食用菌生长环境智能控制系统的研究

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:cookid
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随着食用菌越来越被人们的餐饮习惯所接受,食用菌的日常需求量也逐步增长,传统的小作坊的生产模式已经明显不能满足人们的要求,这也导致我国食用菌产业得到突飞猛进的发展。迅速的发展同样也带来了技术与生产模式的革新,食用菌生产的自动化、集成化与信息化体现了现阶段的发展方向。为了保证食用菌产量与质量的平衡,避免顾此失彼的重产量轻质量等情况发生,对食用菌生长环境的检测与控制就显得尤为重要。针对这一问题,本文研究了一套食用菌生长环境智能控制系统,该系统旨在改善食用菌生长环境,保证食用菌能够在最合适的环境下生长,从而提高食用菌的产量与质量。本论文以飞思卡尔公司的32位单片微机K60作为控制系统的核心单元,并以此芯片作为桥梁,整合了传感器技术、无线通讯技术、信号处理技术等,同时设计了一款便于检测与控制的上位机界面。该系统成本低、能耗小、实用性强,能实时检测环境参数并加以有效控制。本文在前期准备时查阅了大量的相关资料,整理分析之后设计了本系统的控制策略以及软硬件的设计方案。针对培养环境内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照等因素,采用相关的传感器模块加以采集,并将采集到的实时数据通过无线通讯模块发送给上位机,由上位机显示并发送控制指令。系统的核心控制算法采用模糊PID控制技术,通过对采集量与预设量偏差的比对和分析,精确控制相应的调控装置对环境进行调整,使环境参数持续的维持在食用菌生长最佳条件内。在系统实际应用于培养室之前,论文根据实际培养室结构与实际情况建立了一个食用菌生长环境模型,在模型中对控制系统进行了初步的检验与调试,模糊PID控制算法得到了很好的体现。本系统在吉林农业大学菌物研究所培养室进行了实际应用情况的检验,在与培养室现有的成品检测设备进行采集数据的曲线比对后,利用最小二乘法将曲线进行拟合,并将系统采集的温度误差由之前的±0.5℃降为±0.3℃,相对湿度误差由之前的±2.5%降至±1.5%。系统精度得到显著提高。本文所研究的系统在降低硬件成本的同时利用软件优势把系统的响应速度与控制精度提高一个档次,虽然还需改进与提升,但仍然为后续的发展和研究积累了经验,奠定了基础。
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