蔬菜园远程智能监控系统的研究与开发

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1、单位代码：10166硕士学位论文蔬菜园远程智能监控系统的研究与开发郎文秀论文作者:无线电物理学科专业：指导教师:齐维毅培养单位:物理科学与技术学院培养类别：全曰制完成时间：2015年03月18曰沈阳师范大学学位评定委员会编号：全日制研究生√类教育硕士别同等学力硕士学位论文题目：蔬菜园远程智能监控系统的研究与开发培养单位：物理科学与技术学院专业名称：无线电物理指导教师：齐维毅教授研究生：郎文秀完成时间：2015-03-18沈阳师范大学研究生处制蔬菜园远程智能监控系统的研究与开发中文摘要自改革开放以来，随着

2、经济的快速发展，土地污染、大气污染和水污染等问题日益严重，特别是饮食安全被国人普遍重视和关注。对于蔬菜的安全生产问题，建立立体的无土栽培蔬菜园，生产出绿色无污染的产品是广大人民群众的迫切需求。如此，既可提高蔬菜的质量和产量，降低生产成本，也可减轻生产人员的劳动强度，进而提高生产效率。温室控制系统的发展经历了从“手动控制”到“计算机集成控制”几个发展阶段。传统的控制方式，对复杂而又相互影响的环境因素，很难达到植物生长所需要的环境控制要求。随着科学技术的进步，蔬菜园的管理和控制水平在逐步地提高。目前，计算机

3、智能控制系统已成为温室环境控制系统的主流。本系统硬件总体设计采用上、下位机结构，由控制层、通讯层和管理层组成。远程监控系统采用ForceControl设计，实现对蔬菜园的远程监控与管理；现场采用Smart700IE触摸屏，在WinCCflexible下进行设计，实现参数设置和控制功能。控制器采用西门子S7-200PLC，在STEP7-Micro/WIN环境下进行软件设计和开发，实现对环境和营养液参数的检测与控制。上、下位机之间的远程无线通信采用GPRS网络实现。控制层以西门子S7-200系列PLC控制器

4、为核心，实现对营养液调配和环境参数的控制，现场通过触摸屏实现相关参数的设置与控制。营养液调配以生菜为例，主要控制其生长所需的酸度和电导率，采用模糊控制技术，实现智能控制。信息采集采用有线和无线两种方式，有线传感器检测营养液的酸碱度和电导率，无线温湿度传感器ZigBee模块检测环境数据。通讯层应用无线通信技术，无线数据终端采用GPRSDTU模块，将来自PLC的数据打包后通过GPRS网络传输到Internet，管理中心通过Internet实现设备到监控系统之间的无线、双向数据传输。管理层接收GPRSDTU发

5、来的数据，对获取的数据进行处理，实现栽培区的集中监控。管理中心监控系统具有远程监控、趋势分析、报表输出、数据查询等功能。本文结合PLC控制技术、模糊控制技术和GPRS无线通信技术，设计的远程蔬菜园智能监控系统，实现了现场控制和远程监控功能，包括营养液的自动调配、系统运行状态监控、手自动模式的切换、自动报警及远程无线通信等功能。系统经过测试，具有较高的稳定性、安全性及可靠性，符合总体设计要求。关键词：蔬菜园，智能监控，PLC，GPRS，ZigBeeIOnResearchandDevelopmentofth

6、eRemoteIntelligentMonitoringSystemofVegetable-gardenAbstractSincethereformandopening-up,thelandpollution,airpollutionandotherissues,especiallythefoodsafety,havebeenconsideredmoreandmoreseriousalongwiththerapiddevelopmentofeconomy.Inordertosolvetheissueof

7、vegetablesafety,theestablishmentofsoillesscultureVegetable-gardenandtheproductionofGreenandEnvironmentalproductsarebeingstudiedrecently.Theywillnotonlyimprovethequalityandquantityofvegetable,andreducethecostofproduction,butalsosavethelabortoimprovethepro

8、ductivity.Thedevelopmentofthecontrolsystemhasexperiencedfromthestageof“manualcontrol”to“computerintegratedcontrol”.Asamatteroffact,thetraditionalcontrolmethodishardtomeettheenvironmentalcontrolrequirementofplantgrowthdueto