智能溫室大棚開題報告2

經典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網絡整理，如有侵權，請聯系刪除，謝謝！2013年3月19日word文檔整理分享一、文獻綜述1.課題的研究目的及意義中國農業(yè)的發(fā)展必須走現代化農業(yè)這條道路，隨著國民經濟的迅速增長，農數進行檢測和控制。例如：空氣的溫度、濕度、土壤的含水率等。在農業(yè)種植問題中，溫室環(huán)境與生物的生長、發(fā)育、能量交換密切相關，進行環(huán)境測控是實現溫室生產管理自動化、科學化的基本保證，通過對監(jiān)測數據的分析，結合作物生長發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，使作物達到優(yōu)質、高產、高效的栽培目的。以蔬菜度、濕度與土壤的含水率等參數，直接關系到蔬菜和水果的生長。國外的溫室設施己經發(fā)展到比較完備的程度，并形成了一定的標準，但是價格非常昂貴，缺乏與我國氣候特點相適應的測控軟件。而當今大多數對大棚溫度、濕度、土壤含水率的檢測與控制都采用人工管理，這樣不可避免的有測控精度低、勞動強度大及由于測控不及時等弊端，容易造成不可彌補的損失，結果不但大大增加了成本，浪費了人力資源，而且很難達到預期的效果。因此，為了實現高效農業(yè)生產的科學化并提高農業(yè)研究的準確性，推動我國農業(yè)的發(fā)展，必須大力發(fā)展農業(yè)設施與相應的農業(yè)工程，科學合理地調節(jié)大棚內溫度、濕度以及土壤的含水率，使大棚內形成有利于蔬菜、水果生長的環(huán)境，是大棚蔬菜和水果早熟、優(yōu)質高效益的重要環(huán)節(jié)。目前，隨著蔬菜大棚的迅速增多，人們對其性能要求也越來越高，特別是為了提高生產效率，對大棚的自動化程度要求也越來越高。由于單片機及各種電子器件性價比的迅速提高，使得這種要求變?yōu)榭赡?。當前農業(yè)溫室大棚大多是中、小規(guī)模，要在大棚內引人自動化控制系統(tǒng)，改變全部人工管理的方式，就要考慮系統(tǒng)的成本，因此，針對這種狀況，結合郊區(qū)農戶的需要，設計了一套低成本的溫濕度自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用傳感器技術和單片機相結合，由上位機和下位機(都用單片機實現)構成，采用485接口進行通訊，實現溫室大棚自動化控制。溫室是一種可以改變植物生長環(huán)境、為植物生長創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候對其影響的場所。它以采光覆蓋材料作為全部或部分結構材料，可在冬季或其他不適宜露地植物生長的季節(jié)栽培植物。溫室生產以達到調節(jié)產期，促進生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質量、產量等為目的。而溫室設施的關鍵技術是環(huán)境控制，該技術的最終目標是提高控制與作業(yè)精度。國外對溫室環(huán)境控制技術研究較早，始于20世紀70年代。先是采用模擬式參考資料word文檔整理分享年代末出現了分布式控制系統(tǒng)。目前正開發(fā)和研制計算機數據采集控制系統(tǒng)的多因子綜合控制系統(tǒng)?，F全自動化、無人化的方向發(fā)展。世界發(fā)達國家如荷蘭、美國、以色列等大力發(fā)展集約化的溫室產業(yè)，溫室內溫度、光照、水、氣、肥實現了計算機調控，從品種選擇、栽培管理到采收包裝形成了一整套完整的規(guī)范化技術體系。美國是最早發(fā)明計算機的國家，也是將計算機應用于溫室控制和管理最早、最多的國家之一。美國有發(fā)達的設施栽培技術，綜合環(huán)境控制技術水平非常高?；ɑ軠厥覟槔?，溫室內監(jiān)控項目包括室內氣溫、水溫、土壤溫度、鍋爐溫度、管道溫度、相對空氣濕度、保溫幕狀況、通窗狀況、泵的工作狀況、CO濃度、Ec2調節(jié)池和回流管數值、pH調節(jié)池和回流管數值；室外監(jiān)控項目包括大氣溫度、太陽輻射強度、風向風速、相對濕度等。溫室專家系統(tǒng)的應用給種植者帶來了一定的經濟效益，提高了決策水平，減輕了技術管理工作量，同時也為種植帶來了很以園藝業(yè)著稱的荷蘭從20世紀80年代以來就開始全面開發(fā)溫室計算機自動控制系統(tǒng)，并不斷地開發(fā)模擬控制軟件。目前，荷蘭自動化智能玻璃溫室制造水交互界面進行參數設置和必要的信息顯示，可繪制出設定參數曲線、修正值曲線據查詢，并能直接對計算機串行口進行操作，完成上位機與下位機之間的通信。上位機軟件集參數設置、信息顯示、控制等功能于一體，同時還能夠很好地完成溫室灌溉和氣候的控制和管理。此外，國外溫室業(yè)正致力于向高科技方向發(fā)展。遙測技術、網絡技術、控制室就能完成，即遠程控制。另外該網絡還連接有幾個通訊平臺，用戶可以在遙遠的地方通過形象、直觀的圖形化界面與這種分布式的控制系統(tǒng)對話，就像在現場操作一樣，給人以身臨其境之感。展階段:參考資料word文檔整理分享系統(tǒng)及執(zhí)行機構。生產一線的種植者既是溫室環(huán)境的傳感器，又是對溫室作物進行管理的執(zhí)行機構，他們是溫室環(huán)境控制的核心。通過對溫室內外的氣候狀況和對作物生長狀況的觀測，憑借長期積累的經驗和直覺推測及判斷，手動調節(jié)溫室內環(huán)境。種植者采用手動控制方式，對于作物生長狀況的反應是最直接、最迅速不適合工廠化農業(yè)生產的需要，而且對種植者的素質要求較高。制過程，控制相應機構進行加熱、降溫和通風等動作。計算機自動控制的溫室控制技術實現了生產自動化，適合規(guī)?；a，勞動生產率得到提高。通過改變溫室環(huán)境設定目標值，可以自動地進行溫室內環(huán)境氣候調節(jié)，但是這種控制方式對作物生長狀況的改變難以及時做出反應，難以介入作物生長的內在規(guī)律。目前我國絕大部分自主開發(fā)的大型現代化溫室及引進的國外設備都屬于這種控制方式。3）智能化控制。這是在溫室自動控制技術和生產實踐的基礎上，通過總結、收集農業(yè)領域知著手動、自動、智能化控制的發(fā)展進程，向著越來越先進、功能越來越完備的方向發(fā)展。由此可見，溫室環(huán)境控制朝著基于作物生長模型、溫室綜合環(huán)境因子分析模型和農業(yè)專家系統(tǒng)的溫室信息自動采集及智能控制趨勢發(fā)展。參考資料word文檔整理分享[1]于海業(yè)，溫室環(huán)境自動檢測系統(tǒng).農業(yè)工程學報，1997.[2]牛皖閩，何立新.溫室控制系統(tǒng)試驗裝置與系統(tǒng)分析.齊齊哈爾輕工學院學報，1995.[3]Wray,MichelleLynn;Afuzzylogiccontrollerfortemperaturecontrolofasix2zonetubefurnace[D].UNIVERSITYOFLOUISVILLE2001.[4]鄭鋒,王巧芝,孫西瑞.溫室大棚自動控制系統(tǒng)的設計.農機科技與信息，2008.[5]路康,馬斌強,劉美琪,袁超.溫室大棚動態(tài)參數測試系統(tǒng)的設計.河南農業(yè)大學學報,2008.[6]TetsuoMorimoto，YasushiHashimoto．Anintelligentcontrolforgreenhouseautomation，orientedbytheconceptsofSPAandSFA[J]．ComputersandElectronicsinAgriculture，2000．29：3—20．[7]丁鎮(zhèn)生.傳感器及傳感器技術應用.北京：電子工業(yè)出版社，1998.[8]何希才,薛永毅.傳感器及其應用實例.北京：機械工業(yè)出版社.2004.[9]Diaz,GerardoGristian;SimulationandcontrolofheartexchangersUsingartificalneuralnetworks.[D]UNIVERSITYOFNOTREDAME2000.[10]曹柏榮,瞿丹晨.溫室大棚中CO2濃度測量儀.儀表技術與傳感器,2005.[11]彭其圣,劉松齡.單片機溫室大棚種植參數監(jiān)控系統(tǒng).中南民族大學學報:自然科學版，2004.[12]周航慈.單片機應用程序技術.北京：北京航空航天大學出版社,2002.[13]鄭鋒,王巧芝,孫西瑞.溫室大棚自動控制系統(tǒng)的設計.農機科技與信息.200.[14]NationalSemlcondactor.ADC0809UserGuider[M].[s.L]:NationalSemiconductor.2002.[15]ASSmartRFCC2420PreliminaryDatasheetChipcon．2006．參考資料word文檔整理分享參考資料word文檔整理分享二、課題的主要研究內容和實施方案1.主要研究內容本設計以AT89C51行實時巡檢。單片機能獨立完成各自功能，同時能根據主控機的指令對溫度進行RS-232總線通信協(xié)議能把溫室中的溫度、濕度等參數及時上傳至上位機，并與設定值進行比較，與設定值不符時采取相應的處理措施，以實現恒溫恒濕環(huán)境。在設計的過程中充分考慮到性價比和精度，在選用低價格、通用元件的的基礎上，盡量滿足設計要求，并使系統(tǒng)具有高的精度。本控制系統(tǒng)以單片機的控制為核心，實時監(jiān)測環(huán)境的溫度和濕度，并設定了這兩個參數的上下限定值，并具有相應的報警系統(tǒng)，當超過設定的限定值時，單片機控制報警系統(tǒng)進行報警，而值范圍內時，單片機控制執(zhí)行機構停止運行。從而使環(huán)境的溫濕度在一定的范圍內得到控制。1、選擇適合的兩種傳感器，設計相應的信號采集和處理電路。2、掌握AT89C51單片機的主要功能和特性，以其為核心設計控制系統(tǒng)。3、設計簡單的人機對話接口系統(tǒng)，如鍵盤、顯示、報警等。4、利用RS232實現單片機與上位機的通信。1)植物的生長是在一定環(huán)境中進行的,在生長過程中受到環(huán)境中各種因素的影響,其中對植物生長影響最大的是溫度、濕度和光照度。環(huán)境中晝夜的溫度、濕度和光照度的變化大,對植物生長極為不利?，F代溫室有內外遮陽系統(tǒng)、加溫系統(tǒng)、自然通風系統(tǒng)、濕簾風機降溫系統(tǒng)、補光系統(tǒng)、補氣系統(tǒng)、環(huán)流風機、灌溉系統(tǒng)、施肥系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等常用的環(huán)境系統(tǒng)，能夠對植物的生長進行合理的控制,而如何才能合理地控制這些配套設備的運作和協(xié)同則需要有一套完善的硬、軟件溫室系統(tǒng)進行控制。因此,本系統(tǒng)就是利用價格便宜的一般電子器件來設計一個參數精度高,控制操作方便,性價比高的應用于農業(yè)種植生產的溫室大棚測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由單片機對溫度、濕度等參數進行巡回測量,并對測量的結果進行優(yōu)化補償,并進行調控,此外主控制器還可以同時完成系統(tǒng)參數測量,數據存儲等，硬件總體設計結構如圖2.1所示。由圖2.1可知,整個系統(tǒng)采用STC89C58RD+單片機為處理核心,通過溫室現有的各種傳感器檢測溫室的,經由控制系統(tǒng)的8參考資料word文檔整理分享傳輸到CPU中,并與系統(tǒng)設定值進行比較、判斷、處理以及相關數據的存儲。然后將CPU處理后各種控制結果通過16路開關量輸出口傳送到電機和電磁閥等執(zhí)行機構上,從而實現對溫室的控制。溫室獨立控制系統(tǒng)上還包擴各種人機界面和數據傳輸接口,實現了人機交換方式以及實時參數的設定。本控制系統(tǒng)采用宏晶科技公司生產STC51系列單片機控制器(STC89C58RD+)。該單片機具有強加密性,無法解密，具有超強的抗干擾性能,且芯片內部自帶看門狗。STC89C58RD+單片機最高時鐘頻率為0～80MHz,32k的Flash存儲器、1280字節(jié)的RAM、擁有P4口適合需要多I/O的系統(tǒng)設計、16k字節(jié)的E2PROM可以提供比其它單片機更,直接通過電腦上的串口以ISP方式進,程序的調試靈活,修改方便,且不受地域、時間和環(huán)境的影響和限制,可為以后產品的改進和升級提供方便。溫濕度傳感器8路模光照度傳感器8路………泵圖2.1總體結構圖2）系統(tǒng)硬件結構整個系統(tǒng)采用模塊化設計，硬件結構由傳感器和單片機、控制裝置組成，傳感器將物理參量轉換為電壓并完成信號的調理，再送人模數轉換器ADC0809,由下位單片機AT89S51讀取，單片機將數據通過485總線送給上位機，上位機設有顯示功能，根據預先設置的參數決定要采取的措施，并將信息傳給下位機，由下位機控制通風和噴灌裝置，也可以通過鍵盤強制控制。智能溫室大棚控制系統(tǒng)的組成基于兩個方面：單棟溫室大棚控制系統(tǒng)和集約化生產連棟溫室大棚控制系統(tǒng)。后者建立在前者的基礎上，前者適于我國農村個體經營的現狀。對于單棟溫RS-232和RS-485參考資料word文檔整理分享通訊接口，便于和上位機通信，實現集散控制系統(tǒng)，其模式如圖2.2。另外，在設計過程中考慮到農生產的特點，每個系統(tǒng)的各部分接口都作了模塊化設計，并增加備用接口和功能，便于大棚生產重建和生產場地的變化，也增加了系統(tǒng)的通用性，擴大了適用范圍。大棚1大棚n-1圖2.2集散控制系統(tǒng)實現3）溫室大棚的硬件組成1濕度傳感器5測溫放大器HD7279A空氣濕度傳感器轉換器土壤含水率傳感器程控放大器3XAM其他傳感器調光圖2.3溫室大棚系統(tǒng)的主要硬件組成原理圖參考資料word文檔整理分享三、進度按排2013年3月6號——2013年3月19寫文獻綜述，課題的主要研究內容和實施方案，畫整體流程圖，寫開題報告。2013年3月20號——2013年5月3號：由課題研究可以焊接硬件系統(tǒng)，根據具體的工作流程設計軟件系統(tǒng)，了解整個課題研究從而開始寫論文。2013年5月4號——