光照是植物進行光合作用的首要條件,但近年受霧霾天氣影響,設施內光照不足嚴重制約了設施作物的生長,為了實現(xiàn)冬春季設施農業(yè)增產提質必須采用人工補光。傳統(tǒng)的補光模式多將補光燈懸掛在設施大棚頂部,出現(xiàn)植株頂端功能葉位光抑制和中下部葉位光照不足問題,從而導致植株光合能力下降。研究發(fā)現(xiàn)黃瓜植株不同葉位間存在顯著的需光差異,但現(xiàn)有的植物補光技術并未考慮到這一點,因而會造成補光量與植株實際需求不匹配。本文針對現(xiàn)有植物補光技術存在的不足,開發(fā)了基于黃瓜植株不同葉位需光差異特性的立體補光調控系統(tǒng)。調控系統(tǒng)可以獲取設施內不同葉位環(huán)境信息、調整立體補光燈懸掛位置、動態(tài)反饋修正頂燈和株間燈補施量,最終實現(xiàn)設施內光環(huán)境的優(yōu)化調控,達到設施黃瓜增產提質的目標。本文主要研究內容和結論如下:(1)基于Arduino控制的補光燈升降機構研發(fā)。綜合考慮立體補光燈應用過程中所存在的懸掛高度調整困難、影響農事活動等問題,開發(fā)了可自動測距及精確調整補光燈懸掛位置的升降機構。升降機構由CC2530模塊接收升降指令、TFmini激光雷達自動測距、TB6600驅動57步進電機,Arduino板通過控制程序實現(xiàn)對升降機構的控制,主動軸旋... 

【文章來源】：西北農林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 作物需光差異特性研究現(xiàn)狀
        1.2.2 植物補光調控技術研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內容
    1.4 技術路線
    1.5 論文組織結構
第二章 系統(tǒng)需求分析與總體設計
    2.1 設施作物需光差異特性與系統(tǒng)需求分析
    2.2 系統(tǒng)設計要求
        2.2.1 功能需求
        2.2.2 性能要求
    2.3 立體補光調控系統(tǒng)整體設計
        2.3.1 立體補光調控系統(tǒng)硬件設備設計
        2.3.2 立體補光調控系統(tǒng)軟件程序設計
    2.4 關鍵技術分析
        2.4.1 ZigBee無線通信技術
        2.4.2 嵌入式智能控制技術
        2.4.3 Arduino控制步進電機
        2.4.4 葉片凈光合速率指標
    2.5 本章小結
第三章 立體補光調控系統(tǒng)升降機構
    3.1 升降機構整體設計
    3.2 升降機構硬件設計
        3.2.1 步進電機選型
        3.2.2 步進電機驅動器及控制器選型
        3.2.3 基于TFmini激光雷達的自動測距方法
        3.2.4 升降機構搭建
    3.3 升降機構軟件設計
        3.3.1 升降機構Z-stack協(xié)議棧開發(fā)
        3.3.2 Arduino升降機構控制程序
    3.4 本章小結
第四章 立體補光調控系統(tǒng)補光節(jié)點與監(jiān)測節(jié)點
    4.1 補光節(jié)點整體設計
    4.2 補光節(jié)點硬件設計
        4.2.1 燈管式補光燈設計
        4.2.2 補光節(jié)點驅動設計
    4.3 補光節(jié)點軟件設計
    4.4 監(jiān)測節(jié)點設計
    4.5 本章小結
第五章 立體補光調控系統(tǒng)智能控制終端
    5.1 智能控制終端整體設計
    5.2 智能控制終端硬件設計
    5.3 智能控制終端軟件設計
        5.3.1 智能控制終端UI界面設計
        5.3.2 智能控制終端主程序設計
        5.3.3 Z-Stack協(xié)議棧開發(fā)
    5.4 本章小結
第六章 立體光環(huán)境優(yōu)化調控系統(tǒng)測試與驗證
    6.1 立體補光燈光場驗證
        6.1.1 實驗假設
        6.1.2 實驗材料與方法
        6.1.3 實驗方案
        6.1.4 數(shù)據(jù)處理與結果分析
    6.2 升降機構調控精度測試
    6.3 立體補光調控系統(tǒng)部署
    6.4 光環(huán)境優(yōu)化調控效果驗證
        6.4.1 黃瓜植株生長指標驗證
        6.4.2 黃瓜植株葉片凈光合速率驗證
        6.4.3 黃瓜產量及效益驗證
    6.5 本章小結
第七章 總結與展望
    7.1 結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]飛利浦園藝LED在溫室生產中的應用實踐[J]. 戴劍鋒.  農業(yè)工程技術. 2017(13)
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[4]溫室LED高效節(jié)能補光照明控制裝置的研究[J]. 李建軍,李延國,劉柱,李敏,任慧,楊眉,何禹,黃雷,歐志鵬,張航.  農業(yè)與技術. 2016(23)
[5]“十二五”我國設施蔬菜生產和科技進展及其展望[J]. 喻景權,周杰.  中國蔬菜. 2016(09)
[6]基于TB6600HG的步進電機驅動控制設計[J]. 馬文斌,楊延竹.  中國農機化學報. 2016(07)
[7]光質對植物生長發(fā)育的影響[J]. 許大全,高偉,阮軍.  植物生理學報. 2015(08)
[8]我國設施農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J]. 張震,劉學瑜.  農業(yè)經濟問題. 2015(05)
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[10]用于溫室植物補光的LED組合光源的設計與優(yōu)化[J]. 李征明,于輝,紀建偉.  浙江農業(yè)學報. 2015(03)

博士論文
[1]基于作物光合需求的設施光環(huán)境調控方法與技術研究[D]. 胡瑾.西北農林科技大學 2016
[2]光系統(tǒng)Ⅱ的可逆失活和不可逆破壞[D]. 蔡時青.中國科學院研究生院（上海生命科學研究院） 2002

碩士論文
[1]LED補光對日光溫室黃瓜生長、生理指標及品質的影響[D]. 蘇立芳.河北工程大學 2018
[2]基于無線傳感器網絡的植物補光系統(tǒng)研究[D]. 趙杰榮.大連工業(yè)大學 2017



本文編號：2924936