基于fpga的温室智能控制方法及关键技术研究

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1、2基于FPGA的温室智能控制方法及关键技术研究适的采摘时问。希腊的LOUKFARM公司开发了应用广泛的现代化温室的控制单元“”。该单元系统由计算机、气象站和营养液控制系统组成。该系统与装有控制软件的计算机相连，不仅可以进行数据采集和处理，还可以进行远程控制。美国GreenAir公司生产了GHCt00模型6温室控制器““”为用户提供了全方位的控制能力，可实现从简单的低成本通风控制到全方位的温室控制。该温室控制器靠其前面板的数字设置键供用户进行设置和监控进程，并允许用户进行远程监测，数据记录和控制。温室监控系统使用了

2、可在温室或工厂这样恶劣的环境下工作的工业用PC机，内置的TCP／IP卡传输大量传感器的信号到管理监控系统的远程PC机上，所有的任务都是用管理软件自动完成的。软件持续地读取数据传感器，并与标准值相比较。在远程终端用户可自行编写函数实现各种功能，如加热、灌溉、天窗开启、遮光或使用施肥系统等。欲改变这些参数，就须测量一些现场参数，如风速、风向、温度(温室内或室外)、空气和土壤湿度、光照和雨量等，随后系统可存储这些数据以改变和校验监控系统的行为。PC机通过标准RS一232串口与控制器连接，可使用简单命令来开启或停止自动数

3、据记录或远程控制，而不需用户进行编程。保存在远程Pc机上的数据可以导入到通用的电子数据表格软件进行分析或绘制图表。Electrodepot公司是生产远程监测与控制的专业公司“”。利用该公司的控制系统，人们可实现包含温度、气压、湿度、流量、CO。、电能、开关状态或任意物理量的远程监控。其中，Abacusl28型温室监控器性能最优“”。该系统使用的输入设备有：CO：传感器、温度传感器、湿度和土壤湿度传感器、水量警报开关。输出设备为：排气扇、报警、水泵、灌溉控制等。软件部分包括图解平面图、在远程或本地计算机上的状况显示

4、。当警报条件(低湿度、漏水、水泵故障、电力故障、水量过低、CO：含量过低等)出现时，系统将自动呼叫报警服务。该系统的特点是包含12报警或状态信息输入、8路控制输出、采用实时时钟、LCD显示、光照或机械定时、Interact远程访问等。1．2．2国内研究现状国内温室环境自动监控起步晚，发展比较缓慢。在研究与中国的气候条件相结合的具有中国特色的温室结构与环境精确调控技术体系上，目前，我国一些大学、科研院所也开展了研究，并取得了较多的研究成果。国家农业信息化工程技术研究中心研究开发了智能型远程温室环境控制器“1，可监测

5、温室内空气温、湿度、土壤和叶面温度、含水量、光照强度、CO：浓度并进行统计分．析，通过专家系统和计算机网络，实现对温室灌溉、施肥、农药喷施、通风换气等过程的智能决策和远程分布式调控。这套设备可进行数据测量、存储、远程控制和自动报警，大大提高了北京农业信息化程度。它使农业专家在办公室里就能通过网络看到植物生长状况，并进行远程监控。中国农业大学研制的温室环境监控系统，由主控微机、温室机和室外气象站三大部第1章绪论3分组成““。主控微机对整个系统进行统一管理，并完成各种系统参数的设置、测试数据的记录、查询、打印、控制算

6、法的实现以及控制命令的生成等功能。每一个独立的温室配置一台温室机、内置多种传感器、控制设备以及摄像镜头，可以实时将温室内作物生长状况传输到办公现场，同时可以通过电话线、数字信号传输线及Intemet等将监测的室内外环境条件和植物生长状况传输到农业专家的计算机屏幕上，以便他们可以根据提供的信息进行生产指导，实现对温室环境的监测控制。由镇江世纪农业科技发展有限公司与江苏大学、南京农业大学联合研制开发的智能型温室，针对我国“南暖、北寒、东湿、西燥”等不同自然气候特征，成功开发生产出适合我国各种气候条件使用的多种型号智能

7、型温室系列产品。该产品综合利用了温度、湿度、光照等气候条件控制，滴灌、微灌技术控制和二氧化碳、计算机远程控制等，具有设计新颖、自动化控制程度高、使用广泛、造型美观等特点“””。1．3问题的提出从以上综述可以看出，现有的较为先进的温室智能控制方法，为了追求精确和科学的控制，大多使用了专家系统，庞大的数据库必然需要PC机的介入。无形中增加了大量成本，不利于推广和普及。另外低成本的控制系统没有专家知识，控制过程用户自行设置参数，控制系统只起到一个恒定参数的作用，这样势必影响温室环境控制的科学性。因此，如何将智能控制系统

8、在硬件上集成，在脱离了PC机的庞大专家数据库系统的条件下，依然能够良好的表现专家知识、实现精准的控制，则是本文要研究、解决的主要问题。1．4主要研究内容本文以提出一种科学、精确，且易于硬件实现的温室智能控制方法，并开发关键控制单元为目标，主要研究内容如下：(1)温室智能控制方法研究。提出更为精确和科学的且易于硬件集成的温室智能控制方法。(2)浮点运算单元的FPGA实现方法