太阳能供电的温室微灌远程自动控制系统设计

【摘要】：温室大棚是现代化设施农业的重要手段,提高温室大棚的智能化灌溉系统是现代农业的一个重要课题。目前的温室建设大多远离居民区,不便架设电线,因此温室使用智能设备比较困难。传统灌溉方式,不能精准灌溉,水源不能被作物充分吸收而造成水资源浪费；灌溉时需要人工现场操作,耗时耗力,增加费用成本。因此,为了解决以上问题,本文提出以光伏太阳能为供电电源、利用微喷灌灌溉技术、采用ZigBee和GPRS技术、ASP.NET技术等,设计一套太阳能供电的温室微灌远程自动控制系统。解决了温室智能设备供电问题,实现节水灌溉,达到远程自动化控制的目的。本文主要研究内容及结果有以下几点：(1)根据目前温室灌溉自动化控制系统要求所需,设计一套太阳能供电的温室微灌远程自动控制系统技术方案。该方案利用太阳能为整个温室系统提供电源；采用微喷灌节水灌溉技术,节约水资源利用；采用ZigBee和GPRS技术、ASP.NET技术构建远程控制网络；采用湿度值的上下限控制策略,实现自动化灌溉控制。(2)分析温室系统各个部分的供电需求,通过光伏容量设计,确定了太阳能板功率60W,18V；蓄电池容量为60A·H。蓄电池充放电的设计利用太阳能充电管理集成电路BQ24650对大功率设备进行管理,LTC3105集成电路对节点电源进行管理,实现各设备稳定运行。(3)采用微喷灌控制技术,利用安装在毛管上的微喷头,通过压力将水以喷洒状湿润土壤,实现精准节水灌溉,提高作物产量,比传统灌溉方式节约水资源40%以上。(4)采用ZigBee技术构建无线传感网络,减少布线成本；然后通过GPRS技术,利用Internet网络将数据远程传输,并且采用ASP.NET技术对网页客户端设计,通过计算机或手机监控温室环境,实现远程自动灌溉控制。(5)根据采集数据分析的需要,利用SQL Server 2008建立数据库,采用基于ASP.NET技术设计了网页远程监控平台,该平台主要包括：用户登陆界面、传感器历史数据界面、传感器实时数据界面、4个电磁阀手动控制界面和自动控制的界面,实现灌溉远程自动控制。登陆网页监控平台有两种方式：一种通过计算机浏览器输入网址打开,另一种利用二维码生成器生成的二维码,通过手机UC浏览器中扫一扫功能,即可打开网页平台登陆页面。综述所述,通过联机调试,本系统可以通过太阳能供电,利用微喷灌技术,ZigBee和GPRS技术、ASP.NET技术对温室作物进行远程自动化控制灌溉,使作物充分吸收水源,达到节水灌溉的目的,实现现场无人看守的自动化灌溉管理控制,节省田间用工成本50%。 【关键词】：温室 太阳能 远程 微灌
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S625.3;S275.5
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究意义及目的13-14
• 1.2 国内外研究现状14-17
• 1.3 主要研究内容及结构安排17-18
• 1.4 技术路线18-19
• 1.5 本章小结19-21
• 第二章 灌溉控制系统总体方案设计21-29
• 2.1 系统的应用需求分析21-22
• 2.2 系统方案设计22-27
• 2.2.1 整体设计22-24
• 2.2.2 远程控制技术24-25
• 2.2.3 远程控制系统总体结构25-26
• 2.2.4 灌区划分与节点部署26-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第三章 光伏容量设计29-35
• 3.1 负载耗电量的估算29-31
• 3.2 太阳能电池板功率的确定31-33
• 3.3 蓄电池容量的确定33
• 3.4 本章小结33-35
• 第四章 灌溉控制系统硬件电路设计35-57
• 4.1 灌溉控制系统硬件设计35-36
• 4.1.1 硬件系统整体设计35-36
• 4.2 光伏供电系统硬件电路设计36-42
• 4.2.1 供电系统的结构36-37
• 4.2.2 太阳能供电控制37-39
• 4.2.3 蓄电池放电控制39-41
• 4.2.4 节点光伏供电设计41-42
• 4.3 系统设备硬件电路设计42-55
• 4.3.1 稳压电源的电路设计42-44
• 4.3.2 主控制系统接口电路44-46
• 4.3.3 子控制系统接口电路46-47
• 4.3.4 GSM/GPRS模块接口电路47-50
• 4.3.5 温湿度传感器接口电路50-52
• 4.3.6 电磁阀控制驱动电路52-54
• 4.3.7 水泵控制接口电路54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 灌溉控制系统软件设计57-67
• 5.1 系统的软件设计57-63
• 5.1.1 系统软件整体设计57-58
• 5.1.2 主控制系统软件设计58-61
• 5.1.3 子控制系统软件设计61-63
• 5.2 远程平台的软件设计63-66
• 5.2.1 平台系统功能设计63-64
• 5.2.2 手动控制设计64-65
• 5.2.3 自动控制设计65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 远程控制平台设计67-87
• 6.1 数据通讯协议的选择67-68
• 6.2 Socket通信技术68-69
• 6.3 数据库设计69-76
• 6.3.1 数据库连接与操作69
• 6.3.2 连接管理功能模块软件69-76
• 6.4 远程控制平台软件设计76-85
• 6.4.1 远程平台整体功能设计77-78
• 6.4.2 管理员登陆界面78-80
• 6.4.3 实时监控界面80-82
• 6.4.4 历史数据界面82-83
• 6.4.5 手动控制界面83-84
• 6.4.6 自动控制界面84-85
• 6.5 本章小结85-87
• 第七章 结论与展望87-89
• 7.1 结论87
• 7.2 展望87-89
• 致谢89-91
• 参考文献91-95
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文及研究成果95

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