温室智能控制及专家系统设计

小蜘蛛

温室智能控制及专家系统设计陈晓太原理工大学
我国是一个人口众多的农业大国,随着国民生活水平的提高,我国的粮食需求量一直在增加,导致进口粮食总量连年激增,我国正成为农产品纯进口国。与此同时,我国的耕地面积反而一直在减少,逐渐逼近耕地红线,人均耕地面积已不足世界人均水平的40%。而且,农村从事耕作的劳动力逐渐流失,大量农民进城务工,进一步导致耕作面积减少。我国的粮食安全已经面临一个比较危险的局面,所以的粮食增产增收已经成为一个亟待解决的问题。为实现温室种植作物的增产、增收和质量提高,本论文设计了温室智能控制及专家系统,该系统能够完成温室控制的自动化和智能化,还提供了专家系统服务,极大地提高了种植效率,解放了劳动力,同时减少病虫害的发生,且能做到提早预防和治疗。本系统通过使用温室内多合一传感器、温室外小型气象站采集温室内外的各种环境因子的参数,经由RS485总线传递至无线传输模块ZigBee。利用ZigBee透明传输的协议特点,传输至与工控机直接相连的Coordinator ZigBee模块,之后信号传输至工控机进入基于LabVIEW开发的软件系统。在软件系统中还设计了专家系统,为用户提供种植时的参考和发生病虫害时的处理方法。获取的数据经过分析和处理后得到当前温室内的状态,一方面在人机交互界面上显示,另一方面将当前数据状态与设计的期望状态进行比对,得到目前参数的变化趋势。如果判断认为数据最终会超出设定值就会运用模糊PID算法设计的智能控制系统调控相关设备,调节温室内的环境参数,同时继续进行自动的趋势判断,确定参数是否按照期望进行了变化。如果还没有达到期望状态,系统会自动调节PID算法的参数值,更合理的控制执行机构的动作来调节环境参数,实现智能化控制,直到环境参数达到期望值。本系统已经被运用于实际生产种植中,并且取得了良好的效果,实现了智能控制的目的。试验运行的3个月时间内整个系统工作运行正常,而且实验温室中种植的黄瓜产量达到了高产水平。