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沙漠温室是近年来在我国西部沙漠腹地兴起的一项用来发展沙产业和防沙治沙的特色产业。它不仅可以有效起到防沙治沙,改善沙漠环境的作用,而且能够变废为宝大大地推动当地经济的发展。但是目前还没有完全适合沙漠温室的自动化控制系统,沙漠温室仍然采用传统的控制方式,然而将普通温室现有的控制系统应用于沙漠温室存在着各种各样的问题。因此,控制系统的研发是沙漠温室急需要解决的重大课题。
本课题通过对我区现有沙漠温室实际调研,根据其地域分散、控制对象多样、丰富光热的特点,结合国内外现代温室控制技术优点,提出了基于ZigBee的沙漠温室环境因子采集及控制系统方案。该控制系统由嵌入式微控制器、无线传感网络、远程监控管理中心等三部分构成。该系统既可以通过微控制器在温室现场进行近距离控制,也可以通过以太网在远程计算机通过Web浏览器进行远程监控。
嵌入式微控制器硬件部分主要完成SD卡、人机交互、串口通信、以太网RJ-45等接口的设计,嵌入式微控制器软件部分设计主要包括所有接口的初始化、RL-RTX嵌入式操作系统的移植、嵌入式Web服务器的实现及模糊解耦控制算法程序设计等。无线传感网络部分包括协调器、采集和控制节点硬件设计,以及在硬件平台基础上实现无线传感网络的组建及数据的传输等。
最后,通过实验建模的方法给出了温室内温度、湿度、温度变化对湿度的影响、湿度变化对温度的影响的数学模型。通过对温室内空气温湿度耦合关系及温室内执行机构对温湿度的影响进行研究,设计了温湿度模糊解耦控制器,并对耦合模型和解耦算法进行了matlab仿真,仿真结果表明解耦控制器可以消除温湿度之间的耦合关系,能够取得较好的控制精度。