模糊控制的特点43
• 4.2.2 模糊控制器的组成43-44
• 4.2.3 模糊控制的表现形式44
• 4.3 多变量模糊控制系统的模型44-52
• 4.3.1 输入输出变量的确定45
• 4.3.2 模糊控制语言值的选取45
• 4.3.3 模糊状态隶属函数的确定45-46
• 4.3.4 模糊控制系统的变量论域和比例因子的确定46-47
• 4.3.5 模糊控制规则的制定47-48
• 4.3.6 模糊逻辑决策48-49
• 4.3.7 反模糊化49-51
• 4.3.8 温度模糊PID控制51-52
• 4.4 温室监控系统硬件结构及选型52-56
• 4.4.1 温室监控系统的硬件结构52-54
• 4.4.2 现场传感器的设计54
• 4.4.3 可编程控制器的设计54-55
• 4.4.4 关于ProfiNet现场总线分布式I/O的设计55-56
• 4.5 模糊控制PLC程序的设计56-72
• 4.5.1 输入变量采集及模糊控制量化程序的设计56-65
• 4.5.2 模糊控制表查询程序的设计65-69
• 4.5.3 温度PID控制程序的设计69-72
• 4.6 温室监控系统的结构图72-73
• 4.7 本章小结73-74
• 第5章 温室监控系统组态软件的设计与实现74-92
• 5.1 WinCC组态软件概述74-76
• 5.1.1 WinCC的功能与特点74-75
• 5.1.2 WinCC系统构成75-76
• 5.2 温室监控系统组态软件的设计76-84
• 5.2.1 用户窗口的组态76-77
• 5.2.2 主界面的组态77
• 5.2.3 流程图界面的组态77-78
• 5.2.4 参数设定界面的组态78-79
• 5.2.5 系统网络界面的组态79
• 5.2.6 实时曲线和历史曲线的组态79-81
• 5.2.7 报警消息界面的组态81-82
• 5.2.8 系统手动界面的组态82-83
• 5.2.9 系统管理与工程安全机制83-84
• 5.3 温室监控系统组态软件的实现84-90
• 5.3.1 温室监控系统主界面84-85
• 5.3.2 用户身份验证85
• 5.3.3 温室监控系统流程界面85-86
• 5.3.4 温室监控系统网络界面86-87
• 5.3.5 温室监控系统参数设定界面87
• 5.3.6 温室监控系统实时数据趋势画面87-88
• 5.3.7 温室监控系统历史数据趋势画面88-89
• 5.3.8 温室监控系统报警消息界面89
• 5.3.9 温室监控系统手动控制界面89-90
• 5.4 本章小结90-92
• 第6章 温室监控系统的测试92-100
• 6.1 温室监控系统测试方案92-93
• 6.2 温室监控系统测试的流程93-94
• 6.3 温室监控系统的测试过程94-97
• 6.3.1 温室监控系统功能测试94-96
• 6.3.2 温室监控系统性能测试96-97
• 6.4 温室监控系统测试的结果97-98
• 6.5 温室监控系统测试的分析98
• 6.6 本章小结98-100
• 结论100-102
• 参考文献102-106
• 致谢106

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3 刘慧敏;基于专家知识的草莓种植园区监控系统研究[D];青岛理工大学;2014年

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本文编号：1011310