基于变论域模糊控制的西瓜温室监测系统设计

作     者：舒俊杰 

作者单位：武汉轻工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐震

授予年度：2023年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 09[农学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0835[工学-软件工程] 081002[工学-信号与信息处理] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学] 

主      题：西瓜温室 温度控制策略 变论域模糊控制 鲸群算法 无线传感器网络 环境监测 

摘      要：随着乡村经济振兴的大力推进,传统的农业生产模式已经无法满足生产需求,将信息技术与传统产业相结合已成必然趋势,以温室大棚为代表的设施农业迎来了新的发展机遇。在温室大棚系统中对温度的控制十分重要,本文结合温室西瓜种植的实际情况,设计了西瓜温室控温方法,开发了一套基于变论域模糊控制的西瓜温室监测系统。首先,本文对现有温室大棚存在的问题进行了分析,针对现有温室环境信息交互能力差、环境因子控制精度低的现状,提出了使用无线传感器网络结合变论域模糊控制的方法来设计温室环境监测系统。其次,以西瓜为研究对象,根据前人的研究成果和经验总结出了温室西瓜各生长期的适宜生长温度,选择了多项式曲线拟合的方法作为控温模型,选取了合适的温度控制阈值,基于此,本文制定了西瓜温室温度控制策略。在对核心控制算法研究中,针对现有变论域模糊控制优化算法存在的问题,提出了基于WOA(Whale Optimization Algorithm)的自适应变论域模糊控制算法,并进行了算法的性能测试,实验结果表明本文提出的算法在整体的性能上有显著的提升。最后,对系统进行了软硬件设计,先根据系统硬件结构对无线传感器网络、物联网网关和调控电路进行了设计。再根据系统软件结构,对系统中的无线传感器网络协调器节点和终端节点、物联网网关、服务器接口以及控温算法分别进行了设计。完成系统软硬件设计之后,对系统的各个模块进行了测试,其中包括硬件测试,无线传感器网络通信测试,物联网网关数据上传测试,上位机界面通讯测试,测试结果显示系统能达到预期设计要求。