寒地水稻育秧监控系统的研究

作     者：吕东洋 

作者单位：黑龙江八一农垦大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李爱传;王新兵

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 09[农学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0901[农学-作物学] 

主      题：寒地水稻 温室育秧 监控系统 解耦控制 

摘      要：黑龙江是我国重要的粮食生产基地，被称为“中国唯一寒地作物资源库。由于黑龙江地处我国东北部地区，春季气温较为寒冷，早晚温差较大，为保证水稻生产的质量，在水稻的生长过程中，需要在温室大棚内对水稻进行秧苗培育，在这一过程中必须保证水稻秧苗周围的环境参数保持在利于秧苗成长的范围内。随着科学技术的发展，温室大棚的管理逐渐与物联网、计算机等技术相结合，发展出了一批现代化的温室大棚智能管理技术，但在针对地域性的寒地水稻育秧方面的大棚管理系统应用还比较缺乏。因此，本文分析了国内外智能温室大棚的发展现状和趋势，总结国内外温室大棚的相关技术经验，设计了一套基于 PLC 技术和组态王技术的寒地水稻温室育秧监控系统。具体内容如下： （1）以 PLC为核心控制器，将本系统按控制的过程分为检测、调控和监控三部分。检测部分为系统整体数据输入环节，通过传感器和转换电路将检测值传输给控制器。调控部分的任务是分析系统模拟量和开关量的输入值，根据输入值做出相应的判断，通过控制输出部分，调控设备的运行状态。监控部分为组态王监控界面，可显示温室内的实时环境参数，设备运行状态和故障报警等信息，远程监控温室内环境的变化，对温室环境进行远程控制。 （2）提出了基于灰狼算法优化多变量 PID 神经元网络的温室环境解耦控制模型。应用神经网络的自适应性及灰狼算法出色的寻优能力，使网络权值动态修正，并通过系统仿真实验与传统PID神经元网络的控制功能进行比较分析。 温室系统解耦控制的仿真结果表明，所采取的解耦方法对于该系统的多输入多输出模型所具有的解耦能力在稳定性和解耦速率方面优于传统PID解耦方法，是一种有效的解耦控制策略。通过农场实地试验，将其运行结果显示及数据对比分析，表明本系统数据传输稳定，可通过人机交互界面控制执行机构及时地对育秧大棚环境进行自动调节，保证水稻秧苗的正常生长。且自动化程度高，可大量节约成本，具有良好的应用前景可为智能控制技术在寒地水稻育秧管理领域的应用提供部分思路和参考意见。