【正文】 第三章模糊控制算法在溫室控制系統(tǒng)中的應用 22 22 22 22 23 24 24 25 25 26 26第四章總結與展望 27 28 28參考文獻 30第一章緒論溫室環(huán)境控制是一項綜合性工程，它是當代農(nóng)業(yè)生物學、環(huán)境工程、自動控制、計算機網(wǎng)絡、管理科學等多種技術的綜合應用，旨在為作物創(chuàng)造最佳生長條件，避免外界四季變化和惡劣氣候的影響，以達到調節(jié)產(chǎn)期，促進生長發(fā)育，防治病蟲害及提高農(nóng)作物質量、產(chǎn)量、產(chǎn)值等目的。在農(nóng)業(yè)發(fā)達的國家，其現(xiàn)代溫室已基本實現(xiàn)了自動化控制，但這些溫室產(chǎn)品的成本相對較高，如加拿大ARGUS公司，每套溫室控制器的價格在十萬元左右；以色列國家農(nóng)業(yè)中心的一片玻璃試驗溫室，每間的造價高達上百萬美元。國內已有的一些溫室存在技術水平發(fā)展緩慢，管理體系落后等缺點，不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和溫室自動化控制發(fā)展的要求。蘇州大學機電工程學院與宿遷市日昌升園藝有限公司聯(lián)合建立了“蘇州大學——日昌升智能溫室工程技術與設備研究中心”。本課題在上述實際項目背景下，旨在探尋溫室環(huán)境的自動控制方案與實現(xiàn)形式，開發(fā)出適合企業(yè)實際生產(chǎn)需要的溫室環(huán)境自動控制系統(tǒng)力圖以合理有效的控制方案獲得較為精確的控制效果，創(chuàng)造一個良好的人工氣象環(huán)境，以消對作物生長不利的環(huán)境因素來促進作物生長，最終實現(xiàn)學?？蒲信c企業(yè)生產(chǎn)的有機結合，并推動我國自主研發(fā)型溫室系統(tǒng)的發(fā)展進程。本文的總體目標是設計并實現(xiàn)一個數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的溫室控制系統(tǒng)。（2）借鑒目前在工業(yè)控制領域中發(fā)展迅速的現(xiàn)場總線模型，組建由多個溫室組成的溫室群分布式控制系統(tǒng)。（4）利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡構建溫室灌溉系統(tǒng)控制方案模型，從理論和仿真實驗角度驗證其合理性。本文的研究對象是新型的智能化日光溫室，針對溫室栽培生產(chǎn)的特殊性，設計出基于現(xiàn)場總線思想的分布式溫室智能控制系統(tǒng)，在現(xiàn)階段的技術條件下很好的滿足溫室環(huán)境控制的需要。溫室是具有鮮明使用功能的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性建筑，其主體是建筑工程問題，設計建造必須按照建筑相關的標準、規(guī)程進行，而主體結構構件的制作又類同于機械加工產(chǎn)品。本小節(jié)介紹的內容主要涉及溫室建筑和機械方面的內容，并非本文研究重點，但又必不可少，因此作扼要介紹。立柱采用雙面熱鍍鋅矩型鋼管10060，橫梁采用熱鍍鋅復合式焊接橫梁（熱鍍鋅）40402mm，設有落水管實施內排水。（2）覆蓋材料目前我國溫室所使用的覆蓋材料大體分為薄膜、PC板材、單層浮法玻璃三類。中空玻璃具有良好的保溫效果（㎡K），透光率可達80%，采用專用的鋁條密封，內置干燥劑，可防止中空層形成水汽，并具有較好的隔聲效果，外觀大方，價格與雙層PC中空板相當，適宜于種植蘭花這一類高檔花卉。作物的生長發(fā)育除決定于其自身的遺傳特性外，環(huán)境因子也是一個重要方面。各個環(huán)境因子之間不是孤立，而是相互聯(lián)系、相互制約的，環(huán)境中一個因子變化會引起其他因子不同程度的變化。溫室是用來改善植物的生長環(huán)境，避免外界四季變化和惡劣氣候對作物生長的不利影響，為植物生長創(chuàng)造適宜的條件。通過傳感器檢測溫室中的環(huán)境參數(shù)，經(jīng)變送轉換為標準電流信號（4～20mA）后送入S7200的模擬量輸入模塊EM231，PLC通過模糊控制算法進行分析處理，輸出開關量，通過驅動電路控制風機、微霧、遮陽等多種執(zhí)行機構。系統(tǒng)硬件選型是溫室環(huán)境控制的首要步驟與關鍵環(huán)節(jié)，可供選擇的設備型號較多，選擇余地較大，故選型時應從溫室控制的實際情況以及所要求的控制功能、控制方式、資金情況等方面加以慎重考慮。 HMD40型溫/濕度傳感變送器實物圖該傳感器的主要性能指標如下：① 溫度檢測范圍：10～60℃；測量精度：177。%RH③工作電壓：10～28V DC④輸出信號：4～20mA（1）外遮陽系統(tǒng)我國大部分地區(qū)夏季炎熱，光照充足，應在溫室頂部安裝外遮陽系統(tǒng)，利用遮陽網(wǎng)直接把部分太陽能阻擋在室外，可根據(jù)室內植物的要求選擇合適的遮陽率，一般選用50%～70%的遮陽率，利用外遮陽系統(tǒng)，可使室內溫度降低3～5℃。其中減速電機處于整個溫室的中心，電機的輸出軸中心線與拉幕梁下表面之間的距離約200mm，驅動線之間的間距≤3000mm，換向輪則布置在溫室的兩端。減速電機選用荷蘭DE GIER公司的GW30型號減速電機，其轉速為30rpm，每跨3個尖頂，共2跨的溫室而言，若配置雙面連續(xù)開窗，按傳統(tǒng)連續(xù)開窗方式需12臺減速電13機，而采用扭矩分配連續(xù)開窗系統(tǒng)，則只需2臺荷蘭DE GIER公司的減速電機，大大降低了開窗機構的建造成本，此外，系統(tǒng)總功率的減少，使用過程更省電。（4）環(huán)流風機常用的環(huán)流通風是在溫室內以一定規(guī)則布置一定數(shù)量的環(huán)流風機，當風機開啟時，室內的空氣將在其作用下形成有序的流動，保證室內氣候的均勻和穩(wěn)定，并起到通風降溫的作用。環(huán)流風機選用青州市三和溫控設備廠的產(chǎn)品，其中，電機采用性能卓越的“海爾”三防專用電機，經(jīng)過“海爾”實驗室360小時破環(huán)性試驗；外殼采用先進的整體集流器設計，國際先進的節(jié)能技術及熱自動保護系統(tǒng)，輕型鋁板沖壓扇葉，具有大角度，風量大，低噪音等特點。風機抽風時將經(jīng)過濕簾降溫的冷空氣源源不斷的引入室內，從而達到降溫效果。（6）燃油熱風機加熱系統(tǒng)系統(tǒng)選用北京盛芳園科技有限公司KR80100型燃油熱風機，額定發(fā)熱量為92880kcal/h，經(jīng)測算，能滿足供熱面積在600㎡左右的溫室。風機采用FZL型軸流風機，風量大，風壓高，噪聲低，可采用風管送風，熱風傳輸距離長，采暖區(qū)溫度更均勻。燃燒器采用世界品牌意大利RIELLO公司的產(chǎn)品，燃燒效率高達98～100%，環(huán)保節(jié)能設有火焰探測裝置，燃燒安全可靠。（7）微霧加濕機選用北京瀚寧空氣技術有限公司生產(chǎn)的高壓微霧加濕機，該產(chǎn)品將精濾的自來水加壓至7MPa，再通過高壓水管傳送到噴嘴，經(jīng)超微細的噴頭霧化后以3～10微米的微霧噴射到整個空間，使溫室達到增濕的效果。一臺FCB3微霧加濕器的加濕量為60～300kg/h，可滿足加濕面積在600㎡左右溫室的需要。環(huán)流風機、熱風機、濕簾風機、濕簾水泵、微霧加濕機、補光燈則屬于開/關設備。KM1～KM13為交流接觸器的主觸頭，用其實現(xiàn)電機的正反轉、停止以及風機等開/關設備的啟?？刂??？刂乒裆吓溆惺謩?自動的切換開關，手動功能用于系統(tǒng)中部