溫室栽培作為一種高效高產(chǎn)、資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與管理技術,以其內(nèi)部環(huán)境參數(shù)可控、不受季節(jié)影響等獨特優(yōu)勢,成為我國北方寒旱地區(qū)提高土地資源利用率、降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)農(nóng)作物高效增產(chǎn)與保質(zhì)增收的重要生產(chǎn)手段。研究表明,溫室內(nèi)部的環(huán)境溫濕度、土壤溫濕度、光照強度以及CO₂濃度等對農(nóng)作物的生長具有至關重要的作用。近年來旨在為農(nóng)作物生長創(chuàng)造適宜環(huán)境的自動化測控技術及智能控制系統(tǒng)等研究取得了跨越式的發(fā)展。然而,由于溫室內(nèi)部環(huán)境具有時變性強、線性度差、耦合性強、慣性大、滯后明顯等特點,且容易受外部環(huán)境變化、溫室建筑結構、作物生長形態(tài)等諸多不確定因素的交叉影響;同時,由于對溫室工作人員的技術水平較高和運行成本相對昂貴等問題,導致現(xiàn)有的環(huán)境測控系統(tǒng)在小型溫室群中的實用性不強,推廣困難。為解決上述問題,提出在無線傳感網(wǎng)絡和GPRS傳輸技術的基礎上,通過多傳感器融合、溫室獨立控制與集總監(jiān)測及軟件仿真分析相結合的方法,建立具有自組網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和遠程集中監(jiān)控功能的高效、集約型溫室群測控管理平臺;對不同類型、不同結構的溫室各環(huán)境參數(shù)進行長期、實時、集中監(jiān)測,并對其變化規(guī)律進行統(tǒng)計分析,以總結不同作... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：192 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 課題研究背景與意義
        1.2.1 研究背景
        1.2.2 研究意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 溫室群環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 溫室環(huán)境參數(shù)時空分布規(guī)律及建模研究現(xiàn)狀
    1.4 存在的主要問題
    1.5 課題研究內(nèi)容、方法及技術路線
        1.5.1 課題研究內(nèi)容
        1.5.2 課題研究方法
        1.5.3 論文技術路線
2 溫室群測控系統(tǒng)關鍵設備研究
    2.1 系統(tǒng)的總體設計方案
        2.1.1 溫室群控系統(tǒng)的特點
        2.1.2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結構與工作原理
        2.1.3 溫室環(huán)境分析及傳感器組參數(shù)選擇
    2.2 基于RS485總線的無線信息采集節(jié)點設計
        2.2.1 RS485總線及Modbus通訊協(xié)議
        2.2.2 數(shù)據(jù)采集節(jié)點的軟硬件系統(tǒng)設計
        2.2.3 節(jié)點數(shù)據(jù)處理算法與性能測試
    2.3 基于433MHz技術的自組網(wǎng)數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點設計
        2.3.1 短距離無線通信技術介紹
        2.3.2 數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點的軟硬件系統(tǒng)設計
        2.3.3 匯聚節(jié)點工作性能測試
    2.4 基于GPRS的遠距離數(shù)據(jù)傳輸設備研究
        2.4.1 GPRS無線傳輸模塊
        2.4.2 遠距離無線數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點設計
        2.4.3 GPRS節(jié)點實驗測試
    2.5 本章小結
3 溫室內(nèi)部自組網(wǎng)測控系統(tǒng)研究
    3.1 溫室自組網(wǎng)測控系統(tǒng)的構建
        3.1.1 溫室測控系統(tǒng)的基本功能
        3.1.2 溫室測控系統(tǒng)的結構組成與工作原理
        3.1.3 網(wǎng)絡拓撲結構及全覆蓋策略
    3.2 傳感器的標定與試驗測試
        3.2.1 傳感器的標定
        3.2.2 傳感器的性能測試
    3.3 自組網(wǎng)測控系統(tǒng)研究
        3.3.1 433MHz無線數(shù)據(jù)透傳模塊
        3.3.2 無線自組網(wǎng)通信策略研究
        3.3.3 無線自組網(wǎng)通信協(xié)議實現(xiàn)
        3.3.4 溫室環(huán)境參數(shù)控制器設計
        3.3.5 數(shù)據(jù)處理與顯示軟件設計
    3.4 溫室自組網(wǎng)測控系統(tǒng)試驗測試
        3.4.1 系統(tǒng)無線傳輸距離測試
        3.4.2 采集節(jié)點續(xù)航能力測試
        3.4.3 分組自組網(wǎng)性能參數(shù)測試
    3.5 本章小結
4 基于GPRS的溫室群集總監(jiān)測系統(tǒng)研究
    4.1 集總監(jiān)測系統(tǒng)的結構及軟件組成
        4.1.1 監(jiān)測系統(tǒng)的基本組成及工作原理
        4.1.2 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件組成
    4.2 服務器數(shù)據(jù)匯聚軟件及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研究
        4.2.1 數(shù)據(jù)匯聚軟件基本功能
        4.2.2 服務器端數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
        4.2.3 GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議研究
    4.3 遠程客戶端集總測控軟件設計
        4.3.1 客戶端軟件基本組成及功能
        4.3.2 客戶端軟件人機交互界面設計
        4.3.3 客戶端軟件程序設計
    4.4 GPRS通信鏈路的構建與測試
        4.4.1 GPRS通信鏈路的構建
        4.4.2 參數(shù)配置及實驗測試
    4.5 本章小結
5 溫室群環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的性能綜合測試與分析
    5.1 自組網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與測控系統(tǒng)測試
        5.1.1 自組網(wǎng)系統(tǒng)測試方案設計
        5.1.2 無線自組網(wǎng)系統(tǒng)綜合測試
    5.2 服務器軟件系統(tǒng)綜合測試
        5.2.1 數(shù)據(jù)中心軟件基本功能測試
        5.2.2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基本功能測試
    5.3 客戶端數(shù)據(jù)采集與分析軟件測試分析
        5.3.1 數(shù)據(jù)匯聚與實時顯示功能測試
        5.3.2 數(shù)據(jù)庫訪問與集總仿真分析測試
        5.3.3 客戶端數(shù)據(jù)存儲功能測試
    5.4 環(huán)境參數(shù)獨立分析功能測試
    5.5 本章小結
6 溫室內(nèi)部環(huán)境參數(shù)時空分布狀況分析
    6.1 環(huán)境參數(shù)時空分布監(jiān)測方案
        6.1.1 溫室群基本情況
        6.1.2 典型高度平面環(huán)境參數(shù)監(jiān)測方案
        6.1.3 典型縱截面環(huán)境參數(shù)監(jiān)測方案
        6.1.4 室內(nèi)環(huán)境參數(shù)時空分布三維重構方案
    6.2 不同高度平面環(huán)境參數(shù)時空分布狀況分析
        6.2.1 環(huán)境溫濕度分布狀況分析
        6.2.2 土壤溫濕度分布狀況分析
        6.2.3 光照強度和CO2濃度分布狀況分析
    6.3 典型縱截面環(huán)境參數(shù)時空分布狀況分析
        6.3.1 環(huán)境溫度分布狀況分析
        6.3.2 環(huán)境濕度分布狀況分析
        6.3.3 土壤溫濕度分布狀況分析
        6.3.4 光照強度分布狀況分析
        6.3.5 CO_2濃度分布狀況分析
    6.4 溫室環(huán)境參數(shù)耦合模型構建和分析
        6.4.1 室內(nèi)環(huán)境溫度-光照強度-室外環(huán)境溫度模型
        6.4.2 室內(nèi)環(huán)境濕度-室內(nèi)環(huán)境溫度-時間模型
        6.4.3 CO_2濃度-光照強度-時間模型
        6.4.4 CO_2濃度-光照強度-室內(nèi)溫度模型
    6.5 本章小結
7 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
致謝
參考文獻
附錄
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]植物生產(chǎn)的光環(huán)境因子調(diào)控應用綜述[J]. 于海業(yè),孔麗娟,劉爽,張雨晴,隋媛媛.  農(nóng)機化研究. 2018(08)
[2]日光溫室內(nèi)環(huán)境科學數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器的布設[J]. 彭秀媛,白冰,王楓,周國民.  江蘇農(nóng)業(yè)科學. 2017(10)
[3]基于物聯(lián)網(wǎng)的日光溫室環(huán)境智能監(jiān)控系統(tǒng)研究與應用[J]. 周偉,呂全貴,李雪蓮,林紅兵.  物聯(lián)網(wǎng)技術. 2017(05)
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[5]基于無線傳感網(wǎng)的設施環(huán)境二氧化碳精準調(diào)控系統(tǒng)[J]. 張海輝,邵志成,張佐經(jīng),吳婷婷,王傳哲,辛萍萍.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2017(03)
[6]基于Labview的大棚溫室環(huán)境因子測試與控制系統(tǒng)[J]. 周兵,趙景輝,宋艷麗.  農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息. 2017(01)
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[8]溫室方位角對日光溫室光環(huán)境影響的模擬研究[J]. 楊文雄,馬承偉.  北方園藝. 2016(19)
[9]基于ZigBee的溫室環(huán)境檢測系統(tǒng)設計[J]. 魏旭東,史穎剛,劉利付,旺張猛.  內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版). 2016(04)
[10]基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計[J]. 趙文兵,毛罕平,馬萬征.  中國農(nóng)機化學報. 2016(06)

博士論文
[1]基于作物光合需求的設施光環(huán)境調(diào)控方法與技術研究[D]. 胡瑾.西北農(nóng)林科技大學 2016
[2]基于無線傳感網(wǎng)絡的土壤風蝕監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 劉海洋.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 2016
[3]基于模型優(yōu)化預測與流場分析的溫室能耗控制方法[D]. 陳教料.浙江大學 2016
[4]日光溫室保溫被傳熱模型的建立及保溫性影響因素分析[D]. 劉晨霞.中國農(nóng)業(yè)大學 2015
[5]遼沈日光溫室能量平衡方程中幾個主要分量模擬模型的構建[D]. 韓亞東.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2015
[6]溫室小氣候模型的建立及其控制策略研究[D]. 鄒秋瀅.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2010
[7]北方干寒地區(qū)日光溫室小氣候環(huán)境預測模型與數(shù)字化研究[D]. 畢玉革.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 2010
[8]溫室環(huán)境測控系統(tǒng)的適用性研究與實現(xiàn)[D]. 張潛.浙江大學 2009
[9]日光溫室蔬菜CO2施肥效應與機理及CO2環(huán)境調(diào)控技術[D]. 魏珉.南京農(nóng)業(yè)大學 2000

碩士論文
[1]基于ZigBee技術的溫室卷簾控制系統(tǒng)設計[D]. 劉煥宇.西北農(nóng)林科技大學 2017
[2]基于總線的連棟溫室監(jiān)控系統(tǒng)設計[D]. 張瑩.西北農(nóng)林科技大學 2017
[3]北方日光溫室無線傳感器多數(shù)據(jù)融合技術的研究[D]. 崔琳.沈陽農(nóng)業(yè)大學 2016
[4]基于無線傳感器網(wǎng)絡的溫室集群管控平臺構建研究[D]. 許嫣然.南京農(nóng)業(yè)大學 2015
[5]內(nèi)蒙古高寒地區(qū)日光溫室性能研究[D]. 朱山川.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 2014
[6]基于無線技術的溫室農(nóng)業(yè)大棚智能控制的研究[D]. 劉曉惠.武漢工業(yè)學院 2012
[7]基于模型的溫室環(huán)境調(diào)控專家系統(tǒng)研究[D]. 王紀章.江蘇大學 2005



本文編號：3471098