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    重庆时时彩个位杀号技巧: 一种基于LABVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201611203840.3

    申请日:

    2016.12.23

    公开号:

    CN106613539A

    公开日:

    2017.05.10

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 实质审查的生效IPC(主分类):A01G 9/24申请日:20161223|||公开
    IPC分类号: A01G9/24; A01G25/16; A01C23/04 主分类号: A01G9/24
    申请人: 江苏农林职业技术学院
    发明人: 金文忻; 金峰; 吴丹; 尹华; 周长娣
    地址: 212400 江苏省镇江市句容市文昌东路19号
    优先权:
    专利代理机构: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 王安琪;许丹丹
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611203840.3

    授权公告号:

    |||

    法律状态公告日:

    2017.06.06|||2017.05.10

    法律状态类型:

    实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法,包括如下步骤:通过嵌入有LabVIEW平台的计算机在LabVIEW标准值设定界面中设定各参数;使用LabVIEW模糊控制工具包Fuzzy??Logic搭建模糊控制器;各传感器分别采集相应信号,采集到的信号经过数据采集卡进行调制转换;数据采集卡调制转换后的信号经由USB传给嵌入有LabVIEW平台的计算机进行处理,发出相应指令;指令由LabVIEW软件中的VISO节点经I/O口输出至执行机构执行。本发明针对农作物的不同生长期实行分段控制调整营养液浓度,精确灌溉,保证农作物的正常种植;省去很多外围的硬件电路,降低成本和操作运用难度;控制系统具有较好的拓展性,人机交互友好。

    权利要求书

    1.一种基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法,其特征在于,包括如
    下步骤:
    (1)通过嵌入有LabVIEW平台的计算机在LabVIEW标准值设定界面中设定作物名称、作
    物各生长阶段的EC和PH值范围、空气湿度范围和环境温度范围;使用LabVIEW模糊控制工具
    包Fuzzy Logic搭建模糊控制器;
    (2)PH传感器、EC传感器、空气湿度传感器和环境温度传感器分别采集相应信号,采集
    到的信号经过数据采集卡进行调制转换;
    (3)数据采集卡调制转换后的信号经由USB传给嵌入有LabVIEW平台的计算机,信号分
    为两路,一路在LabVIEW软件平台的显示面板上以图表的形式显示监测;另一路由LabVIEW
    的程序对比判断采集到的信号值是否在设定的标准值范围内,如果是就继续循环采集信
    号,如果不是则由模糊控制器计算调整量并发送调整指令;
    (4)指令由LabVIEW软件中的VISO节点经I/O口输出至执行机构执行。
    2.如权利要求1所述的基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法,其特
    征在于,步骤(1)中各个参数的标准值输入通过外接键盘人工输入。
    3.如权利要求1所述的基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法,其特
    征在于,步骤(3)中的环境温度信号和空气湿度信号值如果不在设定的标准值范围内,
    LabVIEW软件平台的显示面板上两参数报警灯亮起。
    4.如权利要求1所述的基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法,其特
    征在于,步骤(3)中,模糊控制器的设计方法为:
    (a)确定模糊控制器结构;选取二维控制结构,输入量为实测值与标准量的误差e和误
    差变化ec,输出为对应调整量u;
    (b)输入输出量的模糊化;把输入输出的精确量转化为对应语言变量的模糊集合,描述
    输出输出变量语言值的模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},设置模糊量误差E、误差变化
    EC为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},控制量U的论域为{-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,
    1,2,3,4,5,6,7},然后添加隶属度函数;
    (c)模糊推理决策算法设计;对于二维控制结构以及相应的输入模糊集,制定模糊控制
    规则;
    (d)对输出模糊量进行解模糊;模糊控制器的输出量是一个模糊集合,选取重心法作为
    反模糊方法得出一个确切的精确控制量。
    5.如权利要求1所述的基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法,其特
    征在于,步骤(4)中的执行机构为下位机继电器开关???,控制混合罐中营养液混合电磁阀
    的通断。
    6.如权利要求1所述的基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法,其特
    征在于,还包括由监测探头采集的视频信号发送给嵌入有LabVIEW平台的计算机。

    说明书

    一种基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法

    技术领域

    本发明涉及农业装备技术领域,尤其是一种基于LabVIEW的温室水肥一体化营养
    液自动灌溉控制方法。

    背景技术

    农业是国之根本,自动化、信息化及智能化的程度尤其重要,水肥一体化营养液灌
    溉技术在农业生产中的应用,使传统农业摆脱了人为经验水肥灌溉的传统模式,达到节水、
    节肥、省工、增效、减少农业生态环境污染的效果,是实现农业现代化的一条重要途径。随着
    水肥一体化营养液灌溉技术的成熟,一些农业发达国家已经普及推广水肥一体化营养液循
    环利用技术,使用该项技术后不但节约了灌溉用水和生产用肥料,还大大减少了温室生产
    过程中对外部环境的污染。

    应用该项技术实现的自动灌溉系统来看存在许多关键问题:1、营养液浓度配比不
    合理,不同农作物在不同生长期对养分的需求量不一样,养分过多则流失严重浪费较多,养
    分过少会影响农作物正常生长;2、现有的温室水肥一体化灌溉自动控制设备,整套系统价
    格相对昂贵,遇到问题时技术人员常常无法及时解决。

    发明内容

    本发明所要解决的技术问题在于,提供一种基于LabVIEW的温室水肥一体化营养
    液自动灌溉控制方法,可以针对农作物不同生长周期进行分段控制所需营养液浓度,精确
    灌溉,节水节肥。

    为解决上述技术问题,本发明提供一种基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自
    动灌溉控制方法,包括如下步骤:

    (1)嵌入有LabVIEW平台的计算机在LabVIEW标准值设定界面中设定作物名称、作
    物各生长阶段的EC和PH值范围、空气湿度范围和环境温度范围;使用LabVIEW模糊控制工具
    包Fuzzy Logic搭建模糊控制器;

    (2)PH传感器、EC传感器、空气湿度传感器和环境温度传感器分别采集相应信号,
    采集到的信号经过数据采集卡进行调制转换;

    (3)数据采集卡调制转换后的信号经由USB传给嵌入有LabVIEW平台的计算机,信
    号分为两路,一路在LabVIEW软件平台的显示面板上以图表的形式显示监测;另一路由
    LabVIEW的程序对比判断采集到的信号值是否在设定的标准值范围内,如果是就继续循环
    采集信号,如果不是则由模糊控制器计算调整量并发送调整指令;

    (4)指令由LabVIEW软件中的VISO节点经I/O口输出至执行机构执行。

    优选的,步骤(1)中各个参数的标准值输入通过外接键盘人工输入。

    优选的,步骤(3)中的环境温度信号和空气湿度信号值如果不在设定的标准值范
    围内,LabVIEW软件平台的显示面板上两参数报警灯亮起。

    优选的,步骤(3)中,模糊控制器的设计方法为:

    (a)确定模糊控制器结构;选取二维控制结构,输入量为实测值与标准量的误差e
    和误差变化ec,输出为对应调整量u;

    (b)输入输出量的模糊化;把输入输出的精确量转化为对应语言变量的模糊集合,
    描述输出输出变量语言值的模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},设置模糊量误差E、误差
    变化EC为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},控制量U的论域为{-7,-6,-5,-4,-3,-2,-
    1,0,1,2,3,4,5,6,7},然后添加隶属度函数;

    (c)模糊推理决策算法设计;对于二维控制结构以及相应的输入模糊集,制定模糊
    控制规则;

    (d)对输出模糊量进行解模糊;模糊控制器的输出量是一个模糊集合,选取重心法
    作为反模糊方法得出一个确切的精确控制量。

    优选的,步骤(4)中的执行机构为下位机继电器开关???,控制混合罐中营养液混
    合电磁阀的通断。

    优选的,还包括由监测探头采集的视频信号发送给嵌入有LabVIEW平台的计算机,
    实现实时温室环境检测。

    本发明的有益效果为:针对农作物的不同生长期实行分段控制调整营养液浓度,
    精确灌溉,保证农作物的正常种植;利用LabVIEW软件模糊控制工具箱搭建模糊算法控制平
    台,利用该虚拟控制平台作为自动灌溉系统的上位机处理器,可以省去很多外围的硬件电
    路,降低成本和操作运用难度;控制系统具有较好的拓展性,根据实际控制需要在LabVIEW
    软件中自由添加监测控制项目,直观反映灌溉效果及周围环境情况,图形化编程语言,直观
    易理解,人机交互友好。

    附图说明

    图1是本发明的控制系统结构示意图。

    图2是本发明的营养液EC值控制方法流程图。

    图3是本发明的营养液PH值控制方法流程图。

    图4是本发明的温度控制方法流程图。

    图5是本发明的偏差e的隶属度函数示意图。

    图6是本发明的偏差变化量ec的隶属度函数示意图。

    具体实施方式

    如图1所示,一种基于LabVIEW的温室水肥一体化营养液自动灌溉控制方法,包括
    如下步骤:

    (1)嵌入有LabVIEW平台的计算机在LabVIEW标准值设定界面中设定作物名称、作
    物各生长阶段的EC和PH值范围、空气湿度范围和环境温度范围;使用LabVIEW模糊控制工具
    包Fuzzy Logic搭建模糊控制器;各个参数的标准值输入通过外接键盘人工输入;

    (2)PH传感器、EC传感器、空气湿度传感器和环境温度传感器分别采集相应信号,
    采集到的信号经过数据采集卡进行调制转换;

    (3)数据采集卡调制转换后的信号经由USB传给嵌入有LabVIEW平台的计算机,信
    号分为两路,一路在LabVIEW软件平台的显示面板上以图表的形式显示监测;另一路由
    LabVIEW的程序对比判断采集到的信号值是否在设定的标准值范围内,如果是就继续循环
    采集信号,如果不是则由模糊控制器计算调整量并发送调整指令;环境温度信号和空气湿
    度信号值如果不在设定的标准值范围内,LabVIEW软件平台的显示面板上两参数报警灯亮
    起;

    (4)指令由LabVIEW软件中的VISO节点经I/O口输出至执行机构执行,执行机构为
    下位机继电器开关???,控制混合罐中营养液混合电磁阀的通断。

    系统还包括由监测探头采集的视频信号发送给嵌入有LabVIEW平台的计算机,实
    现实时温室环境检测。

    步骤(3)中,模糊控制器的设计方法为:

    (a)确定模糊控制器结构;选取二维控制结构,输入量为实测值与标准量的误差e
    和误差变化ec,输出为对应调整量u;

    (b)输入输出量的模糊化;把输入输出的精确量转化为对应语言变量的模糊集合,
    描述输出输出变量语言值的模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB},设置模糊量误差E、误差
    变化EC为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6},控制量U的论域为{-7,-6,-5,-4,-3,-2,-
    1,0,1,2,3,4,5,6,7},然后添加隶属度函数,如图5和图6所示;

    (c)模糊推理决策算法设计;对于二维控制结构以及相应的输入模糊集,制定模糊
    控制规则,如表1所示;

    (d)对输出模糊量进行解模糊;模糊控制器的输出量是一个模糊集合,选取重心法
    作为反模糊方法得出一个确切的精确控制量,如表2所示。

    表1 模糊控制表


    表2 模糊控制查询表



    如图2所示,为EC值的控制方法流程图。具体过程为:系统开始运行,在LabVIEW标
    准值设定界面中输入定植期、生长期、开花期、坐果期、采摘期的具体天数t1、t2、t3、t4和
    t5,各生长期对应的EC值标准范围为(ECa1~ECb1,ECa2~ECb2,ECa3~ECb3,ECa4~ECb4,
    ECa5~ECb5),系统采集EC传感器信号,判断时间计数器上t天在哪一生长期内,采集的EC值
    是否在这一生长期对应的标准值范围内,如果是就继续返回采集EC传感器信号,如果不是
    则计算调整量,然后发送指令执行调整。

    如图3所示,为PH值的控制方法流程图。具体过程为:系统开始运行,在LabVIEW标
    准值设定界面中输入作物生长所需营养液的PH值标准范围(PH min~PH max),系统采集PH
    传感器信号,判断所采集的PH值是否在标准值范围内,如果是则返回继续采集传感器信号,
    如果不是则调整计算量,然后发送指令执行调整。

    如图4所示,为环境温度的控制方法流程图。具体过程为:系统开始运行,在
    LabVIEW标准值设定界面中输入作物生长标准环境温度值的范围(T min~T max),系统采
    集温度信号,判断所采集的温度值是否在标准值范围内,如果是则返回继续采集温度信号,
    如果不是则报警灯亮。

    本发明针对农作物的不同生长期实行分段控制调整营养液浓度,精确灌溉,保证
    农作物的正常种植;利用LabVIEW软件模糊控制工具箱搭建模糊算法控制平台,利用该虚拟
    控制平台作为自动灌溉系统的上位机处理器,可以省去很多外围的硬件电路,降低成本和
    操作运用难度;控制系统具有较好的拓展性,根据实际控制需要在LabVIEW软件中自由添加
    监测控制项目,直观反映灌溉效果及周围环境情况,图形化编程语言,直观易理解,人机交
    互友好。

    尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述,但本领域的技术人员应当理解,
    只要不超出本发明的权利要求所限定的范围,可以对本发明进行各种变化和修改。

    关 键 词:
    一种 基于 LABVIEW 温室 水肥 一体化 营养液 自动 灌溉 控制 方法
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