王垦[1]2001年在《营养液微机自动监控系统的研究与应用》文中指出本文介绍了一种采用计算机对无土栽培中的营养液膜技术（NFT）进行系统控制的研究和应用。为了能够设计稳定的水（营养液）供应装置，不同生长系统的动态特性的识别是需要的。营养液微机自动监控系统是一个集成化的控制系统，它具有广泛的应用价值。尤其适用于农业上的园艺工业化和其它的设施产品系统。另外，它也适用于各种化工、轻工等行业带有时间纯滞后的现场控制。 文中描述了有关水（营养液）供应的生长系统的动态特征识别的研究方法。提出了营养液微机自动监控系统的设计思想并建立了相应的数学模型。论述了这个分布式的控制系统所具有体积小、价格低、易安装，易维护，高可靠性和执行性能的方法、措施及结果。 文中简要介绍了营养液微机自动监控系统的工作原理，重点介绍了数学模型的建立、传感器测量、设置控制、数据采集、A/D、D/A转换器的设计、传感器通道接口技术、人机对话通道接口技术、8031单片机防掉电和抗干扰电源的设计以及固态功率继电器等硬件电路的设计和软件的实现方法。该系统的软件是采用汇编语言编写。由于该项目已经通过黑龙江省科委的鉴定；因此，本研究所涉及的程序均已通过了调试，在文中一并给出了它们的程序框图。
高国涛[2]2006年在《植物生长营养液测控系统研究》文中提出控制环境植物生产系统中,营养液栽培系统由于具有多变量、非线性、大滞后、不确定性等问题,难以建立精确的数学模型,因而使得传统控制策略难以获得满意的控制效果,从而导致其控制自动化水平相对落后。根据模糊控制理论及其在复杂的非线性控制系统具有良好应用效果的事实,本文针对营养液调控过程中存在的问题,在深入分析前人研究成果的基础上,研究了基于模糊神经网络控制理论的营养液智能调控方法,并运用上下位机的控制模式建立控制系统。 为实现营养液智能调控,将模糊神经网络智能控制算法用于营养液调控系统,设计基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的营养液智能调控模糊神经网络控制器,将营养液中的组分(如NO_3~-、K~+和Ca~(2+)等)、EC值、pH值和溶解氧浓度等参量控制在满足植物生长需要的设定值。在MATLAB仿真环境中进行控制系统分析,仿真结果验证了所设计的模糊神经网络控制器对营养液调控的有效性与可行性。 本研究设计的营养液调控系统的硬件平台由上位机和下位机两部分组成。在下位机系统中设计由各传感器及其信号调理电路、采样保持及模/数转换电路、MCS-51系列单片机和串行通信接口电路组成数据采集处理系统,可进行营养液相关参数的数据采集、模/数转换和滤波等处理,以及下位机系统与上位机系统之间的信息传输;输出控制系统由固态继电器、驱动电路、电磁阀等组成,能接收上位机发送的由模糊神经网络控制算法得出相应的控制量,并通过采用脉冲宽度调制的控制方式驱动执行机构动作来对营养液各参数实施智能调控。在上位机系统中选用高性能主机、显示设备和输入/输出设备等实现营养液各参数信息的实时监控和系统参数设置等功能。 营养液调控系统软件平台的设计,力求实现程序的结构化、模块化,使软件具有较高的可靠性、扩展性和抗干扰能力。下位机软件采用汇编语言与C51两种语言混合编程的方法开发完成,编制数据采集与处理、数字测温、串行通信、输出控制等子程序,可充分发挥硬件和软件的功能,并能增加系统的通用性和可维护性。选用Visual Basic作为软件开发工具设计上位机监控系统软件,实现对所接收的数据信息实时显示、存储、查询等功能,可对营养液各参数的变化进行监控,上位机软件系统由多个模块组成,主要包括:模糊神经网络控制模块、串
焦俊[3]2003年在《基于径向基函数（RBF）和D-S证据理论的循环营养液多组分在线检测系统的研究》文中进行了进一步梳理设施农业是工厂化、集约化的技术密集型农业，是现代农业的发展趋势。无土栽培是设施农业中的重要栽培方法，营养液组分的实时检测是实现无土栽培中营养液智能调控的基础。营养液浓度的合理调配是保证作物健康生长的关键，因此，营养液多组分在线检测系统的建立，有利于根据作物生长全阶段对营养需求的不同进行营养液的动态合理调配，为设施农业走向“精准农业”、“高效农业”提供一条有效的途径。 本论文通过对计算机技术、控制理论、人工智能技术和设施农业领域知识等相关理论的研究，结合对特定温室蔬菜生长的研究与机理分析，提出了一种基于RBF神经网络的营养液多传感器数据融合(MSDF)系统，实现对营养液组分：NO_3~-、CL~-、Ca~(2+)、PH、EC、NH_4~+和K~+的在线检测；对于由于目前传感器制造工艺的限制而不能在线检测的离子成分如磷酸根和硫酸根，提出了一种基于径向基函数网络的软测量机制，可以有效地实现对营养液中磷酸根和硫酸根成分的实时检测；为了提高软测量结果的可信度，利用D-S证据理论的不确定推理能力和合成公式，结合领域知识对软测量结果进行可信度分析。在实验中，根据上述理论框架建立了营养液循环栽培系统的多组分在线检测系统。实验结果表明，基于RBF神经网络的多传感器融合系统的预测结果能够有效的逼近实际值，误差不大于±5％，证明了本文所提机制的有效性和可靠性。 综上所述，本论文提出的营养液多组分在线检测的多传感器数据融合机制可以实现对复杂营养液成分的实时检测，从而为循环无土栽培方式中营养液的智能动态调控提供依据。 此外，在论文中还详细描述了所研制的多传感器数据融合系统的设计与实现，包括：信号采集和预处理的下位单片机系统研制；基于面向对象的DELPHI语言和MATLAB的上位PC机管理软件的设计开发以及上下位机的通信等。
张浙烽[4]2015年在《工厂化蔬菜气雾栽培营养液供给自动监控关键技术及系统》文中认为随着社会的发展,世界人口逐渐增加,耕地面积日益减少,而且人们对优质、安全、无污染的蔬菜需求也越来越高,植物工厂成为蔬菜栽培技术未来发展的必然趋势,气雾培技术的应用很好的解决了普通水培中水气矛盾的问题,并可为作物根系生长提供良好的根际环境,具有节肥、节水的特点,为高产优质蔬菜的工厂化生产提供保障。研究基于植物工厂的气雾化栽培技术,并应用于蔬菜工厂化生产是现在极为迫切的研究问题。工厂化气雾化栽培营养液供给自动监控关键技术和系统集成是植物工厂建设的核心技术。随着近几年的深入发展,各种相关技术得到了突破,但智能化低、成本高,一些关键技术比如营养液调节及供给控制技术不够成熟仍制约着我国植物工厂的发展。本文提出及研发了基于工厂化蔬菜气雾化栽培营养液供给自动监控关键技术及系统,本系统主要通过现场控制系统采集温湿度、光照度、水管压力、根际温湿度、营养液的EC值和p H值,经营养液混肥智能调控、雾培喷雾营养液供给的模糊神经网络控制算法处理,实现营养液自动调节和供给,并通过现场控制和远程控制的结合,实现蔬菜气雾化栽培高效智能化管理。针对营养液混肥智能调控,提出了T-S模糊控制算法,采用实时检测营养液中的EC值和p H值,经模糊控制器控制输出,控制加液电磁阀的通断来实现Na Cl溶液、母液和酸碱液的加入,从而控制营养液浓度和p H值在设定范围。目前国内雾培喷雾控制及控制参数的设定基本都是根据人工经验来获得,本系统通过栽培工程对比实验得出的雾培优化控制中心参数,结合采集到的根际温湿度和光照强度数据多传感融合,建立T-S模糊神经网络预测模型,实现对雾培喷雾营养液供给的自动控制,并进行实际测试,试验结果表明控制效果良好。本系统已在浙大农业科技园雾培大棚中运行,能满足实际的需求,为其他蔬菜的气雾化栽培提供了一种新思路。
何秀权[5]2009年在《激流式生物反应器监控系统的研究》文中提出细胞培养过程是极其复杂的生化反应过程。本文针对生物反应器的各种控制问题,完成激流式生物反应器监控系统的研制。激流式生物反应器是专门用于大规模动物细胞体外培养,获得代谢产物或生物体的生物工程设备。我国还没有商品化的动物细胞生物反应器,激流式生物反应器监控系统的研究对我国动物细胞生物反应器的发展有积极的意义。本文在详细分析了细胞培养过程的测控技术及其系统研究现状的基础上,提出了基于PLC控制技术将是生物反应器监控系统发展的重要方向;给出了基于PLC控制技术的生物反应器监控系统的系统功能描述和集成方法,完成系统的总体设计,以上下位机的方式配置硬件系统,采用模块化的思想划分软件功能程序。通过对生物反应器控制方法的研究和探讨,结合激流式生物反应器的结构特点和工作原理,提出激流式生物反应器环境参数的控制方式,完成了以西门子S7-300PLC为核心控制器的激流式生物反应器监控系统的研制,给出了相应的软硬件设计,完成了系统集成,实现对生物反应器中温度、pH值、溶氧以及补料和消泡的控制。通过实验对系统进行调试和性能分析,实验的结果表明,所研制的监控系统信号输入、输出模块配置合理,系统运行稳定可靠,上位机界面友好,操作方便。采用经典控制PID方式的激流式生物反应器监控系统对反应器中的温度、pH值及溶氧叁个最重要的环境参数进行了有效控制,能较好地维持细胞生长适宜的环境,系统满足细胞培养过程的控制要求。
程月华[6]2002年在《基于单片机控制的设施农业营养液供给系统研制》文中研究指明本论文首先分析了国内、外基质栽培方式下肥水供给现状,针对目前国内大多温室采用传统的经验值方法进行肥水灌溉存在的弊端,作者在实验数据和专家经验的基础上,将温室内影响作物吸收肥水的3个主要环境变量:光照强度、温度、空气相对湿度与作物在对应环境条件下实际消耗的肥水相结合,提出了温室基质栽培方式下作物所需灌溉量的控制模型。并针对分布式控制系统和独立式单片机智能控制器系统,分别建立了基于人工神经网络的控制模型和基于多元线性回归的控制模型,并对模型进行了分析和评价。该模型可以起到一定的指导生产作用。同时本论文还针对我国农业生产力发展水平比较落后,国内设施农业营养液供给方面的控制产品相对欠缺的状况,研制了一套基于单片机控制的设施农业营养液自动供给系统。整套系统的研制工作包括:供液回路设计、供液系统执行机构的选择、安装、单片机智能控制器的硬件设计、软件编程和调试。该套系统生产、控制成本低,其智能控制器体积小,安装方便,抗干扰性强,运行可靠,相比较工控机等其它控制方式来说,性价比高,更易形成产品,便于推广应用,是我国设施农业自动控制技术的一种新尝试。
周亮亮[7]2013年在《温室PLC模糊灌溉施肥控制系统研究》文中指出近年来,高新技术的应用促进了温室农业的发展,并取得了良好的经济效益。传统的温室管理模式已不能适应现代温室农业发展的需求,要用科学的技术手段来管理温室。其中养分和水分是影响温室作物生长的关键环境因子,合理的灌溉与施肥是提高农作物产量的最有效途径。灌溉施肥是一项节水、节肥、环保的新技术,是提高我国水肥资源利用率和促进作物增产的战略措施,也是我国农业走可持续发展的必由之路。正是在这样的背景下,以昆明温室作为研究对象,研究了利用PLC实现自动灌溉与施肥的模糊控制原理,设计出了一套自动灌溉施肥系统。该系统能按作物需水量和需肥量进行自动灌溉与施肥,供温室作物较好地吸收养分和水分环境,并显着地提高温室作物产量和品质。根据系统要求设计了灌溉施肥系统总体结构,灌溉施肥管路系统由水泵、施肥泵、文丘里施肥器、电磁阀、传感器、混合罐等组成,控制核心部件采用了叁菱的PLC控制器。将传感器采集到的电导率和酸碱度与合适作物生长的养分浓度及酸碱度比较,通过模糊控制算法输出PLC的控制指令,驱动执行机构的动作,通过控制电磁阀通断时长,使混合罐中肥料浓度和酸碱度保持在一定的范围内,实现对浓度和酸碱度的控制。针对本文设计的灌溉施肥系统结构,其中养分和水是在混合罐中在线混合的,而混合系统是一个大延迟的,有不确定因素的复杂系统,很难建立起混合罐中电导率和酸碱度控制的传递函数。因此本文就采用模糊控制策略,并完成了以模糊控制算法的PLC程序,并用叁菱仿真软件对程序进行仿真,验证了程序的正确性。为了方便用户管理温室,本文还设计了上位机监控软件,对灌溉施肥系统各个环节进行监控,在主监控界面能显示了各个机构的工作状态,另外软件还提供历史灌溉施肥信息的查询。通过模拟实验验证,该系统人机界面友好,控制比较平稳,能满足系统的设计和使用要求。
李荭娜[8]2007年在《自动化施肥控制系统的研究》文中进行了进一步梳理近年来,农业节水技术发展迅速,现代农业节水技术的发展趋势与方向已经由输水过程节水和田间灌水过程节水转移到生物节水、作物精量控制用水以及节水系统的科学管理,而在精准灌溉和灌溉系统的自动控制方面,我国与国际领先水平的差距还较大,在该领域还处于个别点的试验研究阶段。经过对我国注肥装置的市场现状和需求的调研分析,本文在对灌溉施肥技术研究的基础上,围绕PID控制技术,提出了两种实施方案:可编程控制器应用系统和单片机应用系统。从开发周期和组态方便、维护性好等方面考虑,研制了应用PLC控制系统的自动化施肥系统。本文论述了系统的软硬件设计、器件选型,最后说明了组装调试的步骤和所遇问题的解决方法。针对PLC控制系统价格高的不足,本文提出了单片机控制方案,进行了基于AT89S52的单片机控制方案设计。肥液浓度(EC值)的调控技术是此系统的重点,本文进行了开环阶跃响应调试实验,分析出系统控制对象的特性为惯性、非线性、大滞后。对系统采用数字PID控制理论分析和实验,结果表明控制精度高,但在肥液浓度变化较大时控制性能恶化。采用开环阶跃响应、简化扩充临界比例法和模糊控制,即在常规PID控制的基础上,引入现场操作经验,使控制系统不依赖于系统数学模型,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。实验表明其控制精度高,能适应肥液浓度变化,具备自整定、自适应特点。控制性能优良,稳定时间3分钟内,精度0.15ms/cm,超调量<15%。由于酸(碱)液即PH值的配制浓度单一,采用阶跃开环控制与普通PID控制配合的控制器,能弥补系统延时大滞后特性对PID控制带来的不利影响,控制效果较好,实验表明其稳定时间3分钟左右,精度0.15PH,超调量<15%。此自动化施肥系统,设备性能达到了工业商品化要求。
刘方[9]2008年在《基于虚拟仪器技术的农业温室控制系统的研究》文中认为近年来,随着设施农业朝着集约化、规模化方向的发展和温室管理智能化要求的提高,温室控制系统实现远程通信进而实现温室内生产与管理的一体化,是现代智能温室发展的必然趋势。温室控制系统主要是根据外界环境的温度、湿度、光照以及风速、风向、雨量等气候因子,基于温室专家系统和用户参数设定,通过一系列控制措施,调节温室内的温度、湿度、通风、光照等环境因子,创造出适合作物生长的合适温室生态环境。本文根据温室环境控制的特点,利用传感器和数据采集卡等硬件系统对温室内的温度、湿度、光照度和二氧化碳浓度四个主要环境因子进行自动数据采集。在软件方面,系统采用LabVIEW虚拟仪器平台,大大提高了检测控制的精度和数据处理的速度,实现了温室环境参数的实时获取、采集信息的实时显示、控制信号的准确输出及数据的自动处理,减少了人为干预,增加了测控系统的稳定性。
王成, 乔晓军, 侯瑞锋[10]2008年在《自动监控技术在设施农业生产中的应用系列(六) 潮汐式灌溉系统在设施农业生产中的研究与应用》文中指出潮汐式灌溉系统是基于潮水涨落原理而设计的一种高效节水灌溉系统,它适用于各类盆栽植物的种植和管理,可有效提高水资源和营养液的利用效率。潮汐式灌溉主要分为两类,地面式和植床式。地面式潮汐灌溉系统是在地表砌一个可蓄水的苗盘装
参考文献：
[1]. 营养液微机自动监控系统的研究与应用[D]. 王垦. 黑龙江大学. 2001
[2]. 植物生长营养液测控系统研究[D]. 高国涛. 昆明理工大学. 2006
[3]. 基于径向基函数（RBF）和D-S证据理论的循环营养液多组分在线检测系统的研究[D]. 焦俊. 安徽农业大学. 2003
[4]. 工厂化蔬菜气雾栽培营养液供给自动监控关键技术及系统[D]. 张浙烽. 中国计量学院. 2015
[5]. 激流式生物反应器监控系统的研究[D]. 何秀权. 哈尔滨工业大学. 2009
[6]. 基于单片机控制的设施农业营养液供给系统研制[D]. 程月华. 江苏大学. 2002
[7]. 温室PLC模糊灌溉施肥控制系统研究[D]. 周亮亮. 昆明理工大学. 2013
[8]. 自动化施肥控制系统的研究[D]. 李荭娜. 天津大学. 2007
[9]. 基于虚拟仪器技术的农业温室控制系统的研究[D]. 刘方. 甘肃农业大学. 2008
[10]. 自动监控技术在设施农业生产中的应用系列(六) 潮汐式灌溉系统在设施农业生产中的研究与应用[J]. 王成, 乔晓军, 侯瑞锋. 农业工程技术(温室园艺). 2008