使用大棚彎管機與溫室調(diào)控技術(shù)
　　設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的顯著標志，促進設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要任務(wù)。大棚彎管機對于溫室大棚是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，大棚內(nèi)環(huán)境參數(shù)智能調(diào)控是溫室大棚技術(shù)的關(guān)鍵，大棚智能控制和管理水平的提高可以充分發(fā)揮設(shè)施農(nóng)業(yè)的高效性。我國大棚彎管機制作的大棚智能控制研究起步晚，自主研發(fā)的設(shè)備環(huán)境調(diào)控效果差，與世界發(fā)達國家相比還存在一定差距；而由于氣候、規(guī)模等因素差異，國外進口產(chǎn)品使用性能達不到最佳效果而且價格相對高。因此，本文提出并設(shè)計了一種成本低、操作便捷、實用性的溫室大棚智能控制系統(tǒng)。
　　本文對溫室大棚智能控制進行需求分析，將傳感器技術(shù)、模糊控制技術(shù)、計算機技術(shù)、RS485通信技術(shù)、環(huán)境科學(xué)等科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，按照作物的生長規(guī)律，設(shè)計并實現(xiàn)了一套溫室大棚智能控制系統(tǒng)。系統(tǒng)為作物營造一個適宜的生長環(huán)境，使得作物生長不受外部環(huán)境因素制約，實現(xiàn)作物生長的智能化自動控制，提高溫室大棚的產(chǎn)量，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。
　　本文結(jié)合計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)和模糊控制技術(shù)，根據(jù)大棚內(nèi)環(huán)境控制需求，設(shè)計實現(xiàn)了具有較高智能控制水平的溫室大棚智能控制系統(tǒng)。本文設(shè)計的智能控制系統(tǒng)分為控制單元和數(shù)據(jù)采集單元兩部分。控制單元以意法半導(dǎo)體設(shè)計的增強型微控制器STM32F103VBT6為核心，包含電源模塊、人機交互模塊、語音播報模塊、報警模塊和輸出控制模塊等；數(shù)據(jù)采集單元以IAP1SF2K61S2為核心，主要包含溫濕度、光照強度、土壤濕度和二氧化碳濃度等傳感器模塊；數(shù)據(jù)采集單元和控制單元的數(shù)據(jù)傳輸通過RS485通信模塊實現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集單元采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)RS485傳送至控制單元，控制單元對數(shù)據(jù)進行處理后根據(jù)模糊邏輯控制等智能控制原則，輸出控制信號控制環(huán)境調(diào)控設(shè)備對大棚內(nèi)環(huán)境進行調(diào)節(jié)。
　　本文重點介紹了智能控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。采用模塊化設(shè)計思想將系統(tǒng)分為不同的模塊。首先介紹不同模塊的原理及硬件電路設(shè)計，然后根據(jù)不同的功能單元進行軟件設(shè)計，介紹了模糊控制器的設(shè)計和基于Modbus協(xié)議的RS4$5通信的實現(xiàn)。本文通過Matlab仿真和現(xiàn)場運行測試驗證了系統(tǒng)的可行性。最后對本設(shè)計進行了全面的總結(jié)，同時指出了系統(tǒng)設(shè)計的不足之處，為智能控制系統(tǒng)進一步研究奠定良好的基礎(chǔ)。
　　溫室調(diào)控技術(shù)至今經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展過程。初期是使用傳感儀表對溫室設(shè)施中的光照、溫度等參數(shù)進行測量，再使用手動或電動執(zhí)行機構(gòu)(如幕簾、通風(fēng)設(shè)備等)施行簡單控制。歐美等國家在30年代就相繼建立了人工氣候室，這些氣候室就是在人工的調(diào)解下進行的。在溫室大棚中人工對對農(nóng)作物的環(huán)境參數(shù)的控制還不是太準確，大部分的控制屬于經(jīng)驗控制。
　　隨著傳感儀器儀表及執(zhí)行器技術(shù)的進步，溫室大棚逐步可以實現(xiàn)分別對植物所需的環(huán)境參數(shù)如對溫度、濕度、光照等幾乎所有室內(nèi)環(huán)境參數(shù)進行自動控制的智能監(jiān)控系統(tǒng)。
　　從80年代開始，根據(jù)不同作物、不同生長階段及外界環(huán)境變化對溫室環(huán)境進行綜合調(diào)節(jié)控制的技術(shù)得到了快速的發(fā)展。荷蘭、日本、以色列、美國、韓國、加拿大等國家是設(shè)施農(nóng)業(yè)十分發(fā)達的國家，大棚以大型溫室大棚為主。這些高水平大型溫室大棚的環(huán)境控制系統(tǒng)能夠根據(jù)傳感器采集室溫、地濕、室內(nèi)濕度、葉濕、二氧化碳濃度、溶液濃度、風(fēng)速、風(fēng)向、土壤含水量等植物生長狀態(tài)所需的環(huán)境相關(guān)參數(shù)，結(jié)合作物生長環(huán)境所需的適宜條件，有效調(diào)節(jié)有關(guān)設(shè)備裝置，將室內(nèi)溫、濕、光、水、肥、氣等諸因素綜合協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。
　　隨后在溫室大棚智能控制技術(shù)方面，借鑒了工業(yè)領(lǐng)域的先進成果，技術(shù)水平不斷提高，除了對溫室大棚進行監(jiān)控外，計算機優(yōu)化環(huán)境參數(shù)、節(jié)能、節(jié)水及設(shè)施裝備的可靠性等很多方面都取得了不錯的技術(shù)成果，根據(jù)傳感器的檢測可以實現(xiàn)對相應(yīng)各個執(zhí)行機構(gòu)的自動控制，如濕簾與風(fēng)扇配套的降溫系統(tǒng)、由熱水鍋爐或熱風(fēng)機組成的加溫系統(tǒng)、無級調(diào)節(jié)的天窗通風(fēng)系統(tǒng)、二氧化碳自動施肥系統(tǒng)、定時噴灌或者滴灌的自動灌溉系統(tǒng)，等。在大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)方面，如美國開發(fā)的適宜冬天保溫用的雙層充氣膜、高壓霧化降溫加濕系統(tǒng)以及適宜夏季降溫用的濕簾降溫系統(tǒng)處于世界領(lǐng)先水平；荷蘭的頂面涂層隔熱、加熱系統(tǒng)、人工補光等方面有較高的水平；韓國的換氣、灌溉、C02濃度控制等方面比較先進。
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