多能源供给体系农业大棚控制系统设计

来源 :齐齐哈尔大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eagle453
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针对黑龙江省齐齐哈尔地区农业大棚存在的问题,冬季大棚供热费用高、大棚用电不方便以及现有监控布线麻烦,占用土地资源等问题,而利用无线传感器技术、嵌入式技术以及模糊控制算法可以很好的解决农业大棚中的问题。考虑到该地区丰富的太阳能和风力的自然资源,设计基于齐齐哈尔地区鲜明地域特色的农业大棚控制系统。为了解决农业大棚存在的问题,本文应用无线传感器技术、嵌入式技术以及模糊控制算法,设计并实现了多能源供给体系农业大棚控制系统。其中主要包括:农业大棚多能源供给体系、控制算法的设计与实现、Zigbee节点的设计、ARM终端应用程序的开发和Qt界面的设计。本文首先介绍了总体设计,搭建了一个多能源供给体系农业大棚的模型。主要利用太阳能、风能、循环水和沼气等异质多能源供给,实现了农业大棚的多能源供给,在没有市电的情况下,满足大棚的基本用电需求。同时根据作物在不同生长阶段所需的光线不同,系统还设计了红蓝LED补光。之后针对农业大棚环境具有非线性,大延时及严重滞后的特点。对农业大棚环境的控制更不容易,针对这个特殊的问题,研究设计了模糊自整定PID控制算法,并经MATLAB仿真分析,证明该算法具有良好的动态和稳态响应,可以较好的实现大棚内参数的控制。随后系统采用无线传感器网络来采集农业大棚的环境信息,并实现对农业大棚环境参数(包含温度、湿度、光照等)的控制。采集环境信息最终发送给ARM终端,ARM终端通过模糊自整定PID算法对环境数据进行处理,经过判定下发控制指令,实现对农业大棚的环境参数的控制。通过嵌入式平台的搭建以及ARM应用程序的开发,实现了节点的控制。系统利用SQlite小型数据库,对采集的数据存储和查看,根据已采集的数据画出曲线图。在ARM终端上开发设计的UI界面,可以实时查看当前农业大棚的各个节点的环境数据,增强了系统的交互性和智能性,实现对各个设备的手动控制或者自动控制。最后,经过测试,在实际的建造的农业大棚各个方面都正常稳定的工作,该设计具有良好的效果,在能源供给和控制方面达到了预期设计目的,对该区域新能源和智能化农业大棚的建设具有重要应用价值。
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