發(fā)布時(shí)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(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：光是植物生長(zhǎng)過(guò)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(zhǎng)要求,嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。人工補(bǔ)光技術(shù)可有效改善設(shè)施作物生長(zhǎng)光環(huán)境,已成為光環(huán)境調(diào)控的一種重要手段。現(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(wèn)題。因此,本文針對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)中光環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求,以CC2530為核心處理器,紅藍(lán)光+遠(yuǎn)紅光LED陣列為調(diào)光光源,設(shè)計(jì)基于WSN的溫室調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)控終端,為光環(huán)境精準(zhǔn)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(jì)方案,以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為架構(gòu),ZigBee2007為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議,設(shè)計(jì)溫室調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)測(cè)終端和控制終端,前者用于完成溫室環(huán)境實(shí)時(shí)信息的監(jiān)測(cè)與上傳,后者主要實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室光環(huán)境的動(dòng)態(tài)精準(zhǔn)調(diào)控。(2)綜合考慮光照、溫度和二氧化碳濃度對(duì)光合作用的影響,選用CC2530為核心處理器,設(shè)計(jì)調(diào)光系統(tǒng)監(jiān)測(cè)終端,完成上述三類因子的監(jiān)測(cè),并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù),為光環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控奠定基礎(chǔ)。(3)在光源設(shè)計(jì)上充分考慮作物對(duì)光照的選擇性吸收理論和快組分熒光衰減動(dòng)力學(xué)原理,在原有中心波段分別為680nm和450nm的紅藍(lán)光LED陣列中加入中心波段為700nm的遠(yuǎn)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(jì)基于PT4115的LED調(diào)光光源驅(qū)動(dòng)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(qiáng)目標(biāo)值,計(jì)算相應(yīng)PWM調(diào)控信號(hào)并對(duì)硬件產(chǎn)生的誤差進(jìn)行修正,實(shí)現(xiàn)作物對(duì)不同光質(zhì)需光量的精準(zhǔn)調(diào)控,實(shí)驗(yàn)表明誤差在6%之內(nèi)。(5)以番茄為試驗(yàn)對(duì)象對(duì)三種不同光源補(bǔ)光效果進(jìn)行對(duì)比分析,得到如下結(jié)論:其他環(huán)境相同條件下,紅藍(lán)光+遠(yuǎn)紅光光源下番茄幼苗光合速率最快,紅藍(lán)光源次之,作物生長(zhǎng)燈最慢;以茄子為試驗(yàn)對(duì)象完成產(chǎn)量與品質(zhì),驗(yàn)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(duì)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(jì)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(diǎn),對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)溫室光環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控具有重要理論及實(shí)踐指導(dǎo)意義,研究成果對(duì)于光環(huán)境調(diào)控的進(jìn)一步研究具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：溫室 調(diào)光系統(tǒng) LED 精準(zhǔn)調(diào)控
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(guó)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?jī)?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(jì)方案16-20
• 2.1 無(wú)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(jì)18
• 2.4 監(jiān)控終端設(shè)計(jì)要求18-19
• 2.4.1 硬件設(shè)計(jì)要求18-19
• 2.4.2 軟件設(shè)計(jì)要求19
• 2.4.3 功能設(shè)計(jì)要求19
• 2.5 本章小結(jié)19-20
• 第三章 監(jiān)測(cè)終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)20-26
• 3.1 監(jiān)測(cè)終端硬件設(shè)計(jì)20-23
• 3.1.1 監(jiān)測(cè)終端電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20
• 3.1.2 核心處理器模塊設(shè)計(jì)20-21
• 3.1.3 環(huán)境信息采集模塊設(shè)計(jì)21-23
• 3.1.4 電源模塊設(shè)計(jì)23
• 3.2 監(jiān)測(cè)終端軟件設(shè)計(jì)23-24
• 3.3 監(jiān)測(cè)終端實(shí)現(xiàn)24-25
• 3.4 本章小結(jié)25-26
• 第四章 調(diào)控終端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)26-36
• 4.1 調(diào)控終端硬件設(shè)計(jì)26-31
• 4.1.1 調(diào)控終端電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26
• 4.1.2 核心處理器模塊設(shè)計(jì)26-27
• 4.1.3 LED驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)27-28
• 4.1.4 LED光源選擇28-30
• 4.1.5 LED燈組設(shè)計(jì)30
• 4.1.6 電源模塊設(shè)計(jì)30-31
• 4.2 調(diào)光信號(hào)誤差修正31-33
• 4.3 調(diào)控終端軟件設(shè)計(jì)33-34
• 4.4 調(diào)控終端實(shí)現(xiàn)34-35
• 4.5 本章小結(jié)35-36
• 第五章 監(jiān)控終端實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證36-42
• 5.1 調(diào)光光源補(bǔ)光效果驗(yàn)證36-37
• 5.1.1 測(cè)試方案設(shè)計(jì)36-37
• 5.1.2 光效對(duì)比分析37
• 5.2 產(chǎn)量與品質(zhì)驗(yàn)證37-40
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)部署方案37-38
• 5.2.2 產(chǎn)量對(duì)比分析38-39
• 5.2.3 品質(zhì)對(duì)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(xiàn)44-48
• 附錄48-50
• 致謝50-52
• 作者簡(jiǎn)介52

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 胡陽(yáng);江莎;李潔;高靜;高玉葆;古松;;光強(qiáng)和光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(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(lán)LED光對(duì)葉用萵苣生長(zhǎng)、營(yíng)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(bào);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(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：396683