基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究

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1、分共号密次太原理工大学硕±学位论义题目基于物联网的设施私化温室大侧讶能控制系骗硏鬼ＳｔｕｄｙＯｉｌＩｎｔｅｌＪｉｃｎｌＣｏｎｔｒｏｌＳｓｔｅｍＩｔｅｒｔｆＴｈｉｇｙＢａｓｅｄｏｎｎｎｅｏｎｓｊ开別述Ｈ＾ＨｎＦａｄｔｔｉｕｉｌＷｅｓＡｇｒｉｃｕｌｕｒａｌＧｒｅｅｎｈｓｅ研究生姓名：韩敏２０１３５２０１６７学号：电式工程专业二种寬方向：电气工程－导师姓名：许春雨副教抬—职称：．＇朵串位运予卓位：太巧迎Ｔ．大节论文提交日黑２０１６／

2、０５巧立山西？太邮：工；１太原理工大學＇ｒ■．．Ｉ．．－．＊声明Ｈ本人邹重声明：巧呈交的学位论文是本人在指导教师的指导下，，独立进行研究巧取得的成果。除立中已经注明引用的巧容外本论文，不包含其他个人或集体已绍发表或撰写过的科研成果。对本文的硏究化出重要贡献的个人和集体巧已在立中ａ巧确方式标明。本声巧的Ｉ法律责任由本人承担。＇ｓ论文作者签名：日期；Ｍｉｌ关于学位论文使用巧的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使巧学位论文的规定，其中包巧：愈学校有巧保管

3、、并向有关部口送安学位论女的原件与复印件）、；盾学校可财采巧影印缩印或其亡子夏制手段复制并保存学位论责；感学校可化许学位论立被查阔或借商這）学校可学术空流为目ｉＩ巧Ｉ的，复制赠送巧换学巧论立；通学校可段公布学巧论女的全部或部Ｉ分巧容（保密学位论贵在解密居遵守化规定）。作者基名；日期：亦托《、玄导师答名：克論日期；２ＤｉＬｆ＞Ｓ巧摘要基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统研究摘要本课题来源于太原市科技支撑新农村建设项目“设施农业温室大棚自适应控制系统与示范”（项目编号：120157），是针对当前我

4、国温室大棚环境调控水平落后、运行管理依赖经验、网络化程度低等问题提出的，这些问题严重制约了温室大棚生产效率的提高。因此，本文基于物联网技术，设计和开发了一种温室大棚智能控制系统，实现温室大棚主要环境参数的在线监测、执行机构的自动控制，以及温室大棚的科学管理，达到温室大棚自动化、智能化、网络化和科学化生产的目标，对于提升我国温室大棚生产力，提高温室大棚现代化水平具有重要意义。主要研究内容如下：通过深入分析温室大棚环境参数特点和控制要求，在物联网技术框架内制定了温室大棚的总体控制方案，分为感知层、传输层和应用层，整个系统由单套集控系统、多套现场

5、控制系统以及通讯网络组成，集控系统对各现场控制系统进行集中管理和控制，现场控制系统可脱离网络单独运行，满足不同规模水平温室大棚的控制需求。现场控制系统作为环境感知节点和智能化控制终端，处于物联网感知层，依据温室大棚现场实际环境情况，设计了以PLC为核心的现场控制系统。通过传感器检测空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度和土壤湿度信息；综合手动控制和自动控制方法控制执行机构动作；采用触摸屏实现温室大棚现场的人机交互；借助短信报警控制器实现远程监控。系统通讯网络处于物联网传输层，依据传输层的设计要求，构建了温室现场局域网和远程广域网相结合的数据传输

6、体系。现场局域网采用基于以太网的有线传输方式；远程广域网采用互联网与GSM移动通信相结合的传输技术，实现感知层数据的可靠传输和广泛互联。集控系统处于物联网应用层，主要实现感知层数据的各类处理过程，包括数据存储、数据预处理、智能控制和人机交互。基于LabVIEW软件开发了温室大棚集中监控管理平台，通过OPC服务器与现场控制器进行数据交换；以SQLServer软件为开发平台建立了温室大棚数据库系统，实现运行数据的科学管理；提出了一种综合软件补偿、分布图法和取平均值法的数据预处理方法，消除数据误差的影响；提出了一种温湿度变结构模糊控I太原理工大学

7、硕士研究生学位论文制方法，改善控制系统稳态性能，通过LabVIEW环境下的PID和模糊控制工具包实现了模糊控制器的设计；开发了集中监控管理平台数据采集、实时监测、控制输出、参数设置和数据管理过程的人机交互界面，提高管理效率。设计并搭建了温室试验平台，在试验平台上进行了控制系统的调试与试验。调试与试验结果表明：系统的硬件设计合理，通讯网络稳定，集中监控管理平台各项功能正常，提出的数据预处理方法和智能控制方法效果良好，将环境参数稳定在合理水平，满足设施农业温室大棚的现代化管理需求。关键词：温室大棚；物联网；变结构模糊控制；智能控制；LabVIE

8、WIIABSTRACTStudyonIntelligentControlSystemBasedonInternetofThingsinFacilitiesAgricultural