基于模糊控制的西瓜温室远程监控系统的研究

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基于模糊控制算法的温室变温管理系统

要求不同的温度条件。这就对温室的环境控制尤其是温度控制提出了新的要求。
表１几种作物生育期适宜温度
Ｔ．１Ｓｅａｌａｂｅｖｒｃｒｐｓｕｉａｌｔｍｐｒａｕｒａｔｏｓｔｂｅｅｅｔｅｇｒｗｔｓａｏｈｔｇｅ
维普资讯
２００８年５月
农机化研究
第５期
基于模糊控制算法的温室变温管理系统
于海业，于立娟，陈丽梅
（林大学ａ生物与农业工程学院；ｂ机械科学与工程学院，长春１０２吉．．３０５）摘要：针对传统温室恒温管理成本较高的问题，提出了一种基于模糊控制算法的温室分季节、分时段的变温管理的控制方法。在对温室内的环境温度实时监控的基础上，根据作物生理活动的昼夜变化及其对温度条件的反应，进行温室内温度的调节，以促进光合作用，抑制呼吸消耗，加速营养物质的运输和积累，达到增产降耗的目的。该系统能够很好地适应北方温室科学生产和自动化管理的要求，具有很好的实用价
基于作物的这种规律性的变化，温室的变温管
理一般把一天分为午前、午后、前半夜和后半夜４个时段来进行温度调节。温室变温管理时间段，如

具有成熟度无损检测功能的8424型西瓜大棚控制系统

321　概述1.1　基本概念早佳8424西瓜，简称8424，从20世纪80年代推广至今在上海及江浙等地极受欢迎，是当代市场和农业产业中的主要瓜种。

8424在全国范围内屡屡获奖，在全国南方西瓜早熟品种评比中获一等奖、上海市优质西瓜展中获一等奖、中国农业博览会上获得金奖，因此研究针对该种西瓜的种植策略迫在眉睫。

温室技术对于当代西瓜种植是必不可少的，也是具有决定性意义的。

目前，大多数农村地区虽然采用了温室种植，但还处于较为粗糙的初级保温阶段，并未实现自动控制，且即使是采用可实时控制系统也不能提前预测，使得西瓜生产者不能根据情况提前做出准备。

人们从互联网上采集当天与未来几天的温湿度情况来进行处理。

在西瓜种植过程中，温湿度是两大基本要素。

在西瓜不同的生长时期有不同的温湿度要求。

适宜气象条件情况：8424品种在25℃～28℃之间生长快。

并且要求土壤有充足水分供给，相对湿度要求在80%附近，因此可按照该要求控制大棚相应的温湿度。

而在不利气象条件下：温度＜20℃时同化作用缓慢，＜15℃或＞40℃时影响同化作用。

土壤相对湿度＜80%时开始偏旱，＜75%时开始抗旱，＜50%时严重干旱。

土壤相对湿度＞95%，水、气关系失调，根系缺氧。

干旱时，果实不能正常成熟，含糖量低、品质恶劣。

另外，由于西瓜种植中可能出现过熟或不熟的情况，还应对西瓜进行无损成熟度测量，对其成熟度进行理论判断，以免错过最佳的收割时间。

成熟度与西瓜固有频率和质量相关，根据查阅资料得到算法，可以进行无损测量。

1.2　研究目的与内容由于当代大多大棚未实现自动化控制，更加没有预测性自动化控制，给作物生产者带来了很大的负担。

他们面对突如其来的天气变化会表现得措手不及。

而西瓜的种植非常依赖大棚系统，并对温湿度有较高的要求，因此研发一套能够获得多日温湿度信息并根据多日信息进行智能自动控制的西瓜大棚系统迫在眉睫。

另外西瓜成熟度的判断对于西瓜种植也非常重要，过熟和不熟将会对于经济效益产生重大的打击，因此无损测量西瓜成熟度也是当代浅谈具有成熟度无损检测功能的 8424型西瓜大棚控制系统耿　同（浙江大学，浙江杭州 310007）摘要：文章叙述了利用互联网络采集连续4天的温湿度信息对8424型西瓜大棚进行有利于西瓜生长的有预见性的自动控制，同时提供对西瓜的手动无损成熟度测量服务，利于SOCKET 进行从网络采集数据的编程，以ARM9开发平台支持对全国所有省会、直辖市的选择，对8424型西瓜大棚的温湿度进行自动控制。

基于模糊控制的智能温室系统

１系统硬件结构
本控制系统是由１台ＩＭ工业控制计算机为上位机，Ｂ３台（以更多台）Ｃ５单片机作为下位机组成的温室群集散控制可ＭＳ２１系统。下位机１完成整个温室群营养液配制和供应，下位机２和３分别实现对温室１和温室２的环境参数的测控。下位机把传感器采集的有关参量如温度、湿度、０Ｃ２浓度、光照度、营养液浓度（ｃ和酸碱度（Ｈ等转换为数字信号，把这些数据暂存起Ｅ）ｐ）并来，然后与给定值进行比较，经一定的控制算法后，出相应的给控制信号进行调控，同时经过串行通信接口将数据送至上位机。上位机主要完成数据管理、智能决策、历史资料统计分析，并对数据进行显示、编辑、存储、打印输出。．Ｐｃ机的串行通信接口为Ｒ２２但Ｒ２２采用非平衡方式Ｓ３。Ｓ３传输数据，传输距离短、速度慢、抗干扰能力差，不适合于分散的
的模糊集。
令实时采样所得到的实际误差量ｅ、ｃ误差变化ｅ分别与量ｃ化因子ＫｌＫ和２相乘并取整，得到量化的等级，根据模糊变量Ｅ
和ＥＣ的赋值表如，用最大隶属度法，采求得量化等级所对应的多栋温室中的单片机与主机之间远距离通信。而Ｒ４２用平模糊子集，Ｓ２采结合模糊控制规则表，出控制量的模糊子集；求根据衡传输方式，传输距离长、抗干扰能力强。因此本控制系统采用模糊变量ｕ的赋值表，再用最大隶属度法，出此刻控制量模糊得Ｒ４２口。要实现单片机和ＰＳ２接Ｃ机的通信，就必须进行Ｒ２２子集所对应的量化等级，Ｓ３／这就是控制系统的一步模糊控制。Ｒ４２Ｓ２信号电平转换。我们将通信接口制成一块符合Ｐｃ总线标温室环境是一个多变量，多耦合，非线性，大滞后的复杂动淮的通信卡，将其插入计算机的总线即可。态系统，难建立精确的数学模型。很因此，本系统采用模糊控制，并利用模糊控制器本身的解耦特点，在控制器结构上实现解耦，２系统软件结构系统软件包括上位机软件和下位机软件，上位机软件采用即将一个多输入多输出的模糊控制器分解成若干个多输人单输对单个模糊控制器来说，根据实验结果和经验Ｖｓａｃｉｌ＃编写，ｕ下位机软件采用ＭＣ２１Ｓ５汇编语言编写，固化出的模糊控制器。总结出模糊控制规则，再经模糊推理得到模糊控制表，将该控制在其程序存储器中。在实际控制中，单片机根据模糊化后的输入变系统软件本着方便用户的原则，采用人机交互方式，采用下表存人单片机中。直接查控制表以获得控制量的模糊值，再经反模糊化后作拉式菜单，弹出式窗口，热键操作，错误屏蔽等技术，大限度方量值，最便用户操作。系统软件主要由７大模块组成，即实时监测模块、为输出去控制被控量。智能决策模块、系统参数设定模块、控制参数设定模块、数据处理模块、帮助文件模块和文件管理模块。主模块主要完成多任务系统的管理功能，该窗口利用菜单进行任务选择，使操作人员对整个管理系统一目了然。实时监测模块可分别以表格和动态曲线的形式同时显示两栋温室的温度、湿度、０Ｃ２浓度、光照度、营养液浓度等参数，完成温室环境

温室远程监控系统为大棚西瓜种植提供便利

温室远程监控系统为大棚西瓜种植提供便利对于温室中的瓜果蔬菜来说，温室中的温度湿度、土壤温度、土壤水分、光照强度、二氧化碳浓度等环境参数对它们的影响很大，因此在温室作物的培育中，对于环境参数的的控制显得格外重要。

随着信息化技术的发展，温室远程监控系统已经开始运用到了温室的生产中。

大力发展设施农业生产是实现农业可持续发展的一个重要途径，而随着近年来控制技术和信息化技术的飞速发展，设施农业装备实现智能化、精准化、信息化已经成为了可能，我们知道以往的温室大棚是进行手工操作的，对于设备的开启关闭都是需要人工去完成，非常不方便。

但是如果能够有温室远程监控系统这样的一套自动化系统来自动调控的话，那么就能改变植物生长的自然环境，创造适合植物最佳的生长条件，避免外界恶劣的气候，达到调节产期、促进生长发育、防治病虫害的目的，同时收获优质高产的果蔬、促农增收。

通过在西瓜种植中应用温室远程监控系统，32座拱棚均实现了智能终端控制自动化管理，在种植期间，使用手机就能远程查看温室监测参数，实时管控园区内日光温室。

结果发现，温室远程监控系统的科学管理，不仅节省了拱棚西瓜管理中30%的用工成本，而且经济效益也提高了20%，为西瓜种植基地提供了强大的科技支撑。

而基于RFID技术的温室大棚环境监控系统，能够24小时自动采集西瓜种植当前环境信息，并采用主动方式发送采集到的数据，数据经无线传感网络传递至中心控制平台。

通过这种以数据为中心的网络，管理人员可以随时查询种植西瓜的各温室大棚以及大棚内各个节点当前环境信息，具有高度的实时性和精确度。

标签发射信号时间间隔可根据用户实际要求调节，整个过程无需人为干预。

而且工作人员还可以通过系统中心监控平台对采集标签采集的数据进行分析与处理，通过事先设定的阀值范围，系统可以自动启动与调节风机、卷帘机、空调、光照、灌溉等设备，为西瓜提供一个最适宜的生长环境。

而随着温室远程监控系统的日趋完善，利用它来自动温控卷帘等已经不再是问题，而更重要的意义在于，通过温室远程监控系统在西瓜示范基地中的应用，我们不仅可以看到自动化监测控制技术所带来的巨大经济效益，而且为温室远程监控系统在各地区日光温室中的推广应用提供了支持，最终达到降低管理成本、提升生产效益的目的。

温室大棚智能监控系统研究专业技术方案

温室大棚智能监控系统的研究方案我国是一农业大国，农业是国家的重要经济命脉。

提高单位面积的作物的产量、生产优质农产品是现阶段农业发展的迫切要求，而温室大棚是实现高产、优质农业的一个重要的组成部分。

温室大棚是一种可以改变植物生长环境，根据作物生的最佳生长条件，调节温室气候使之一年四季满足植物生长需要，不受气候和土壤条件的影响，能够避免外界四变化和恶劣气候对其影响的场所，并且能在有限的土地上周年地生产各种不同的蔬菜、鲜花等反季节作物的一种温室设施。

温室生产以达到调节作物生长过程中的产期，促进在不同时期作物的发育提高作物品质、产量等为目的。

温室棚依照不同的屋架、采光材料又可分为很多种类，如玻璃温室、塑料温室等。

温室结构的建造标准是既能密封保温，便于通风降温。

但是作物要想现高产、优质、仅仅靠温室保温是不行的，需要对农作物的生长环境进行多方位多的精确采集和实时的控制。

目前国家提出要狠抓农业科技革命的新型农业道路，实施数字化精准农业温室大棚是现代农业发展改革的一大措施。

数字化精准农业温室大棚技术是从生产理念、经营主体、农业装备、先进科技成果转化、提高农业生产力等方面进行农业的改革，应用先进的技术调控差异，科学利用资源，采用信息化经营管理和组织方式进行农业生产，实现农业生产的目标管理。

与普通的温室大棚相比，数字化精准农业温室大棚不仅能够种植优质高产反季作物而且将电子、计算机、通信和自动控制等信息技术引入到本领域中，朝着精细农业、数字农业的方向发展。

数字化精准农业温室大棚系统，可以定量获取和分析农业环境的多种参数 ,实现对环境的多点检测，其检测目标可以是温度、湿度、光照、振动、压力、水/土壤/空气成分等，能对大棚内个环境参数达到良好的检测，进而协调控制大棚内的环境参数，使大棚内的环境条件能够适宜作物的成长。

对温室大棚内的内的环境因子进行多点多参数的采集，一般需要在土壤中铺设大量的线缆，使得对作物的耕作造成了一定的困难，采用无线的方式进行数据的采集可以解决上述问题；根据所采集的数据，需对温室大棚的环境进行良好的控制，有效地控制大棚内作物在生长过程中需要的水分、通风以及温度等，高度有效地利用各种资源以求得到最大的产出。

模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用

模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用作者：杨晶王铁滨孙珊珊初秀娟满树良来源：《软件工程师》2013年第07期1 引言我国农业正处于从传统到优质、高效、高产的现代化农业转化的初期。

温室大棚作为现代化农业的重要产物，已经得到了广泛的应用。

而现代化的农业生产是离不开环境控制的，温室大棚是北方的一些地区在近些年发展起来的生产设施，主要用于调节温湿度、CO2气体浓度和光照等环境因素，使农作物拥有最佳的生长环境。

目前，我国的大多数温室控温设备都是比较简陋的，环境仍然是靠人工经验来进行控制管理，已严重的影响了农业的稳定快速发展。

因此，我们迫切的需要设计出一种高效益、低成本的温室大棚温度控制系统。

温室大棚对温度的控制是—个较为复杂的系统，具有实时变化性强、非线性、随机干扰较大、过程机理错综复杂等特点，所以难以去建立一个精确的数学模型，采用传统的控制方法、控制理论，其控制效果都不是很好[1]。

这种情况下，模糊控制就显得意义重大，因为模糊控制是不需要预先建立一个精确的数学模型的，根据实际数据并参考操作人员的经验，就可以进行实时的控制，将其应用在温室大棚温度控制系统中正适合。

2 系统设计所谓模糊控制系统是一种自动的控制系统，它以模糊数学和模糊语言形式的知识来表示，以模糊逻辑推理来作为理论基础，并借助于计算机控制技术来构成的一种具有闭环结构的数字控制系统[2]。

系统由模糊控制器、输入/输出接口装置、传感器、广义对象四个部分组成。

其中广义对象包括了被控对象和执行机构，传感器将各种过程的被控制量和被控对象转换为电信号，模糊控制器再通过输入/输出接口将数字信号量从被控对象处获取，并经过数模变换把模糊控制器决策的输出的数字信号转变为模拟信号送给执行机构，继而去控制被控对象[3]。

可见，整个系统的核心就是模糊逻辑控制器。

本文着重介绍此部分。

3 模糊控制器设计3.1 模糊控制器的结构模糊控制器由模糊化（Fuzzification）、模糊推理（Fuzzy Reasoning）、模糊量的去模糊（Defuzzification）三部分组成，它们都是建立在知识库（Knowledge Base）基础上的。

温室大棚环境远程监控系统实现大棚的无人职守

温室大棚环境远程监控系统实现大棚的无人职守温室大棚生产可以避免农作物种植受地域、自然环境、气候等因素的限制，突破了传统农业模式的弊端。

是一种新的农作物种植技术，对农业的发展具有重要意义。

而随着温室大棚生产的扩大化、集团化，其管理方式也在悄然发生改变，利用温室大棚生产可以避免农作物种植受地域、自然环境、气候等因素的限制，突破了传统农业模式的弊端。

是一种新的农作物种植技术，对农业的发展具有重要意义。

而随着温室大棚生产的扩大化、集团化，其管理方式也在悄然发生改变，利用温室大棚环境远程监控系统可以通过各类终端实现对大棚及各类数据的监控或遥控，真正实现了大棚的无人职守。

更加具体一点来讲，温室大棚环境远程监控系统可以定量获取和分析农业环境的多种参数，实现对环境的多点检测，其检测目标可以是温度、湿度、光照、振动、压力、水/土壤空气成分等，通过Zigbee无线通信把温室大棚的各种参数汇总到服务器，服务器再通过执行结构去调节大棚的温度、湿度等参数。

从而能对大棚内各个环境参数达到良好的检测，协调控制大棚的环境参数，使大棚内的环境条件能够适宜作物的成长，并能通过Web远程检测和控制温室大棚的环境参数。

而随着智能控制的发展，温室大棚环境远程监控系统也是向着越来越先进、功能越来越完备的方向发展。

新的大棚智能控制系统采用Zigbee进行组网，把温湿度等环境参数自动采集汇总到服务器。

新的控制系统并运用模糊控制技术使温室大棚环境达到最佳的生长状态。

在温室自动控制技术和生产实际的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种实验数据构造专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同农作物生长的温室专家智能控制系统技术。

它可以利用各类传感器测量温室大棚的温度、湿度、光照强度等环境因子，并能对环境因子进行控制，以基于作物和环境信息的知识的专家决策系统为依托，实现利用智能化和信息化的温室大棚智能监控系统。

温室大棚环境监控系统又称温室环境监测系统，是由温室环境监测系统利用环境数据与作物信息，指导用户进行正确的栽培管理。

模糊控制在温室控制系统中的应用

摘
要：温室环境的被控对象复杂，控制过程的非线性、时变性、多参数祸合等原因，使得温室难以确立
精确的数学模型来运用经典控制方法实现控制。而模糊控制无需精确的数学模型即可以实现控制，模糊控
制技术是非常适合解决温室环境调控问，
智能控制技术是非常适合解决温室环境调控问题的主要技术手段。
２模糊控制在智能温室上的应用
模糊控制是以模糊控制数学为基础发展起来的一种控制方法。是以人的控制经验作为控制的知识模型，以模糊集合、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的微机数字控制，它是模拟人的思维，构造一种非线性控制，以满足复杂的、不确定的过程控制的需要。它属于智能控制范畴ｂ］这种控制方法对于那些无法取得数学模型或
１引言
温室智能控制是综合运用各种先进设施和
理经验及恶劣工作环境的影响。而温室环境的被控对象复杂，控制过程的非线性、时变性、多参数祸合等原因，使得温室难以确立精确的数学模型。没有精确的数学模型采用传统的控制方法，
其控制效果常常还不如一个有经验的操作人员
基金项目：昌吉学院科学研究基金项目（２０１１ＳＳＱＤ０１８）第一作者简介：刘红（１９７７一），女，江苏赣榆人，昌吉学院物理系，讲师，研究方向：智能控制，电工电子技术。
７７
昌吉学院学报
２０１３年第４期

模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用

模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用随着农业生产和技术的发展，温室大棚已经成为现代农业生产的重要组成部分。

为了保证温室大棚内植物的健康生长和品质，需要对温度进行控制。

而模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用也渐趋重要。

本文将对模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用进行详细阐述，并分析其优缺点和未来发展。

一、模糊控制的基本概念模糊控制是一种能够处理模糊信息的控制方法。

它通过建立一套模糊规则，将输入信号转换为隶属函数值，再通过模糊推理和模糊输出，得到最终的控制结果。

模糊控制的主要优点是可以较好地处理不确定性和模糊性问题，因此被广泛应用于工业自动化控制、交通信号控制、农业生产控制等领域。

二、模糊控制在温室大棚温度控制系统中的应用温室大棚温度控制是一个典型的模糊控制问题。

因为大棚内受到太阳辐射、气温变化等多种因素的影响，难以确定一个精确的模型来进行控制。

因此，模糊控制显得尤为适合。

温室大棚温度控制系统的基本原理是通过采集大棚内外的温度信号，并进行比较，计算出“误差”，再根据一定的控制规则，控制通风设施、加热设备、水雾设备等装置的开关状态，以达到控制温度的目的。

而模糊控制的基本思路是通过建立一套模糊规则，对输入信号的变化进行模糊分类，然后根据分类结果进行控制。

温室大棚温度控制系统和模糊控制的结合，就是通过模糊控制方法，根据大棚内外温度的变化规律，动态地调节设施的开关状态，以达到控制温度的目的。

三、模糊控制在温室大棚温度控制系统中的优点模糊控制在温室大棚温度控制系统中的优点主要体现在以下几个方面：（1）适应性强：温室大棚环境变化多端，并且变化规律很难把握。

模糊控制可以通过不断学习和调整，动态地适应环境变化，对误差进行实时调整，使得控制效果更加稳定。

（2）计算简单：相对于其他控制方法，在处理模糊信息时，模糊控制的计算量相对较小。

由于温室大棚温度控制系统的反应速度要求不是很高，因此，模糊控制的计算速度可以较为轻松的满足要求。

基于plc的农业温室模糊控制系统仿真设计与应用

基于plc的农业温室模糊控制系统仿真设计与应用随着科技的不断发展，农业生产也逐渐向着智能化、自动化方向发展。

其中，基于PLC的农业温室模糊控制系统是一种新兴的技术，它可以通过对温室内环境参数的实时监测和控制，实现温室内作物的自动化生长管理。

本文将从系统设计、仿真和应用三个方面进行探讨。

一、系统设计基于PLC的农业温室模糊控制系统主要由传感器、执行器、PLC控制器、人机界面等组成。

其中，传感器用于实时监测温室内的温度、湿度、光照强度等参数，执行器则用于控制温室内的通风、灌溉、加热等设备。

PLC控制器则是系统的核心部件，它通过对传感器采集的数据进行处理，控制执行器的动作，从而实现对温室内环境的精细化控制。

人机界面则是用户与系统交互的窗口，通过它可以实时监测温室内的环境参数，并进行手动控制。

二、仿真设计在系统设计完成后，需要进行仿真验证。

仿真可以帮助我们更好地了解系统的工作原理和性能，发现潜在的问题并进行优化。

在仿真设计中，我们可以使用MATLAB等软件进行建模和仿真。

具体步骤如下：1. 建立系统模型：根据系统设计，建立系统的数学模型，包括传感器、执行器、PLC控制器等部件的数学描述。

2. 设计控制算法：根据系统模型，设计控制算法，包括模糊控制算法、PID控制算法等。

3. 进行仿真：将控制算法与系统模型相结合，进行仿真验证，观察系统的响应特性、稳定性等性能指标。

4. 优化设计：根据仿真结果，对系统进行优化设计，提高系统的性能和稳定性。

三、应用基于PLC的农业温室模糊控制系统已经在实际生产中得到了广泛应用。

它可以实现对温室内环境的精细化控制，提高作物的生长质量和产量。

具体应用场景包括：1. 蔬菜种植：通过对温室内的温度、湿度、光照强度等参数进行实时监测和控制，可以提高蔬菜的生长速度和品质。

2. 花卉种植：通过对温室内的光照强度、温度等参数进行控制，可以提高花卉的开花率和品质。

3. 水果种植：通过对温室内的温度、湿度等参数进行控制，可以提高水果的品质和产量。

基于混合隶属度的模糊pid温室控制

压力、液位等的控制ꎮ ＰＩＤ控制器将系统输出值与设
定值的偏差ｅ作为输入量ꎬ然后根据ＰＩＤ的三个参
模糊控制在变论域、大时滞、非线性对象控制中
相结合ꎬ兼顾模糊控制的多样化与ＰＩＤ控制的高精
度优点ꎬ构成一种模糊自适应ＰＩＤ控制ꎬ通过模糊控
制在线整定ＰＩＤ的三个参数ꎮ 模糊自适应ＰＩＤ系统
温度偏差与设定的阈值选择不同的控制类型ꎬ在偏
Ｔｄ
[ ｅ( ｋ) －２ｅ( ｋ－１) ＋ｅ( ｋ－２) ]
Ｔ
(２)
自适应控制结合农作物生长过程中对光照的要求ꎬ
通过模糊控制在线整定ＰＩＤ的控制参数ꎬ完成了基
Ｔ
ｅ( ｋ)
Ｔｉ
令Ｋｉ＝
Ｔｄ
Ｔ
ꎬＫｄ＝ ꎬＫｉ为积分增益ꎬＫｄ为微分增
林业机械与木工设备
Ｋｄ＝Ｋ′ｄ＋ ΔＫｄ
第４７卷
(４)
图１中模糊推理的输入变量为模糊子集Ｅ、ＥＣꎬ
是偏差ｅ、偏差变化率ｅｃ模糊化后的结果ꎮ 模糊子集
设置越多控制精度越高ꎬ但模糊子集过多将导致运
算量大幅增加ꎬ反而降低了系统的准确性ꎮ 因此本
文结合温室控制要求将输入模糊集合设置７个模糊
Ｔｉ
Ｔｉ
益ꎮ 则增量式ＰＩＤ表达式可写为:
Δｕ( ｋ) ＝Ａｅ ( ｋ) ＋Ｂｅ ( ｋ－１) ＋Ｃｅ ( ｋ－２) (３)
差大于阈值时选择模糊专家控制ꎬ在偏差小于阈值
式中:Ａ＝Ｋｐ＋Ｋｉ＋Ｋｄ ꎬＢ＝Ｋｐ＋２Ｋｄ ꎬＣ＝Ｋｄ ꎮ
时选择ＰＩＤ控制ꎬ 从而兼顾温室系统动态和稳态

基于模糊控制的温室调节装置的研究

择，根据已有经验归纳出控制规则的设计要点，井用相关的模糊逻辑构建出温度模糊控制器．实验结果表明，用模糊控制方式实现的温度调节系统在运行稳定性、响应速度等方面，控制性能明显优于传统的开关量控制系统．因此具有广泛的应用前景．
关键词：农业设施；糊控制；温度调节：片微处理机模单中图分类号：ＴＭ３３２４．文献标识码：Ａ
ＷＡｈｎｙ，ＨＥｉＩｓｉｔｏ ’ ｅｔｉｔＮＧＺｅ — ｕＣＮＧＬ（ｎｔｕｅＪＥｌｒｉｔｃｃｙ＆ＩｆｒｔｎＪａｇｕＵｉｅｓｙＺｅｊａｇｎｏｍａｉ，ｉｎｓｎｖｒｉ，ｈｎｉｎ，ｏｔ
＆．ｅＳｉ）０６。２２：９ — ９Ｉｉｅ．，２０３（）１５１９ｒ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｔａｅｙｏｅｅａｕｅｃｎｒｌｉｒｅｈｕｅｂｓｄｏｕｚｏｔｏｎｍｅｈｄｏｔｓｒｔｇｆｔｍｐｒｔｒｏｔｏｎｇｅｎｏｓａｅｎｆｚｙｃｎｒｌａｄｔｏｆｉｓｉｌｍｅｔｔｎａｅｐｏｏｅ．Ｅｐｕｄｄｉｈｓｐｐｒｉｔｅｓｌｃｉｎｏａａｔｒｏｈｔｕｔｒｆｍｐｅｎａｉｒｒｐｓｄｏｘｏｎｅｎｔｉａｅｓｈｅｅｔｆｐｒｍｅｅｓｆｒｔｅｓｒｃｕｅｏｏｔｅｒｇｌｔｒｅｉｅｓｗｅｌｓｔｅｅｓｎｉｌｏｎｓｒｌｖｎｏｔｅｄｓｎｇｎｒｌｅｒｍｏｔｏｕｅｈｅｕａｏｙｄｖｃ，ａｌａｈｓｅｔａｉｔｅｅａｔｔｈｅｉｅｅａｉｄｆｏｃｎｒｌｌｓｐｇｚｒｂｓｄｏｈｘｓｉｇｅｐｒｅｃ．ＡｅｅａｕｅｆｚｙｃｎｒｌｒｉｔｕｏｔｕｔｄｕｉｇｒｌｖｎｕｚａｅｎｔｅｅｉｔｘｅｉｎｅｎｔｍｐｒｔｒｕｚｏｔｏｌｓｈｓｃｎｒｃｅｓｎｅｅａｔｆｚｙｅｌｇｃＴｈｘｅｉｎａｒｓｌｓｏｈｔｔｅｃｎｒｌｐｒｏｍａｃｆｔｉｅｅａｕｅｒｇｌｔｒｙｔｍｏｉ．ｅｅｐｒｍｅｔｈｓｔｍｐｒｔｒｅｕａｏｙｓｓｅ

基于自适应模糊PID物联网智慧大棚控制系统的研究

现代农业技术以科学化、智能化等特点，弥补了传统农业种植效率相对较低、非自动化、多因素不可控等缺点。

智慧农业大棚采用先进的现代化农业科学技术，多点采集作物生长状态，自动化管理作物生长环境，并应用IoT 技术进行实时监控操作，达到了高效、节能、环保种植的效果。

1　IoT 智慧大棚系统结构设计与分析本智慧大棚系统整体结构分为数据采集系统、数据管理与控制系统及控制应用系统3部分。

系统采用RaspberryPi 微型计算机作为控制核心，并应用ZigBee 通信技术实现分系统多节点无线交互通信。

同时，RaspberryPi 微型计算机上传实时数据到互联网云端，用户可登陆监测作物生长状态和大棚运行状态，结构如图1所示。

图1　IoT 智慧大棚结构图1.1　数据采集部分数据采集系统硬件由各类传感器和ZigBee 集成构成。

传感器模块选用DHT11气体环境温湿度数字量传感器、SHT-77土培环境温湿度数字量传感器和GY-482光强度数字量传感器，通过它们全面采集作物生长环境信息。

数据采集系统中的ZigBee 通信模块有用作终端和用作路由器两个用途。

在终端用途中，各ZigBee 通信模块分别集成于各传感器模块，形成数据采集终端。

各终端类型采用多节点分布方法，在智慧大棚各个有效位置平均分布。

每一类型的数据采集终端的上端为该类型路由器，各路由器负责接收来自本类型终端的数据，并汇总上传至上端协调器，即本系统采用的微型控制计算机。

1.2　控制部分数据管控系统及控制应用系统为系统控制部分。

RaspberryPi 微型计算机为数据管控系统的核心，集成ZigBee 形成协调器，主要负责接收来自各路由器汇总的各类型传感器数据，并分类别进行多数据融合处理。

多数据对比作物各项生长指标，在控制器中采用自适应模糊PID 算法进行解析，并将控制量最优解传递给控制对象，以实现自动控制。

同时，RaspberryPi 可通过Python 编程实现GUI 界面设计，将作物生长状态信息、控制信息等直观反映在外接显示屏幕上。

基于模糊控制技术的温室CO2测控系统

１３主单片机系统．
以宏晶公司的ＳＣ２５３ＳＴ１ＣＡ２２型单片机为核心构成的主测控系统由单片机、传感器、键盘、ＣＬＤ显示、打印、Ｓ８Ｒ４５总线接口电路等构成。其硬件结构如图２所示。根据键盘设定参数，完成Ｃ：Ｏ浓度的采集、模糊运算处理、显示及向各输出控制模块控制指令的输出等功能。ＳＣ２５３ＳＴ１ＣＡ２２型单片机，有两路通用全双工异步串行口（ＡＴ，中一路用于ＣＵＲ）其Ｏ传感器和温湿度传感器串口数据读人，一路加上ＭＸ一８Ａ４５芯片构成远距离串行通信；８１位ＡＣ可简化外有路０Ｄ，部硬件，于系统功能扩展；上电复位电路和看门狗，以大大降低最简系统成本和体积。便有可
的选择，根据已有经验，归纳出控制规则的设计要点，并用相关的模糊逻辑构建了Ｃ：Ｏ浓度模糊控制器。系
统硬、软件采用模块化结构，增强系统的通用性、使用灵活性。使用表明，用模糊控制方式实现的ｃ２ｏ测控系
统运行稳定、响应速度快，具有广泛的应用前景。关键词：模糊控制；室；ｏ测控温ｃ２
测控系统课题组经过多年的不懈努力，研究设计了
能够在广大农村推广实用的分布组合式温室智能测
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控系统。其中Ｃ：Ｏ测控系统是系列产品之一，可广泛地应用于诸如温室大棚、菜储藏以及其它农业蔬生产和科研领域。此系统主要对温室的Ｃ：Ｏ浓度进

基于工控机的温室模糊控制系统

基于工控机的温室模糊控制系统我国正逐步提高农业的自动控制水平，特别是蔬菜的温室种植已经在各地被广泛采用和重视。

但现有的温室大多采用人工控制，无法很好的跟随蔬菜的生长过程，实时地进行调节。

为了提高我国的温室技术水平，上海和北京等地从荷兰引进了一些现代化的温室设备和控制系统。

但这些设备和系统价格昂贵、运行成本高，在国内普及困难。

另外，为了农业专家研究农作物的生长和发育过程，也需要一套能够用于研究的自动控制系统。

本文将介绍以工控机为核心的温室模糊控制系统。

1 功能简介温室模糊控制系统具有以下功能：①根据农作物的生长要求，实现对温室空气温度、空气湿度、地表温度、土壤湿度、光照度、土壤营养液浓度和CO2浓度等参数的实时控制；②以数据和图表的形式显示温室内外环境参数，并可查询历史记录；③显示执行机构的开、闭状态；④操作人员可以手动控制执行机构；⑤具有开放式平台，实时查询、修改温室控制参数，以便找出最佳控制策略；[b] 2 硬件构成[/b] 系统由传感器及变送器、执行机构、A/D数据采集卡、I/O卡、继电器输出卡和工控机等组成，如图1所示。

传感器及变送器包括空气温湿度传感器、地表温度传感浓度传感器和配套变送器。

用于将非电量信号转换为电量信号。

同时转换为电流环信号，以便远距离传输。

执行机构包括风机、气泵、水帘、遮阴帘、电磁阀和侧窗等设备，用于调节温室参数。

A/D采集卡采用YL Y7202接口板，内含32个通道、12为A/D转换器。

将电流环信号转换为电压信号，再转换为数字量。

I/O卡采用YL Y701接口板，内含32路光隔输入和32路光隔输出。

用于驱动执行机构和反馈执行机构的状态。

继电器卡采用固态继电器，输入端接I/O卡输出的直流信号，输出端接中间继电器线圈的交流220V信号，通过中间继电器接通接触器，驱动各执行机构。

工控机采用研华工控机主机，主要完成对A/D采集卡的控制、根据输入参数确定输出、对I/O卡的控制、监测执行机构的动作状态、实时显示图表等功能。

基于模糊神经网络的智能温室环境控制方案

对农业温室环境的精确建模和控制问题，提出了一种基于模糊神经网络的智能控制方案。首先，在
考虑室内外环境因素下，构建一个有效的温室环境数学模型，获得通风量、喷雾量和加热量的微分表达式；然后，
因子，以此提高系统的响应速度。
个缺陷Ｊ。为此，研究者将神经网络和模糊控制相结合形成模糊神经网络系统（ＦｕｚｚｙＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋ，ＦＮＮ）。其中，最著名的为自适应模糊神经推理系统
２０１７年６月
农机化研究
第６期
基于模糊神经网络的智能温室环境控制方案
彭辉，曾碧
（１．广西工业职业技术学院电子与电气工程系，南宁５３０００１；２．广东工业大学计算机学院，广州５１０００６）
多变量、非线性、高时滞的复杂系统，且内部因素存在强耦合，所以需要一种有效的方法对温室环境进行建模和精确控制。目前，一些温室控制方案中采用传统的ＰＩＤ控制技术，但ＰＩＤ控制器的参数恒定，不能够适应非线性的实时控制要求Ｊ。为此，文献［４］将模糊理论与ＰＩＤ控制相结合，利用模糊规则对ＰＩＤ控制参数进行在线整定，形成了模糊ＰＩＤ温室控制方案。然而，其存在论域和模糊规则不能自调整的缺陷。模糊控制是一种基于模糊逻辑推理的非线性控制技术，具有良好的鲁棒性和稳定性。但模糊控制技术需要专家

基于单片机模糊控制的农业温室无线温湿度监控装置设计

基于单片机模糊控制的农业温室无线温湿度监控装置设计一、本文概述随着现代农业科技的不断发展，温室作为农业生产的重要设施，其环境监控技术也日趋成熟。

温湿度作为影响植物生长的关键因素，对其进行精确控制显得尤为重要。

本文旨在设计一种基于单片机的模糊控制农业温室无线温湿度监控装置，以实现温室内环境参数的实时监测与智能调控，为现代农业的可持续发展提供技术支持。

本文将首先介绍温室环境监控的重要性和现状，分析现有监控系统的优缺点。

接着，阐述模糊控制理论的基本原理及其在温室环境控制中的应用优势。

在此基础上，详细介绍基于单片机的无线温湿度监控装置的设计方案，包括硬件平台的搭建、传感器的选择、无线传输模块的实现以及模糊控制算法的具体实现过程。

本文还将探讨如何通过该装置实现温室内温湿度的实时监测与数据分析，以及如何通过模糊控制算法实现对温室环境的智能调控。

通过实验验证该监控装置的性能与效果，分析其在实际应用中的前景与局限性，并提出相应的改进措施和发展方向。

本文旨在设计一种高效、智能的农业温室无线温湿度监控装置，为现代农业温室的环境监控提供新的解决方案，推动农业生产的自动化和智能化发展。

二、系统总体设计在农业温室无线温湿度监控装置的设计中，我们采用基于单片机的模糊控制策略，以实现精准、高效的温室环境管理。

系统总体设计包括硬件设计和软件设计两大部分。

硬件设计是整个系统的基石，主要包括传感器模块、单片机控制模块、无线通信模块、显示模块和电源模块。

传感器模块负责实时采集温室内的温湿度数据，将模拟信号转换为单片机可处理的数字信号。

单片机控制模块作为系统的核心，负责接收传感器数据，进行模糊控制算法的处理，并发出控制指令。

无线通信模块实现数据的远程传输，使得用户可以通过手机或电脑远程监控温室环境。

显示模块则用于在温室现场实时显示温湿度数据和控制信息。

电源模块为整个系统提供稳定的电力支持。

软件设计是系统智能化的关键，主要包括数据采集与处理、模糊控制算法实现、无线通信协议设计和用户界面设计。

模糊控制在温室大棚中应用

模糊控制器在温室大棚中的应用薛峰,（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西西安 712100）摘要：针对我国北方地区冬季气温低，温差大，传统温室大棚管理水平落后，成本高、自动化程度低等问题。

本文基于MATLAB模糊工具箱提供的常用工具函数，对温室大棚的模糊温度控制器进行了数学建模和仿真模拟，并为之设计了模糊控制算法，解决了温控过程中温差微小变化的控制问题。

结果表明：模糊控制在响应速度和超调量等各方面都符合理论要求，稳态误差在±3.0%以内，为如何高效的利用和自动控制温室大棚提供了理论依据和指导。

关键词：温室大棚；MATLAB；计算机仿真模拟；模糊控制算法；中图分类号：文献标识码：文章编号：0 引言由于我国北方地区的冬季气温太低、温差太大，致使植物无法进行正常的生长和生产，因此如何高效的利用和控制温室大棚成为了北方地区的研究热点[1]。

随着现代高新农业的快速发展，许多新型的前沿技术也被广泛的应用于农业中[2,3]。

自1965年美国学者L.A.Zadeh推广了传统集合的定义后并提出了模糊集合概念后，模糊控制得到了空前地发展[2]。

特别是在20世纪90年代初，日本率先将模糊控制用于家用电器并取得成功，引起了全世界的巨大反响和关注。

之后，欧美各国都竞相在这一领域展开角逐[3-4]。

时至今日，模糊技术已向自动化、计算机、人工智能等领域全面推进。

模糊控制技术现在已成为了与面向对象、神经网络等并驾齐驱的高新技术之一【4-6】。

2l世纪是农业机械化向智能化方向发展的重要时期。

随着农业生产的规模化、多样化和精确化，智能化的快速发展，如何使用先进的高新技术成为了现代农业的主题[3]。

本文主要对温室大棚的温度偏差控制进行数学建模、模糊控制算法设计和MATLAB仿真，目的是为变量温度控制提供理论指导和依据。

1 设计原理针对北方地区冬季气温太低，昼夜温差太大，农作物无法进行正常的生长和生产，同时根据北方地区地广人稀的现状，因此如何高效的利用和使用高科技进行控制温室大棚成为了北方地区冬季农业发展的研究热点。