传感器在智能温室控制中的应用毕业设计论文.docx

传感器在智能温室控制中的应用毕业设计论文.docx

《传感器在智能温室控制中的应用毕业设计论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感器在智能温室控制中的应用毕业设计论文.docx（36页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

传感器在智能温室控制中的应用毕业设计论文

学生毕业设计（论文）报告

设计（论文）题目：

传感器在智能温室控制中的应用

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

毕业设计（论文）任务书

专业机电一体化班级机电082姓名李进

一、课题名称：

传感器在智能温室控制中的应用

二、课题应达到的要求：

1．传感器技术介绍

2．传感器在智能温室控制中的应用现状

3．传感器在智能温室控制中应用的发展前景

三、主要工作内容：

1．通过网络和图书馆等渠道查阅资料，了解机电一体化技术

2．分析传感器在智能温室控制中的应用现状

3．展望传感器在智能温室控制中应用的发展前景

四、主要参考文献：

1．章浩,张西良,周士冲.机电一体化技术的发展与应用[J].农机化研究,2006（7）

2．梁俊彦,李玉翔.机电一体化技术的发展及应用[J].科技资讯,2007（9）

3.孙程光.基于智能温室的多参数环境监测系统的研究与设计[D].河北工业大学.2006

4.范薇薇.基于无线传感器网络的温室控制系统研究[D].沈阳工业大学.2010（01）

5.王建.用于设施农业的智能传感器网络化模块设计与实现[D].浙江大学.2006

6.王国美.温室自动控制系统的设计[D].西北农林科技大学.2001（05）

学生（签名）年月日

指导教师（签名）年月日

教研室主任（签名）年月日

系主任（签名）年月日

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目

传感器在智能温室控制中的应用

一、选题的背景和意义：

智能化温室可向人们提供健康、营养、无公害、无污染的有机食品。

改变果蔬生产结构，大大提升了产品质量。

可实现全年高产、稳产，经济效益好。

利用传感器可准确采集温室内室温、地温、湿度、土壤含水量、溶液浓度、二氧化碳浓度、风向、风速以及作物生长状况等参数，将室内温、光、水、肥、气等诸多因素综合，根据用户的要求，直接协调到最佳状态，可节能15％～50%，并有节水、节肥、节药的效果。

传感器在智能温室控制中的应用可使农业从传统型向以优质、高效、高产为目的的现代化农业转化。

二、课题研究的主要内容：

1．分析我国传感器在智能温室控制中的应用现状

2．传感器国内外相关技术发展概况国内外温室测控技术

3．作物生长发育与环境参数（温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤、水分等环境因子）

4．智能传感器网络化

5．几种传感器的具体应用实例

6．传感器在智能温室控制中应用存在的问题、解决方法以及展望

三、主要研究（设计）方法论述：

本课题主要是在所掌握的关于传感器的基础之上，通过大量的资料了解传感器的结构及相关专业知识，并了解其现状及发展趋势。

首先分析现在传感器在农业上应用的发展情况，相比较原始耕作的优劣。

而后通过网上了解当前传感器在农业上的应用的发展趋势，调查目前投入的最新技术。

四、设计（论文）进度安排：

时间（迄止日期）

工作内容

8.1～8.2

选题，熟悉课题，明确任务要求，查找、收集、分析资料。

8.3～8.5

完成开题报告，并提交指导老师。

8.6～8.9

阐述机传感器在智能温室控制中的应用的发展历程以及发展趋势。

8.10～8.13

对农业发展现状和趋势提出实际需求

8.14～8.17

以生产实际需求为目标将传感器技术应用到智能温室中

8.18～8.21

展望传感器在智能温室控制中的应用

8.22～8.25

总结并整理所有资料，规范论文格式

8.26～8.27

在指导老师的帮助下进行修改，进一步完善初稿。

8.28～8.30

翔实相关论点、论据，准备毕业设计的答辩。

五、指导教师意见：

　　　　　　　　　　　　指导教师签名：

年月日

六、系部意见：

　　　　　　　　　　　系主任签名：

年月日

传感器在智能温室中的应用

传感器在智能温室控制中的应用

摘要

智能温室作为新的农作物种植技术，己突破了传统农作物种植受地域、自然环境、气候等诸多因素的限制，对农业生产有重大意义。

而智能温室的监控系统是实现其生产自动化、高效化最关键、最重要的环节。

就农作物的生长环境而言，温度、湿度、光照、CO2,土壤PH值等是其最基本的因子。

作为监控系统必须能够实现对以上因子的数据采集与分析处理，以便进行相应的控制，使智能温室为农作物的生长提供一个良好的环境。

因此，研制能够同时测量温室环境中的空气温度、湿度和光照等环境因子，并能实现远程监控的高性能多参数环境监测系统，可满足现代智能温室的需要。

本文综合应用了现代传感器相关知识，研究设计了基于智能温室的多参数环境监测系统，实现了以下功能:

可对温室中多路空气温度、空气湿度、光照度等参数进行数据采集、数据处理和显示，并通过数据传输设备实现远程监控。

处理数据准确，结构简单，工作性能稳定。

系统移植性强，只需改变前端测量用的传感器类型，可在此基础上修改为其它非电量参数的监测系统。

关键词:

智能温室，环境监测，传感器

Abstract:

Asanewcropplantingtechnology,greenhousehasbrokenthetraditionalcropplantingrestrictedinregion,naturalenvironment,weatherandsomanyfactors,playsanimportantroleintheagriculture.Themeasurecontrolsystemofgreenhouseisthemostpivotalandimportantpartinachievingproducingautomationandhighefficiency.Temperature,humidity,light,CO2,andPHofsoilarethemostessentialfactorsinthegrowthenvironmentofthecrop.Measureandcontrolsystemcanimplementscollectingandprocessingdataoftheabovefactors,inordertocontrolandmakeagoodenvironmentforthegrowthofthecrop.Therefore,researchinganddesigningakindofmultiparameterenvironmentalmonitoringsystemthatcanmeasuretemperature,humidityandlightinthegreenhousehaswideapplicationinagriculture.

Moderntechnologyofsensorcircuitsisusedinthistext.Amultiparameterenvironmentalmonitorsystembasedonintelligentgreenhouseisdesigned,thefunctionofitinclude:

Itcancollects,measuresanddisplaystheaccuratedataofmultichannelairtemperature,airhumidityandlight.Thesystemworksstably.Thestructureofitissimple.

Thesystemcanbeusedinothernon-electricityparametermeasuresystem,onlyneedtochangethesensors.

KEYWORDS:

intelligentgreenhouse,environmentalmonitoring,sensor.

第一章绪论

1.1课题研究的背景和意义

随着社会经济的发展，设施农业作为农业可持续发展的一个重要途径，已经越来越受到世界各国的重视。

而设施农业中温室工程的建设与发展是都市型现代农业发展的重要组成部分，是设施农业发展的高级阶段。

温室生产突破了传统农业模式，避免了农作物种植受地域、自然环境、气候等诸因素的限制，从而成为一种新的农作物种植技术，对农业的发展具有重要意义。

近些年来，智能温室的研究已经成为我国科学技术人员的一个重要课题。

温室工程是以综合国力的强盛为背景，以农用工业的发展为基础，以生物技术、工程技术、信息技术的发展为依托的高新技术产业。

自20世纪70年代以来，我国温室生产己经有了很大的进步，但这些温室是在充分利用高产栽培技术和屏障技术的基础上发展起来的，其收入很难再有大的提高。

要改变这种状况，将现代电子技术等引入农业温室，实现对温室的环境监控，是最有效的途径之一。

温室现代化主要体现在对温室内环境的监控上，环境控制是农业现代化的重要标志，因此对温室环境进行自动检测，进而实行自动控制是非常必要的。

温室是一个集结构、机电、生物与环境为一体的综合系统。

一个现代化的温室由下列部分组成:

温室框架结构、覆盖材料、通风系统、灌溉施肥系统、室内喷雾、遮阳/m温系统、加热系统、计算机控制系统和必要的生产机具等川。

这些组件在软、硬件各方面相互配合的优劣决定系统的成败。

其中传感器是温室生产中重要的一环。

温室中的环境由多个因子组成，诸如温度、空气相对湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤水分等是其中较为重要的几个。

环境控制就是根据外界环境的温度、湿度、二氧化碳含量、光照等，运用一定的工程措施来改善不适合作物生长的环境条件，创造出最适合作物生长的微气候条件。

完整的环境控制系统包括控制器、传感器和执行机构，最简单的控制系统由单控制器+单传感器+执行机构组成。

因此，传感器的合理利用对智能温室起着决定性作用。

1.2本课题研究的主要内容

温室作为设施农业的一个方面,其环境检测与控制系统利用自动化、机械化和微电子智能化高新技术,使温室内温度、湿度、光照、水分、营养和CO2浓度等环境参数自动调控到作物生长所需的最佳状态值,实现生产作业高度自动化和机械化。

由于系统中需要处理不同类型和性质的对象,所以信息获取手段是最关键的技术。

而传感器作为获取信息环节,作用至关重要,其性能指标是制约温室环境监测与控制系统的关键性因素。

本文就我国传感器在智能温室控制中的应用现状、传感器国内外相关技术发展概况,综合国内外温室测控技术，分析了传感器在智能温室中的应用。

列举了几种作物生长发育与环境的主要参数（温度、湿度、光照、CO2浓度）。

其中,主要从作物生长发育与主要环境参数C:

\work\wincode\data\396577362\温室自动控制系统的设计.nh（温度、湿度、光照、CO2浓度、土壤、水分等环境因子）间的密切关联分析，进而列举出温度、湿度、光照、CO2浓度等主要传感器在智能温室中的应用。

就传感器及生产实际操作中存在的问题，提出解决方法，并就传感器在智能温室中的应用进行展望。

第二章我国传感器在智能温室控制中的应用现状

2.1国内外温室控制技术现状及发展趋势

温室环境控制技术决定现代温室优劣的重要因数之一，它随着自动检测技术、过程控制技术、通讯技术、计算机技术的发展而发展起来的。

温室通过无线传感器网络将温室有关的环境参数的数值（温度、湿度、光照等）采集到计算机并按一定的控制规则驱动执行机构（如天窗、风机、湿帘等），以达到人工控制温室环境的目的。

2.1.1国外温室控制技术发展

在温室技术上，荷兰、美国、以色列处于国际领先地位。

荷兰是设施农业最发达的国家，从20世纪80年起就全面开发温室自动控制技术，并研发了形形色色的控制软件。

至2009年底，荷兰拥有温室约为1.47万hm2，其中使用计算机进行栽培的约占85%。

美国针对温室内光照、温度、湿度等的特点，研发了计算机温室管理系统，利用其对温室进行自动调控。

此外，美国还研发了全球定位系统、电脑和遥感遥测等高新技术应用于温室生产。

以色列由于其干旱的沙漠气候，首先对水系统进行研究，其应用于温室的节水灌溉技术已经达到国际先进水平。

通过安装传感器安装于作物附近用来检测水、肥的状况，利用中心计算机对田间的控制器进行遥控灌溉和施肥，使水肥的利用率达到80%-90%。

.

2.1.2国内温室控制技术发展

我国对温室技术的研究开始于20世纪70年代起，研究人员吸收国外的先进技术并与我国国情相结合，对温室控制技术不断地创新。

80年起，计算机就开始应用于我国温室控制领域。

90年代初期，温室控制与管理系统在中国农业科学院农业气象研究所和蔬菜花卉研究所被研发，并研发了其控制软件。

90年代中期，江苏理工大学毛罕平等研制开发了温室软硬件控制系统，能对温室内温度、湿度等环境因子进行自动调控，是国内温室控制系统的经典之作。

“九五”期间，为了提高计算机在温室中应用的利用率，国家科技攻关项目和国家自然科学基金的增设了实施农业研究项目，其中“智能型连栋塑料温室结构及调控设施的优化设计及实施”的专题直接在国家重大科技产业工程“工厂化高效农业示范工程”中被设置。

“十五”期间，我国启动了“温室环境智能控制关键技术研究与开发”课题。

此外，国家“863”计划包含温室自动控制系统，信息采集系统等。

我国温室控制技术虽然发展历史悠久，并也创造出很多科技成果，但由于我国国土辽阔，地区贫富差异不均，导致大部分温室仍然靠人工手动管理。

这不仅使在生产中误差量较大，而且产出率低，影响经济效应。

可见发展设施农业是提高我国农业经济的基础，大力发展温室控制技术是提高设施农业的关键之一。

2.1.3温室环境测控技术的发展趋势

“工业—科技一信息”是当今世界先进工业国家的转变趋势。

现代温室自动化发展的目标是“以高新技术为核心，以信息电子化为手段，提高工农业产品附加值”。

当今温室应用的自动化控制系统正向着分布式、网络化、智能化、无线通讯化的方向发展。

（1）分布式

分布式系统是建立在网络之上的软件系统。

正是因为软件的特性，所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性。

因此，网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件（特别是操作系统），而不是硬件。

考虑到国内经济承受能力、对可靠性的要求以及具体的使用环境（温室环境电气干扰较小），在温室环境控制系统中，各个温室的控制功能一般由ARM（子处理器）完成。

分布式控制方式具有高可靠性、开放性、灵活性、易于维护、协调性、控制功能齐全等优点，因此它将在现在和以后很长一个时期广泛应用于温室环境控制系统中。

（2）网络化

网络化是指将原来的散落的工作状态，落后的单机技术，通过联网，断口通信等技术改良，成为具有高效能传输，高资源共享，高技术支持的新的技术和设备状态。

它是90年代最具活力、发展速度最快的高新技术。

把网络技术应用于农业，能及时解决农业发展中的技术问题。

随着设施农业的规模化和产业化程度的不断提高，网络通讯技术会在温室控制与管理中得到广泛的应用。

从微观上看，现有的总线技术及串口通讯技术可以被网络技术所代替。

从宏观上看，随着网络通讯技术的发展，地区之间甚至跨国之间可以通过互联网技术，进行远程控制或诊断。

我国幅员辽阔气候复杂，种植模式多样，利用现代化网络技术进行在线服务具有广阔的应用前景。

（3）智能化

智能化农业即利用智能化家业信息技术来指导农业生产。

以农业专家系统为代表，它是一种拥有高层次、多方面农业专家知识、并能模仿人类的推理过程，在计算机上以形象、直观的方式向使用者提供各种农业问题决策咨询服务的实用软件系统。

智能化温室是基于农业科技与计算机自动控制技术于一体的新型农业，它是现代农业科技向产业转化的物质基础。

栽培者通过使用计算机管理系统对温室内温湿度等环境因子进行自动检测，并实时存储，同时通过控制算法对环境因子进行调节，驱动执行机构，为作物生长创造一个良好的生长环境。

目前PID控制，模糊控制等人工智能技术在温室控制中得到重视并逐步发展。

（4）无线通讯技术

随着温室技术的不断发展，温室面积逐渐扩大，且温室作物对温室环境要求越来越高。

所以在容积大的温室系统中，各测控点分布范围广、数量多、距离远，因此铺设电缆难度大，布线困难。

采用无线通讯技术在温室控制系统中运用有着非常现实的意义。

传感器之间通过无线传输协议，不但提高了温室作物的测量精度，而且布线少，方便，美观。

目前在各种无线通讯技术中，GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。

短距离无线通信中，基于Zigbee技术的无线传感器网络，也开始受到广泛的关注。

2.2传感器的现状及其发展趋势

1微型化（Micro）

为了能够与信息时代信息量激增、要求捕获和处理信息的能力日益增强的技术发展趋势保持一致，对于传感器性能指标（包括精确性、可靠性、灵敏性等）的要求越来越严格；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式；而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代；后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。

就当前技术发展现状来看，微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响；目前开发并进入实用阶段的微型传感器已可以用来测量各种物理量、化学量和生物量，如位移、速度/加速度、压力、应力、应变、声、光、电、磁、热、PH值、离子浓度及生物分子浓度等。

2智