【摘要】：針對目前南、北極地科考以及雪域邊防哨所等特殊環(huán)境和特殊需求下的新鮮蔬菜供應(yīng)困難問題,對新型氣霧立體栽培模式進(jìn)行研究,并結(jié)合現(xiàn)代自動控制技術(shù),研發(fā)可控微環(huán)境氣霧立體栽培監(jiān)控系統(tǒng),探索新型智能化栽培模式。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境參數(shù)的自動采集和執(zhí)行設(shè)備的智能控制,并實(shí)現(xiàn)氣霧立體栽培的智能化和科學(xué)化管理,使作物的生長擺脫惡劣環(huán)境的束縛。本文在總結(jié)國內(nèi)外氣霧立體栽培研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對新型氣霧立體栽培裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,確保霧培裝置的實(shí)用性和合理性。利用ANSYS軟件進(jìn)行壓電耦合仿真分析,通過模態(tài)分析得到壓電陶瓷振子的多階振動模式,并結(jié)合諧響應(yīng)分析獲得壓電陶瓷圓片徑向振動的諧振頻率,通過理論分析和實(shí)驗(yàn)測試,選取霧化效果最優(yōu)的超聲波霧化片,為超聲霧化技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。分析氣霧立體栽培智能監(jiān)控系統(tǒng)的控制需求,確定監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案和框架結(jié)構(gòu),以STC15F2K60S2單片機(jī)為控制核心,并以PC作為上位機(jī)集中監(jiān)控平臺,實(shí)現(xiàn)參數(shù)的合理監(jiān)測和控制。根據(jù)具體需求對監(jiān)控系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計,包括主控單元、數(shù)據(jù)采集單元和執(zhí)行設(shè)備單元等,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和設(shè)備控制等功能。利用LabVIEW軟件設(shè)計上位機(jī)監(jiān)控界面,實(shí)現(xiàn)了包括用戶登錄、參數(shù)監(jiān)測、參數(shù)設(shè)置、執(zhí)行設(shè)備控制和歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。采用了一種溫濕度分段控制方法,在與目標(biāo)設(shè)定值差距較大時,使用模糊控制實(shí)現(xiàn)快速解耦控制,使系統(tǒng)得到快速調(diào)節(jié),當(dāng)溫度和濕度參數(shù)達(dá)到精確控制域,利用模糊PID控制策略,實(shí)現(xiàn)溫度與濕度更為精確的控制。在實(shí)驗(yàn)室搭建微型實(shí)驗(yàn)平臺,對本文設(shè)計的可控微環(huán)境氣霧立體栽培監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試和實(shí)驗(yàn),通過六個月五個栽培周期的實(shí)驗(yàn)觀察,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理,光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、根域內(nèi)、外溫濕度以及營養(yǎng)液PH等參數(shù)采集準(zhǔn)確,且能夠?qū)崿F(xiàn)根域外溫度和濕度的穩(wěn)定控制,下位機(jī)與上位機(jī)通訊正常且數(shù)據(jù)傳輸可靠,監(jiān)控平臺功能完善。通過芽苗菜的水培和霧培對比實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了氣霧立體栽培的可行性和優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S318;TP277

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本文編號：2719419