近年來(lái),世界人口逐漸增加,耕地面積日益減少,環(huán)境惡化,自然災(zāi)害頻發(fā),僅靠耕地難以滿足市場(chǎng)對(duì)食品的數(shù)量和高品質(zhì)要求。多層次立體栽培,大規(guī)模生產(chǎn)高品質(zhì)、無(wú)污染作物的植物工廠是解決上述矛盾的重要途徑。本文主要針對(duì)植物工廠的作物生長(zhǎng)環(huán)境控制技術(shù)進(jìn)行研究,結(jié)合嵌入式技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)等,設(shè)計(jì)一種適合植物工廠作物生長(zhǎng)的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),對(duì)植物工廠作物的溫濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。論文首先闡述了植物工廠的發(fā)展現(xiàn)狀,然后對(duì)植物工廠智能監(jiān)控系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu);接著根據(jù)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和功能要求,對(duì)系統(tǒng)硬件軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì);最后以水培植物培養(yǎng)架搭建系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。系統(tǒng)硬件采用嵌入式主控制器(Raspberry Pi 3 Model B)與終端控制器(Arduino Mega2560)相結(jié)合作為系統(tǒng)主控核心,以AM2320溫濕度傳感器、HSTL-GZD光照傳感器、MG811二氧化碳傳感器為采集終端,設(shè)計(jì)并搭建了電源轉(zhuǎn)換、RS485轉(zhuǎn)UART、串口電平轉(zhuǎn)換和接口電路。Arduino Mega 2560根據(jù)傳感器采集值與設(shè)置值的比較,通過控制輸出PWM實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈條的控制,通過控制GPIO口輸出高低電平控制繼電器的吸合與關(guān)閉,實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇、水泵、加濕器、加熱器等的控制。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括:PC主機(jī)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、PC主機(jī)與嵌入式主控制器Socket編程、嵌入式主控制器與終端控制器的串口通信程序、環(huán)境因子采集程序及執(zhí)行元件的控制程序等。最后,以水培植物培養(yǎng)架搭建了實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái),對(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)的嵌入式植物工廠智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)要求,可拓展性強(qiáng),穩(wěn)定性好。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S31;TP277
【部分圖文】：

華南理工大學(xué)工程碩士學(xué)位論文去采摘植物果實(shí)的設(shè)備，這些都是高科技發(fā)展趨勢(shì)下的產(chǎn)物[27]。從這些國(guó)家研究植物工廠過程中的經(jīng)驗(yàn)和成果能夠看得出，在植物工廠中引入更多的信息化、智能化和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，是農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)[28]。這種趨勢(shì)下，將會(huì)實(shí)現(xiàn)效益的成倍化增加，投入成本大幅度的減少，并且能夠進(jìn)一步的保護(hù)自然環(huán)境，提高國(guó)家在世界貿(mào)易當(dāng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，植物工廠經(jīng)過幾十年的發(fā)展，出現(xiàn)了很多模式，最為典型的幾個(gè)工廠模式如下圖所示：

LED燈條及燈板

集成 Wifi 模塊，并且開發(fā)語(yǔ)言也較為單一，價(jià)格也比樹莓派昂貴不少。因此選擇性價(jià)比更高的樹莓派 3 代作為本系統(tǒng)的主控制器。本系統(tǒng)采用樹莓派最新版本 Raspberry Pi 3 Model B，其實(shí)物圖如圖 3-1 所示。其主要性能參數(shù)如下[48]：(1)搭載 1.2GHz 的 64 位四核處理器（ARM Cortex-A53 1.2GHz 64-bit quad-coreARMv8 CPU）；(2)1 GB LPDDR2 存儲(chǔ)器、一個(gè) microSD 卡插槽；

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本文編號(hào)：2819587