本文關(guān)鍵詞：自適應(yīng)LED補(bǔ)光照明系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光照為植物的生長發(fā)育、形態(tài)建成提供能源,受地理位置、陰雨天氣和季節(jié)變化等因素的影響,特別是近幾年霧霾天氣的加劇,光照不足成為限制植物生長的主要因素,人工補(bǔ)光尤為必要。LED光源較傳統(tǒng)光源具有節(jié)能、高效的優(yōu)點(diǎn),是植物補(bǔ)光照明的最佳選擇。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用,現(xiàn)代化溫室逐步邁入了信息化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化階段�；谥参飳猸h(huán)境的需求,配置光強(qiáng)分布均勻的LED光源,實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、低能耗的補(bǔ)光照明系統(tǒng)是現(xiàn)代化溫室對植物照明的需求。本文利用配置設(shè)計的LED光源模塊作為補(bǔ)光光源,基于LabVIEW的上位機(jī)與基于STM32的下位機(jī)控制器相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)的采集、存儲及調(diào)用,紅、綠、藍(lán)光源的自適應(yīng)調(diào)節(jié)輸出,以及遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。本文主要的研究內(nèi)容有：首先,基于理論研究基礎(chǔ)選取LED光源,并利用測試儀器測試分析,基于LED光源排布及均勻性的研究,設(shè)置LED陣列形狀、LED數(shù)量、LED間距及LED光源距離受光面的高度等參數(shù),運(yùn)用TracePro光學(xué)軟件對7.5mm、10mm、 12.5mm和15mm的LED間距進(jìn)行光線追蹤得到輻照度分析圖,通過對輻照分析圖的對比分析,選取輻射照度接收面均勻度最優(yōu)的設(shè)計方案,并實(shí)現(xiàn)LED模塊的制作。其次,基于LabVIEW的上位機(jī)利用TCP/IP協(xié)議,與下位機(jī)控制系統(tǒng)通過WiFi模塊實(shí)現(xiàn)無線通信。本文通過對控制模塊、檢測模塊、WiFi通信模塊和LabVIEW的硬、軟件設(shè)計完成系統(tǒng)的自適應(yīng)監(jiān)控功能。上位機(jī)通過遠(yuǎn)程前面板Web發(fā)布功能,實(shí)現(xiàn)了溫室的遠(yuǎn)程監(jiān)控。最后,對本文設(shè)計實(shí)現(xiàn)的LED補(bǔ)光照明系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試與分析,結(jié)果表明光源模塊在不同光源點(diǎn)亮?xí)r光照接收面的均勻度均在70%以上,且系統(tǒng)達(dá)到了自適應(yīng)調(diào)控效果。利用植物生長箱進(jìn)行本系統(tǒng)與傳統(tǒng)恒定補(bǔ)光照明系統(tǒng)的對比試驗(yàn),通過對植物生理指標(biāo)和耗電量的對比分析,發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)補(bǔ)光下的植物生理指標(biāo)較傳統(tǒng)補(bǔ)光差異較小,而且耗電量節(jié)省了40%,驗(yàn)證了系統(tǒng)的節(jié)能、高效,表明了系統(tǒng)對于現(xiàn)代化溫室生產(chǎn)有極大的應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：LED光源 PPFD TracePro光學(xué)軟件 LabVIEW STM32 自適應(yīng)調(diào)節(jié)
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM923.34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 選題背景及研究意義9-10
• 1.1.1 選題背景9-10
• 1.1.2 研究意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容12-15
• 第二章 溫室植物L(fēng)ED補(bǔ)光照明系統(tǒng)總體設(shè)計15-19
• 2.1 植物生長對溫室環(huán)境因子的要求15-16
• 2.2 溫室LED補(bǔ)光照明系統(tǒng)的總體設(shè)計分析16-18
• 2.2.1 系統(tǒng)的設(shè)計要求16-17
• 2.2.2 系統(tǒng)的的總體設(shè)計方案17-18
• 2.3 本章小結(jié)18-19
• 第三章 LED光源模塊的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)19-35
• 3.1 LED光學(xué)照明的理論基礎(chǔ)19-22
• 3.1.1 通用光照明的基本物理量19-20
• 3.1.2 光合有效輻射(PAR)20-21
• 3.1.3 光合光量子通量密度(PPFD)21
• 3.1.4 三種常用度量標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換關(guān)系21-22
• 3.2 LED光源選擇22-24
• 3.3 LED光源測試24-29
• 3.3.1 LED光源光電色參數(shù)的測試24-27
• 3.3.2 LED光源配光曲線的測試27-29
• 3.4 LED燈板的仿真與設(shè)計29-34
• 3.4.1 仿真參數(shù)的設(shè)置29-30
• 3.4.2 TracePro的仿真對比30-33
• 3.4.3 LED燈板的制作33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第四章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計35-45
• 4.1 控制模塊微處理器35-36
• 4.2 數(shù)據(jù)檢測模塊36-38
• 4.2.1 溫濕度采集模塊36-37
• 4.2.2 光照采集模塊37-38
• 4.3 LED驅(qū)動電源模塊38-42
• 4.3.1 LED驅(qū)動電源模塊的選取38-40
• 4.3.2 LED恒流驅(qū)動調(diào)光模塊的測試40-42
• 4.4 WiFi無線通信模塊42-43
• 4.4.1 UART-WiFi模塊TLN13UA0642-43
• 4.4.2 串口轉(zhuǎn)接板43
• 4.5 硬件平臺的構(gòu)建43-44
• 4.6 本章小結(jié)44-45
• 第五章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計及實(shí)現(xiàn)45-63
• 5.1 控制終端的軟件設(shè)計45-46
• 5.2 TLN13UA06模塊的軟件設(shè)計46-50
• 5.2.1 WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫问?/span>46-47
• 5.2.2 TLN13UA06模塊工作模式47
• 5.2.3 TLN13UA06模塊的參數(shù)配置47-48
• 5.2.4 無線WiFi通信的測試實(shí)現(xiàn)48-50
• 5.3 LabVIEW界面的設(shè)計50-62
• 5.3.1 虛擬儀器LabVIEW編程平臺50-51
• 5.3.2 監(jiān)控系統(tǒng)軟件總體設(shè)計51-52
• 5.3.3 用戶管理界面52-53
• 5.3.4 功能模塊53-60
• 5.3.5 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制60-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 LED補(bǔ)光照明系統(tǒng)的測試分析及實(shí)驗(yàn)對比63-71
• 6.1 LED光源接收面均勻性的測試分析63-67
• 6.2 系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)控效果測試分析67-68
• 6.3 系統(tǒng)與傳統(tǒng)補(bǔ)光照明的對比實(shí)驗(yàn)68-70
• 6.4 本章小結(jié)70-71
• 第七章 總結(jié)與展望71-73
• 7.1 工作總結(jié)71
• 7.2 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 發(fā)表論文和參加科研情況77-79
• 附錄1 LED光源不同電流下積分球測試數(shù)據(jù)79-82
• 附錄2 系統(tǒng)傳感器和LI-250A對各網(wǎng)格中心點(diǎn)PPFD值的測試對比表82-83
• 致謝83

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