本文關(guān)鍵詞：基于LabVIEW的LED光源植物生長環(huán)境測控系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：農(nóng)業(yè)作為我國的第一產(chǎn)業(yè),是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ),大力發(fā)展科技農(nóng)業(yè)有其重要性和必要性,其關(guān)系到我國的糧食安全。設(shè)施農(nóng)業(yè)能友好的解決我國糧食安全及其他問題,設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)自動化方向的發(fā)展趨勢。由于植物生長環(huán)境的復(fù)雜性,給我們在環(huán)境控制方面帶來了很大的困難。在植物生長環(huán)境測控系統(tǒng)中,亟需找到一種最為合理的控制策略,在既能節(jié)約能源的同時,又能保證植物快速的生長。如何在設(shè)施農(nóng)業(yè)中解決能量消耗過大的問題,也是我們亟需解決的問題。本課題通過對設(shè)施農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的學(xué)習(xí)和研究,模擬出了一個基于LED光源的植物生長環(huán)境測控系統(tǒng)——植物生長柜。通過對植物生長發(fā)育的深入研究,在植物生長柜中模擬出了一個小型的植物生長系統(tǒng)。在植物生長柜的設(shè)計中,主要運用了LED光源、傳感變送器、數(shù)據(jù)采集、虛擬儀器等技術(shù),可實現(xiàn)對植物生長柜內(nèi)的溫度、濕度、光照強度和CO2濃度等環(huán)境參數(shù)的自動測量。本課題重點研究了溫度、濕度、光照度以及CO2濃度四個環(huán)境因子對植物生長的影響,結(jié)合各環(huán)境因子的變化特點及相互關(guān)系,綜合環(huán)境參數(shù)模型給出了較為合理的控制策略。通過分析植物生長柜內(nèi)的熱平衡和物質(zhì)平衡,建立了生長柜內(nèi)熱量平衡和物質(zhì)平衡方程,為環(huán)境控制策略以及控制算法研究奠定了基礎(chǔ)。本系統(tǒng)采用Lab VIEW軟件設(shè)計和數(shù)據(jù)采集卡的硬件設(shè)計相結(jié)合,搭建了基于LED光源的植物生長環(huán)境測量系統(tǒng),本系統(tǒng)還應(yīng)用到了LED光源,傳感變送器以及數(shù)據(jù)采集卡等硬件。本課題以作物產(chǎn)量作為最大目的,結(jié)合LabVIEW軟件測控平臺,引入了層次分析法,分別得出了溫度、濕度、光照度與植物產(chǎn)量的關(guān)系;通風(fēng)設(shè)備、供暖設(shè)備、加濕設(shè)備、LED生長燈、滴灌五種控制措施與溫度、濕度、光照度之間的關(guān)系,建立了控制措施與植物產(chǎn)量之間的關(guān)系。在植物適應(yīng)的生長環(huán)境下,最大程度的提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本是我們追求的目標(biāo)。以小油菜作為實驗研究對象,結(jié)合相關(guān)參考文獻對小油菜給出適合的控制策略,并在LabVIEW軟件測控平臺中輸入相關(guān)環(huán)境的控制參數(shù)。在小油菜整個培養(yǎng)過程中,LabVIEW測控平臺實時測控生長柜中小油菜各環(huán)境參數(shù),并將所測結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。實驗結(jié)果分析得出,各環(huán)境因子都達到預(yù)期的結(jié)果,植物生長柜內(nèi)各環(huán)境參數(shù)能按照設(shè)定的控制策略自動調(diào)整。通過生長柜培育出的小油菜長勢良好,能說明在LED提供光源條件下,設(shè)計的植物生長環(huán)境測控系統(tǒng)能很好的滿足植物對生長環(huán)境的要求。
【關(guān)鍵詞】：LED LabVIEW 數(shù)據(jù)采集 層次分析 植物生長柜
【學(xué)位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題的研究背景及意義9
• 1.2 課題的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢9-11
• 1.2.1 國外設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢10
• 1.2.3 植物生長環(huán)境測控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢10-11
• 1.3 植物生長柜測控系統(tǒng)平臺運用的技術(shù)11
• 1.3.1 LED光源技術(shù)在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用11
• 1.3.2 虛擬儀器技術(shù)11
• 1.4 論文主要內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)11-13
• 第2章 植物L(fēng)ED生長燈的設(shè)計13-24
• 2.1 LED基本概念13-14
• 2.1.1 LED的發(fā)光原理13
• 2.1.2 LED的特性13-14
• 2.2 LED器件的選定14-18
• 2.2.1 LED光源的分類14-16
• 2.2.2 所選LED器件的光電參數(shù)16-17
• 2.2.3 陣列式LED組合燈具設(shè)計17-18
• 2.3 植物L(fēng)ED照明控制系統(tǒng)設(shè)計18-22
• 2.3.1 植物L(fēng)ED驅(qū)動電路18-19
• 2.3.2 負(fù)載連接方式19-21
• 2.3.3 基于DD312驅(qū)動LED電路21-22
• 2.3.4 PWM脈沖調(diào)制技術(shù)22
• 2.4 植物L(fēng)ED生長燈設(shè)計實物圖22
• 2.5 本章小結(jié)22-24
• 第3章 植物生長環(huán)境參數(shù)的模型分析24-36
• 3.1 植物生長柜環(huán)境系統(tǒng)的控制對象分析24-29
• 3.1.1 溫度對植物生長的影響24-26
• 3.1.2 濕度對植物生理活動的影響26
• 3.1.3 光照強度對植物生長的影響26-28
• 3.1.4 CO_2濃度對植物生理活動的影響28
• 3.1.5 四個環(huán)境因子對植物光合作用的綜合影響28-29
• 3.2 植物生長柜的環(huán)境模型建立29-34
• 3.2.1 植物生長柜的熱量平衡方程30-34
• 3.2.2 植物生長柜物質(zhì)平衡方程34
• 3.3 本章小結(jié)34-36
• 第4章 植物生長環(huán)境測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)36-45
• 4.1 系統(tǒng)的總體控制方案36
• 4.2 生長柜測控系統(tǒng)的硬件設(shè)計36-39
• 4.2.1 傳感變送器的選用36-38
• 4.2.2 數(shù)據(jù)采集卡的選用38-39
• 4.3 基于Lab VIEW平臺的軟件設(shè)計39-44
• 4.3.1 系統(tǒng)的用戶管理模塊40
• 4.3.2 系統(tǒng)的主要功能模塊40-41
• 4.3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊41-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 植物生長環(huán)境測控系統(tǒng)實驗驗證45-54
• 5.1 小油菜生長各階段最優(yōu)組合參數(shù)45-46
• 5.2 生長柜環(huán)境參數(shù)優(yōu)先級控制46-49
• 5.2.1 生長柜內(nèi)環(huán)境因子間的關(guān)系46
• 5.2.2 測控平臺的層次分析方法46-47
• 5.2.3 構(gòu)造判斷矩陣關(guān)計算相對權(quán)47-49
• 5.3 植物生長柜生長測試實驗49-50
• 5.3.1 小油菜參數(shù)選取49-50
• 5.4 生長柜溫濕度跟蹤控制的實驗結(jié)果及分析50-52
• 5.4.1 植物生長柜中小油菜的長勢50-51
• 5.4.2 實驗結(jié)果分析51-52
• 5.5 本章小結(jié)52-54
• 第6章 結(jié)論54-56
• 6.1 工作總結(jié)54
• 6.2 下一步工作說明54-56
• 參考文獻56-59
• 致謝59-60
• 申請學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文60

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