温室环境云控制系统设计与控制方法研究

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近年来,随着国家对农业种植的重视,出现了多种温室环境监控系统方案,但是在控制上基本采用本地控制的方式。这种控制方式存在着算法不能复杂、更换程序不灵活等诸多问题;同时,其本地控制方案通常采用常规的控制方法如阈值控制、PID控制等,不能满足温室环境多变量、区间控制等特性的要求。本文针对上述系统存在的问题,提出了以云控制器为核心的温室环境控制系统,并对更为适合温室环境的控制方法进行了研究与实现。
  首先,本文针对当前存在的温室环境监控系统进行了分析,针对本地控制系统存在的问题,进行本文系统的功能需求,设计了基于HTTP通讯以及MVC功能接口的云服务器端、现场端以及web前端的系统框架,同时确立了各端应该完成的功能与流程。
  然后,本文对整个系统进行了具体的实现。首先是现场的设备端,由于现场的设备端能够完成独立且分散的采集和控制,因此每个设备都应具有上传功能,通过WIFI无线网络,将各设备连入路由器中,通过路由器与服务器进行信息交互;其次是服务器端,该端包括三个部分,分别是数据库、管理软件和算法库,该部分主要用于对现场端传回的环境参数进行计算与记录,并供web端进行历史数据的查看;最后将该系统放入实际的温室环境进行了运行,并取得了可行的控制效果。
  最后,本文针对温室环境环境参数变化缓慢的特性,提出了基于动态矩阵的区间控制方法,通过在控制算法中引入约束变量的方法,实现了可单边调节的区间控制;在此基础上,构建了基于云计算的实时网络控制仿真平台,平台将控制算法置于云服务器端,温室环境模型置于仿真机中,从而构成基于网络的闭环实时控制系统,进行实时的仿真研究,仿真结果证明了所提出区间控制方法的可行性和有效性。
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