无线温湿度监测系统英文参考文献.docx
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无线温湿度监测系统英文参考文献.docx
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无线温湿度监测系统英文参考文献
英文文献翻译
学生姓名
朱泽龙
专业
电气工程及其自动化
学号
1134155
分院
电子工程分院
2015年7月
基于主从散布式新的温室环境参数监测和控制系统
按如实际在农村地域的温室环境参数的监测和控制,主从散布式测量和控制系统的设计需要,以其中一台运算机作为主机,该系统由PC、土壤水分测量和控制模块,温度、湿度、CO2监测和控制模块组成。
在该系统中,电脑有大量的数据存储的功能,它很容易利用模糊控制专家,配置组态软件组态王用来开发PC软件,具有开发周期缩短和友好的人机交互的优势。
每一个监测和控制模块包括STC12系列的微控制器、传感器、继电器等等。
若是系统实现控制温室在分区和块,需要选择不同的模块。
一,简介
现代化农业的室内,环境参数的自动测量和控制是实现作物产量和品质的关键。
在最近几年来,设施农业在我国蓬勃进展,与之匹配的,具有监测和控制仪器的温室也有取得了必然的进展。
近10年的不懈尽力,咱们的研究团队在农业环境参数的测量和控制系统上,设计了一个智能测量和控制系统相散布结合的温室,能够在广大农村地域适用。
那个系统主如果控制温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤水分和照明温室。
单片机,作为数据存储空间较小,单一的显示接口,有限的信息容量,但其有较高的性价比,因此它作为前端的数据收集和控制单元为PC利用,它有大量的数据存储,丰硕的软件,方便的人机交互等长处。
若是咱们利用过时的和低价的电脑,以PC机作为上位机,以不同的功能控制模块和多个微型运算机作为降低机械,然后组成一个基于微机的主从散布式和智能化控制系统,既更好的监视和控制、显示和数据搜集或管理的实现,而且费用低,系统会按如实际的需要选择。
二,系统结构及原理
最显着的特点是分派和智能控制系统温室相结合,这将作为一个整体,模块组合结构简单,方便的人机交互与数据收集,控制和管理,并采用模糊控制技术的智能专家,能够组成适应多种作物管理控制的温室。
其大体结构系统是图1所示。
散布式系统的结构是由两层组成:
上部和下部。
由最佳价钱PC被取为主机,使其能够智能系统管理和专家模糊运算,并提供一个友好的人机界面,并实现统一的监控和管理的温室;下部是由一系列不同功能的模块,而且在每一个模块中,一个单一的芯片作为下位机采用AT89C52,RS485则用于与所有AT89C52PC进行通信,然后实现搜集,处置和控制的温室参数。
每一个功能模块是完全地电气隔离,任何失败的结节不会对其他模块产生任何影响。
系统通过别离搜集环境信息的方式,每一个监控和控制模块,并通过RS485接口将其发送到主机PC。
而且由PC配置控制系统,额定参数的设定值进行比较,然后按照专家智能模糊控制系统测量作物在不同生长阶段的各类环境的温度,湿度,CO2浓度,土壤含水量进行相应的操作指令或报警,模糊控制指令。
在秦皇岛农村大棚。
通常在一个温室的近东和西区的1/4区域,距离地面为米的中间北部的一半(近湿帘)和南部的一半(风扇周围的),设置一个模块检测空气温度、湿度、二氧化碳浓度和土壤水分含量,按如实际情形,将土壤含水量模块添加在温室的中间;在高度为米的主入口,设置一个水箱,其中的电磁阀滴水管应按照土壤水分含量的需要设置和控制,而且将电脑放置在主入口的温室内。
三,硬件设计
和通信系统
散布式系统中的数据收集和控制:
由于微型控制单元局限于在数据存储和计算复杂,所以电脑所的利用和主从模块系统所采用的,这是一个系统,以PC机作为主机,以单片机作为子机。
在这种散布式系统中,通信是关键。
通常,PC机的串行端口是标准的RS232,传输距离较短。
可是在农业控制系统,其通信距离的数十公尺或几千米,所以RS232/RS485转换器通过PC机与单片机之间的通信来实现。
减少投资,既考虑用户方便和友好的人机交互,低价电脑的上面和下面采用PIV486,并考虑组态软件的操作,内存是必需是64M以上,硬盘是10GB以上。
B.控制模块的温度和湿度,照明度和CO2浓度
每一个控制单元包括供给链管理(SCM),传感器,信号处置电路,RS485接口和输出环节。
此模块的温度和湿度,二氧化碳浓度的硬件结构示于图2。
基于NDIR技术测量CO2浓度的传感器,测量范围是0〜2×103摩尔。
通过传感器,控制系统,利用软件数字滤波、线性插值和温度补偿,取得二氧化碳的浓度,依附数字UART协议,然后直接输入单片机。
新的智能传感器SHT11基于选择CMOSens技术测量温度和湿度。
在SHT11,温度和湿度传感器、信号放大,A/D,I2C总线全数集成在一个芯片上,它有满刻度校准,第二行数字输出而且湿度测量范围为0〜100%RH,温度测量范围为-40℃〜+123。
8℃,湿度测量精度为±3。
0%RH,温度测量精度为±0。
4℃,响应<4的时刻。
JY1-TBQ-6的照度传感器的硅光伏检测是利用光测量。
它的测量范围为0〜200000勒克斯;光谱范围为400〜700(nm)的可见光;测量误差是小于2%,输出为4〜20mA或0〜20mV,输出信号能够直接传送到A/D的单片机放大后,大小为0〜4V。
模块同意指令形成上层,输出通过输出电路。
输出电路包括光学隔离、信号驱动,输出继电器。
C.土壤水分的测量和控制模块
水是一种极性介质,土壤的介电常数包括水,主如果由水决定,当水含量是不同的,波阻抗不同。
在那个系统中,土壤水分测量是通过驻波无线电的方式。
基于工程电磁场理论,有损介质,如下的电磁波阻抗:
Z0=√μ/ε(1+jλ/(ωε))
其中,μ是介质渗透性,土壤和μ是μ≈μ0是真空磁导率;ε是介质的介电常数,λ是介质电导率;ω是电磁波频。
在超级低的音频(<2000hz),损耗角正切的干土介质是λ/ωε≈0。
07,若是你选择的信号源的频率高于20兆赫兹。
然后,ε≈ε∞,虚部的土壤波阻抗轻忽,只有真正的一部份,这相当于一个纯电阻。
土壤水分传感器由100MHz信号源,同轴传输线和插件不锈钢探针组成。
电磁波信号沿着线传输到探头。
由于探针阻抗和线路阻抗不同,入射波和反射波的叠加形成驻波。
以同轴传输线作为无损耗均匀线,波阻抗为Z0,ZL是负载阻抗。
然后,在探针的电压波的反射系数是:
Γ=(ZL-Z0)/(ZL+Z0)
选择传输线的长度为l=λ/4时,该行的两头的最大和最小Umax和Umin时,然后驻波无线电行中,能够表示为:
S=Umax/Umin=(1-|Γ|)/(1+|Γ|)
依照这种方式,土壤水分无线电能够通过测量传输线的驻波率取得。
如图3所示。
土壤水分模块包括传感器和控制器,传感器服从控制器,控制器能够被省略,而不需要浇灌温室。
在那个系统中,分区节点为了简化控制、浇灌技术,采用控制土壤水分技术。
在必然的程度上,那个参数的上部和下部地面可采用该技术解耦。
四,控制系统编程
该PC软甲的开发由北京组态王6。
51控制。
那个配置软件具有靠得住性高,开发周期短,完美的图形界面生成能力,和友好的人机交互,能够依照创建动态图像和图表能够直观地显示设备的布局场景中的参数,控制状态的转变,并能发出报警信号,当超过额定值,能够实现模糊控制的温室参数利用的特定数据库中存储的历史环境参数曲线并采用农业专家系统。
软件配置管理是由C51单片机实现实时解答搜集、处置、上传的参数和同意模糊控制指令从主机运算机和完整的局部控制的装置。
A.控制模块的程序设计
子机的软件的土壤湿度模块的主要功能包括数据收集和处置子程序,中断处置和通信等,通过并行数据接口取得驻波电压的数值而且由函数计算取得土壤含水量。
软件的子机主要与下位机完成对土壤水分检测和控制的数据通信,测量数据和电流控制上传状态到主机电脑,同意模糊控制指令从主机运算机输出执行指令。
子机的温度、湿度和二氧化碳的硬件模块主如果完成读取I2C浓度的二氧化碳浓度、温度和湿度,测量数据和电流控制上传状态到主机电脑,同意模糊控制指令从主机输出执行指令。
那个主程序和中断子程序的温度和湿度的模块的结构如图4所示。
串行中断模式3采用所有从机与主机通信,传输数字化收集和接收指令。
和模糊控制系统的程序设计
1)组态王的通信设置:
为了确保通信的正确性,上下必需遵循相同的通信协议,通信参数。
通常在通信,采用主从方式在风格和应答器是采用的进程。
换言之,第一主发命令给子机,然后等子机接到指令后给出答案,通信成立。
在组态王,一个预定的轮询方式被用来做阅读和写作的低机械电脑之间。
在项目阅读器中,第一,单击设备→COM1;在设备配置向导中,选择“智能模块”→单片机→SCM的HEX→串行端口,然后服务主机的通信参数。
2)组态王和数据库的连接数据库的核心是软件,不仅包括了概念的变量,实时参数和历史参数,可是还需要在参数报警、模糊计算、报告和显示。
ACCESS2003的桌面数据库是用来记录数据库的系统,并通过利用SQL,由组态王通过开放式数据库连接性实现的。
那个进程是:
在组态王来创建数据变量创建一个身体的记录成立数据源的ODBC来创建查询屏幕和使屏幕连接。
到与微软Access2003,功能SQLSelect,SQLConnect(),SQLLastSQLFist,SQLNext(),QSLPrew(),SQLInsrt,SQLPrew()等等,实现的命令语言,然后实时存储和查询的数据完成。
3)PC软件设计:
温室控制系统,数据存储容量的PC是无穷的,因此,若是现有的成熟的软件模块到系统,它都能够轻松提高系统的靠得住性。
软件,软件由控制模块和管理模块。
4)软件系统的主控制界面,辅助数据库等。
典型的监测和控制的PC的主界面如图5所示。
五,结论
按照经济经受能力,农人在秦皇岛,与现有技术的温室环境参数的监测和控制,主从散布式温室环境自动控制系统在其中一台运算机作为主机系统,研制了具有以下特点:
1)凭借其大容量的数据存储,PC,模糊控制专家系统的数据存储,修改和系统升级是很容易的。
2)利用组态王软件开发的PC,提高了系统的靠得住性,缩短开发周期,并取得一个友好的人机界面。
系统中利用的一个散布式,模块化结构,它使系统保护加倍容易,而且适应生产需要。
的从属的监测和控制模块连接到主机上,然后按照需要通过RS485总线控制温室中分区或块能够实现的。
致谢
这项工作是支持的农业科技功效转化基金项目。
NewEnvironmentParametersMonitoringAndControlSystemForGreenhouseBasedOn
Master-slaveDistributed
Abstract--Accordingtotheactualneedofmonitoringandcontrolofgreenhouseenvironmentparametersinruralareas,amaster-slavedistributedmeasurementandcontrolsystemisdesigned,inwhichPCistakenasthehost.ThesystemconsistsofPC,soilmoisturemeasurementandcontrolmodule,temperatureandhumidity,andCO2monitoringandcontrolmodule.Inthesystem,PChaslargeamountofdatastoragewhichiseasytomakeuseoffuzzycontrolexpertsystem,configurationsoftware-KingViewisusedtodevelopsoftwareforPC,bywhichthedevelopmentcycleisshortenandafriendlyhuman-computerinteractionismonitoringandcontrolmoduleconsistsofSTC12seriesofmicrocontrollers,sensors,relaysmodulesareselectbasedontheneedifsystemtoachievecontrolgreenhouseinpartitionandblock.
Ⅰ.INTRODUCTION
Tomodernindooragriculture,theautomaticmeasurementandcontrolofenvironmentparametersisthekeytoachievecropyieldandqualityofrecentyears,facilitiesagriculturedevelopsvigorouslyinourcountry,matchedwithit,themonitoringandcontrolinstrumentofgreenhousehavealsomadecertainnearly10yearsofunremittinghardwork,ourresearchteamofmeasurementandcontrolsystemofagricultureenvironmentparameters,designedanintelligentmeasurementandcontrolsystemofdistributioncombinedofgreenhousewhichcanbepopularizedinthevastruralsystemismainlycontroloftemperature,humidity,CO2concentration,soilmoistureandilluminationofSCM,asthedatastorageissmall,displayinterfaceissingle,amountofinformationislimited,butitscapabilitypriceratioishigh,soitisusedasafrontunitofdataacquisitionandcontrol;andofPC,ithasalargeamountofdatastorage,richsoftware,convenienthuman-computerinteraction,andsoweuseoutdatedandlow-pricedPC,takingthePCastheuppermachine,takingthedifferentfunctioncontrolmodulescomposedofmultiplemicrocomputersasthelowermachines,thenamaster-slavedistributedandintelligentcontrolsystembasesonmicrocomputerismadeup,bywhichbothbettermonitoringandcontrol,displayanddatacollectionormanagementareachieved,butalsolowercostofsystemisgetaccordingtotheactualneed.
Ⅱ.SYSTEMSTRUCTUREANDPRINCIPLE
Themostmarkedfeatureofthedistributioncombinedandintelligentcontrolsystemgreenhouseisthatofincorporatingwithdataacquisition,controlandmanagementasawhole,modulecombination,simplestructure,convenienthuman-computerinteraction,andusingtechnologyofintelligentexpertfuzzycontrol,whichcanadapttoavarietyofcropmanagementcontrolinbasicstructureofthesystemisshownin.
Thestructureofthedistributedsystemiscomposedoftwolayers:
theupperandthetop-pricePCistakenasthehosttomakesystemmanagementandexpertsfuzzyoperationinintelligent,andtoprovideafriendlyhuman-computerinterface,andtorealizetheunitedmonitoringandmanagementofgreenhouse;theloweriscomposedofaseriesofmodulesofdifferentfunction,andineachmodule,asinglechipofAT89Cisadoptedasthelowermachine,RS485isusedtocommunicatePCwithallAT89C,andthenthecollection,processingandcontrolofthegreenhouseparametersisfunctionmoduleiscompletelyisolatedinelectrical,anyfailureonthenoduledoesnotproduceanyeffectonothersystemcollectsseparatelywaysofenvironmentinformationthrougheachmonitoringandcontrolmodule,andsendsittohostPCthroughtheRS485inthePCconfigurationcontrolsystem,theacquiredparametersarecomparedwiththevaluesofsetting,thenaccordingtoavarietyofexpertintelligentfuzzycontrolsystemofcropsatdifferentgrowthstages,thefuzzycontrolinstructionsontheenvironmenttemperature,humidity,CO2concentration,soilwatercontentandthecorrespondingoperationinstructionsoralarmaregiven.
Thesystemisappliedinruralgreenhousesinat1/4nearEastandWestendinagreenhouse,andattheheightoffromthegroundinthemiddleinthenorthernhalf(nearthewetcurtain)andthesouthernhalf(nearthefan),amoduleofairtemperatureandhumidity,CO2concentrationandamoduleofsoilmoisturecontentareset;amoduleofsoilmoisturecontentwillbeaddedinthemiddleofthegreenhouseaccordingtotheactualcondition;attheheightofinthemainentrance,awatertankisset,ofwhichthesolenoidofdriptubeshouldbesetbasedontheneedandcontrolledbymoduleofsoilmoisturecontent;andthePCisplacedinthemainentrancetothegreenhouse.
III.HARDWAREDESIGN
CPandcommunicationsystem
Inthedistributedsystemofdataacquisitionandcontrol,asthemicrocontrolunitislimitedindatastorageandslowincalculatingofcomplexfunctions,soPCisusedandthemaster-slavemoduleisadoptedinthesystem,thatisasystemof,takingPCasthehostandtakingtheSCMsystemslocatedinthesceneasslave.
Inthisdistributedsystem,communicationisthekeyto,theserialportofPCisstandardRS232,ofwhichtransmissiondistanceisinagriculturecontrolcommunicationdistanceisoftensofmetersorseveralkilometers,soRS232/RS485converterisusedtoachievecommunicationbetweenthePCandreduceinvestment,bothconsideringtheuserconvenienceandfriendlyhuman-computerinteraction,low-pricePCofabove486andbelowPIVisadopted;andconsideringtheoperationofconfigurationsoftware,itisrequiredthatmemoryis64Moraboveandharddiskis
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