發(fā)布時間：2017-05-26 11:26

  本文關(guān)鍵詞：基于WSN的溫室調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)控終端設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光是植物生長過程中不可或缺的因素之一,但由于受覆蓋材料、灰塵、及結(jié)構(gòu)遮光等影響,設(shè)施光照難以滿足作物生長要求,嚴重影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。人工補光技術(shù)可有效改善設(shè)施作物生長光環(huán)境,已成為光環(huán)境調(diào)控的一種重要手段�，F(xiàn)有光環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)存在光質(zhì)不匹配、調(diào)控精度低等不足,造成植物光能吸收率低、能源消耗大等問題。因此,本文針對設(shè)施農(nóng)業(yè)中光環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)的實際應(yīng)用需求,以CC2530為核心處理器,紅藍光+遠紅光LED陣列為調(diào)光光源,設(shè)計基于WSN的溫室調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)控終端,為光環(huán)境精準調(diào)控算法提供決策基礎(chǔ)和調(diào)控手段。本文主要完成工作及結(jié)論如下:(1)提出光環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)總體設(shè)計方案,以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu),ZigBee2007為無線網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議,設(shè)計溫室調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)測終端和控制終端,前者用于完成溫室環(huán)境實時信息的監(jiān)測與上傳,后者主要實現(xiàn)對溫室光環(huán)境的動態(tài)精準調(diào)控。(2)綜合考慮光照、溫度和二氧化碳濃度對光合作用的影響,選用CC2530為核心處理器,設(shè)計調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)測終端,完成上述三類因子的監(jiān)測,并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器上傳到信息管理系統(tǒng),從而給上層最優(yōu)調(diào)控算法提供實時數(shù)據(jù),為光環(huán)境精準調(diào)控奠定基礎(chǔ)。(3)在光源設(shè)計上充分考慮作物對光照的選擇性吸收理論和快組分熒光衰減動力學(xué)原理,在原有中心波段分別為680nm和450nm的紅藍光LED陣列中加入中心波段為700nm的遠紅光LED,形成雙光增益效應(yīng),能有效抑制紅降現(xiàn)象,大幅提高量子產(chǎn)能,可提高光合效率20%左右。(4)設(shè)計基于PT4115的LED調(diào)光光源驅(qū)動電路,調(diào)控終端根據(jù)上層信息管理系統(tǒng)決策下發(fā)的最優(yōu)調(diào)控光強目標值,計算相應(yīng)PWM調(diào)控信號并對硬件產(chǎn)生的誤差進行修正,實現(xiàn)作物對不同光質(zhì)需光量的精準調(diào)控,實驗表明誤差在6%之內(nèi)。(5)以番茄為試驗對象對三種不同光源補光效果進行對比分析,得到如下結(jié)論:其他環(huán)境相同條件下,紅藍光+遠紅光光源下番茄幼苗光合速率最快,紅藍光源次之,作物生長燈最慢;以茄子為試驗對象完成產(chǎn)量與品質(zhì),驗證結(jié)果表明,系統(tǒng)部署區(qū)域第一茬成熟茄子產(chǎn)量相對提高了82.37%,維生素C和氨基酸總量分別增加20.03%和30.26%。綜上所述,本文設(shè)計的基于WSN溫室調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)控終端具有光質(zhì)匹配佳、調(diào)控精度高、應(yīng)用效果好等突出優(yōu)點,對實現(xiàn)我國溫室光環(huán)境精準調(diào)控具有重要理論及實踐指導(dǎo)意義,研究成果對于光環(huán)境調(diào)控的進一步研究具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：溫室 調(diào)光系統(tǒng) LED 精準調(diào)控
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S625.3;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• 英文摘要6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 溫室調(diào)光光源研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 溫室調(diào)光系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 溫室調(diào)控系統(tǒng)體系架構(gòu)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 研究內(nèi)容14-15
• 1.4 論文章節(jié)安排15-16
• 第二章 監(jiān)控終端整體設(shè)計方案16-20
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹16-17
• 2.2 ZigBee技術(shù)介紹17-18
• 2.3 監(jiān)控終端總體設(shè)計18
• 2.4 監(jiān)控終端設(shè)計要求18-19
• 2.4.1 硬件設(shè)計要求18-19
• 2.4.2 軟件設(shè)計要求19
• 2.4.3 功能設(shè)計要求19
• 2.5 本章小結(jié)19-20
• 第三章 監(jiān)測終端設(shè)計與實現(xiàn)20-26
• 3.1 監(jiān)測終端硬件設(shè)計20-23
• 3.1.1 監(jiān)測終端電路結(jié)構(gòu)設(shè)計20
• 3.1.2 核心處理器模塊設(shè)計20-21
• 3.1.3 環(huán)境信息采集模塊設(shè)計21-23
• 3.1.4 電源模塊設(shè)計23
• 3.2 監(jiān)測終端軟件設(shè)計23-24
• 3.3 監(jiān)測終端實現(xiàn)24-25
• 3.4 本章小結(jié)25-26
• 第四章 調(diào)控終端設(shè)計與實現(xiàn)26-36
• 4.1 調(diào)控終端硬件設(shè)計26-31
• 4.1.1 調(diào)控終端電路結(jié)構(gòu)設(shè)計26
• 4.1.2 核心處理器模塊設(shè)計26-27
• 4.1.3 LED驅(qū)動模塊設(shè)計27-28
• 4.1.4 LED光源選擇28-30
• 4.1.5 LED燈組設(shè)計30
• 4.1.6 電源模塊設(shè)計30-31
• 4.2 調(diào)光信號誤差修正31-33
• 4.3 調(diào)控終端軟件設(shè)計33-34
• 4.4 調(diào)控終端實現(xiàn)34-35
• 4.5 本章小結(jié)35-36
• 第五章 監(jiān)控終端實驗驗證36-42
• 5.1 調(diào)光光源補光效果驗證36-37
• 5.1.1 測試方案設(shè)計36-37
• 5.1.2 光效對比分析37
• 5.2 產(chǎn)量與品質(zhì)驗證37-40
• 5.2.1 實驗部署方案37-38
• 5.2.2 產(chǎn)量對比分析38-39
• 5.2.3 品質(zhì)對比分析39-40
• 5.3 本章小結(jié)40-42
• 第六章 結(jié)論與展望42-44
• 6.1 結(jié)論42
• 6.2 展望42-44
• 參考文獻44-48
• 附錄48-50
• 致謝50-52
• 作者簡介52

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 胡陽;江莎;李潔;高靜;高玉葆;古松;;光強和光質(zhì)對植物生長發(fā)育的影響[J];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年04期

2 劉曉英;焦學(xué)磊;徐志剛;楊楊;;紅藍LED光對葉用萵苣生長、營養(yǎng)品質(zhì)和硝態(tài)氮含量的影響[J];南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報;2013年05期

  本文關(guān)鍵詞：基于WSN的溫室調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)控終端設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：396683