基于PLC的温室自动化灌溉控制系统设计

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我国设施农业发展迅速,温室种植业快速普及的同时也逐渐趋向于现代化。目前,我国大部分地区的温室灌溉管理多采用人工控制模式,缺乏科学的指导和合理有效的监控手段,存在水资源浪费等现象。因此,如何实现温室内自动化灌溉管理,已经成为我们亟需解决的重大问题。为加强温室环境的有效监控,提高灌溉效率,减少水资源的浪费,本文着力于解决温室灌溉系统中数据采集、远程监控和控制决策等一系列问题,并基于现代化农业技术,研究设计温室自动化灌溉控制系统和远程数据监控平台。本文的主要工作包括:(1)为实现温室内各环境参数的实时采集与显示,采用“LoRa+GPRS”的通信技术方案,搭建了无线传感器网络,并对传感器节点、汇聚节点和控制器网关节点分别进行了硬件系统搭建和软件设计。(2)为实现数据的轮询采集,将无线传感器网络中所用传感器分配不同的通讯地址,并对LoRa模块进行了工作模式的设置,将采集数据所用的传感器节点根据平面镶嵌原理进行部署。(3)设计了基于模糊PID算法的灌溉控制器。根据温室系统滞后性和延时性的特点,设计模糊PID控制器,根据实际测量数据确定输入输出量的基本论域,依据温室管理者经验制定模糊规则,不断地调整优化。(4)基于明牛云平台和IE V3触摸屏设计了监控界面,实现了温室管理者对温室环境状况和设备工作状况的实时监控。Web端的监控页面为用户提供了历史数据查询、环境数据报表导出和设备日志查询等功能;手机客户端可以通过应用程序对监控项目进行选择与详细信息查看。(5)针对系统实用性、可靠性等要求,进行了性能测试。实验结果表明,该系统相比较于传统灌溉系统,节水率可达51%,其节水效果明显。
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