近年來,世界人口逐漸增加,耕地面積日益減少,環(huán)境惡化,自然災害頻發(fā),僅靠耕地難以滿足市場對食品的數(shù)量和高品質要求。多層次立體栽培,大規(guī)模生產高品質、無污染作物的植物工廠是解決上述矛盾的重要途徑。本文主要針對植物工廠的作物生長環(huán)境控制技術進行研究,結合嵌入式技術、無線通信技術以及自動控制技術等,設計一種適合植物工廠作物生長的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),對植物工廠作物的溫濕度、光照強度、CO2濃度等進行實時監(jiān)控。論文首先闡述了植物工廠的發(fā)展現(xiàn)狀,然后對植物工廠智能監(jiān)控系統(tǒng)的需求進行分析,設計了系統(tǒng)的整體結構;接著根據(jù)系統(tǒng)整體結構和功能要求,對系統(tǒng)硬件軟件進行了詳細設計;最后以水培植物培養(yǎng)架搭建系統(tǒng)實驗測試平臺,對智能監(jiān)控系統(tǒng)進行實驗測試。系統(tǒng)硬件采用嵌入式主控制器(Raspberry Pi 3 Model B)與終端控制器(Arduino Mega2560)相結合作為系統(tǒng)主控核心,以AM2320溫濕度傳感器、HSTL-GZD光照傳感器、MG811二氧化碳傳感器為采集終端,設計并搭建了電源轉換、RS485轉UART、串口電平轉換和接口電路。Arduino Mega 2560根據(jù)傳感器采集值與設置值的比較,通過控制輸出PWM實現(xiàn)對LED燈條的控制,通過控制GPIO口輸出高低電平控制繼電器的吸合與關閉,實現(xiàn)對風扇、水泵、加濕器、加熱器等的控制。系統(tǒng)軟件設計主要包括:PC主機監(jiān)控界面設計、數(shù)據(jù)庫設計、PC主機與嵌入式主控制器Socket編程、嵌入式主控制器與終端控制器的串口通信程序、環(huán)境因子采集程序及執(zhí)行元件的控制程序等。最后,以水培植物培養(yǎng)架搭建了實驗測試平臺,對設計開發(fā)的嵌入式植物工廠智能監(jiān)控系統(tǒng)進行實驗測試。測試結果表明系統(tǒng)滿足設計要求,可拓展性強,穩(wěn)定性好。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：S31;TP277
【部分圖文】：

華南理工大學工程碩士學位論文去采摘植物果實的設備，這些都是高科技發(fā)展趨勢下的產物[27]。從這些國家研究植物工廠過程中的經驗和成果能夠看得出，在植物工廠中引入更多的信息化、智能化和計算機控制技術，是農業(yè)技術發(fā)展的必然趨勢[28]。這種趨勢下，將會實現(xiàn)效益的成倍化增加，投入成本大幅度的減少，并且能夠進一步的保護自然環(huán)境，提高國家在世界貿易當中的競爭力，植物工廠經過幾十年的發(fā)展，出現(xiàn)了很多模式，最為典型的幾個工廠模式如下圖所示：

LED燈條及燈板

集成 Wifi 模塊，并且開發(fā)語言也較為單一，價格也比樹莓派昂貴不少。因此選擇性價比更高的樹莓派 3 代作為本系統(tǒng)的主控制器。本系統(tǒng)采用樹莓派最新版本 Raspberry Pi 3 Model B，其實物圖如圖 3-1 所示。其主要性能參數(shù)如下[48]：(1)搭載 1.2GHz 的 64 位四核處理器（ARM Cortex-A53 1.2GHz 64-bit quad-coreARMv8 CPU）；(2)1 GB LPDDR2 存儲器、一個 microSD 卡插槽；

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本文編號：2819587