草莓日光温室模糊控制模型与水肥一体化管控技术研究

这是一篇关于草莓,温室,模糊控制,水肥一体化,智能调控的论文, 主要内容为草莓是一种具有营养价值、医疗价值及生态价值的作物。随着智慧农业的快速发展,不受季节限制的温室生产已逐渐代替传统露天种植。环境和水肥因素是制约温室种植的关键难题,智能控制技术和水肥一体化技术是调节温室环境因素,解决耗能大、环境污染严重问题的有效方案。但仍然存在管控方法精度差、农艺装备柔性化不足技术难题。基于此,开展了草莓日光温室环境模糊控制系统和水肥一体化的关键技术研究。研究了太阳辐射预测相关变量,建立了太阳辐射预测模型;分析了日光温室能量传递规律,建立了环境预测模型;研究了作物环境和水肥需求规律,构建了模糊控制系统;研究了肥料溶解规律和水肥一体化系统,设计了肥料研磨和水肥混合装备;研究了智慧农业控制规律,开发了远程监控平台。具体研究内容如下:(1)对传统农业技术存在的问题和技术瓶颈做了剖析,分析了太阳辐射预测模型技术、温室控制技术和水肥一体化技术的相关研究学术进展,确定了研究内容和技术路线。(2)建立了基于太阳辐射的日光温室环境预测模型。分析了太阳辐射相关指标,建立了数据样本;研究了最佳相关变量输入组合,建立了遗传算法优化的BP神经网络太阳辐射模型,对不同地区的太阳辐射进行预测,验证了模型的准确性;分析了日光温室的太阳辐射吸收、对流换热、热量传导和潜热传热规律,建立了日光温室环境预测模型。(3)建立了日光温室CFD数值模型,分析了其温度场和湿度场,设计了日光温室环境控制系统,搭建了温湿度控制实验平台。研究了日光温室的构建材料和系统对环境的影响,确定了环境控制设备;建立了CFD数值模型,分析了温室的温度场和湿度场,优化了传感器的采集位置;基于PID模糊控制理论,结合作物不同生长阶段温湿度需求,设计了日光温室环境调节系统;开发了一套以51单片机为核心的环境控制模拟装置,并设计了PID控制和PID模糊控制系统,设置了温湿度阈值,实现了环境中温度和湿度的实时监测以及设定值控制;实验结果表明,PID模糊控制系统的超调量小、耗时少,稳定性较好,优于单一PID控制。(4)设计了水肥一体化精准供给设备,研究了其关键技术与控制系统。分析了作物不同生长阶段的水肥规律,研究了变螺距规律、固体肥料溶解规律和水肥混合溶解速度规律,设计了精准配料装置、肥料研磨装置和水肥混合装置;结合草莓适合的水肥溶液,开发了PID模糊控制系统,对EC值和PH值进行控制分析和干扰测定。(5)设计了日光温室草莓控制决策和远程监控平台。分析了温室控制规律,设计了日光温室草莓控制决策。基于Spring Boot后端、Vue和Lay UI前端以及构建信息数据库,设计了日光温室草莓培育的信息管理远程监控平台,实现了实时远程监控并作出决策。

草莓日光温室模糊控制模型与水肥一体化管控技术研究

这是一篇关于草莓,温室,模糊控制,水肥一体化,智能调控的论文, 主要内容为草莓是一种具有营养价值、医疗价值及生态价值的作物。随着智慧农业的快速发展,不受季节限制的温室生产已逐渐代替传统露天种植。环境和水肥因素是制约温室种植的关键难题,智能控制技术和水肥一体化技术是调节温室环境因素,解决耗能大、环境污染严重问题的有效方案。但仍然存在管控方法精度差、农艺装备柔性化不足技术难题。基于此,开展了草莓日光温室环境模糊控制系统和水肥一体化的关键技术研究。研究了太阳辐射预测相关变量,建立了太阳辐射预测模型;分析了日光温室能量传递规律,建立了环境预测模型;研究了作物环境和水肥需求规律,构建了模糊控制系统;研究了肥料溶解规律和水肥一体化系统,设计了肥料研磨和水肥混合装备;研究了智慧农业控制规律,开发了远程监控平台。具体研究内容如下:(1)对传统农业技术存在的问题和技术瓶颈做了剖析,分析了太阳辐射预测模型技术、温室控制技术和水肥一体化技术的相关研究学术进展,确定了研究内容和技术路线。(2)建立了基于太阳辐射的日光温室环境预测模型。分析了太阳辐射相关指标,建立了数据样本;研究了最佳相关变量输入组合,建立了遗传算法优化的BP神经网络太阳辐射模型,对不同地区的太阳辐射进行预测,验证了模型的准确性;分析了日光温室的太阳辐射吸收、对流换热、热量传导和潜热传热规律,建立了日光温室环境预测模型。(3)建立了日光温室CFD数值模型,分析了其温度场和湿度场,设计了日光温室环境控制系统,搭建了温湿度控制实验平台。研究了日光温室的构建材料和系统对环境的影响,确定了环境控制设备;建立了CFD数值模型,分析了温室的温度场和湿度场,优化了传感器的采集位置;基于PID模糊控制理论,结合作物不同生长阶段温湿度需求,设计了日光温室环境调节系统;开发了一套以51单片机为核心的环境控制模拟装置,并设计了PID控制和PID模糊控制系统,设置了温湿度阈值,实现了环境中温度和湿度的实时监测以及设定值控制;实验结果表明,PID模糊控制系统的超调量小、耗时少,稳定性较好,优于单一PID控制。(4)设计了水肥一体化精准供给设备,研究了其关键技术与控制系统。分析了作物不同生长阶段的水肥规律,研究了变螺距规律、固体肥料溶解规律和水肥混合溶解速度规律,设计了精准配料装置、肥料研磨装置和水肥混合装置;结合草莓适合的水肥溶液,开发了PID模糊控制系统,对EC值和PH值进行控制分析和干扰测定。(5)设计了日光温室草莓控制决策和远程监控平台。分析了温室控制规律,设计了日光温室草莓控制决策。基于Spring Boot后端、Vue和Lay UI前端以及构建信息数据库,设计了日光温室草莓培育的信息管理远程监控平台,实现了实时远程监控并作出决策。

基于设施农业的气象服务平台研究

这是一篇关于设施农业,物联技术,智能调控,气象服务,JAVA EE框架的论文, 主要内容为我国现阶段农业正处在由粗放、低效、低质的传统农业向高产、优质、生态、安全的现代农业转变的关键期,需要科学化、集约化、产业化和商品化引领传统农业,而设施农业的建设代表了现代农业发展的趋势和方向,开展多维度、精准化、个性化和全过程的设施农业气象服务将大大增强农业生产的能力。现有的设施农业的气象服务存在移动网络利用少、传感器设施精度低、覆盖区域小,系统运行效率差等问题,不能充分满足现代农业发展需求。本文通过对厦门地区设施农业气象服务现状进行调查,分析了本地区设施农业的气象需求,利用现在发达的Web服务、移动互联和物联网等先进技术,构建了JAVA EE框架的设施农业智慧气象服务平台,系统采用Apache Tomcat7.0为Web服务器,前端开发为DIV+CSS+JQuery语言组合,Spring MVC作为Web服务器框架完成本次设计与开发。在调查用户实际需求和可行性分析的基础上,给出系统用例图和用例规约、功能模块分析、包和类的划分、时序设计和接口设计,数据库表设计,前台和后台的功能与界面设计,最终实现了设施农业气象服务平台系统。通过实际运行表明,该系统克服传统的设施农业气象服务的各种缺点,更好的为本地区农业发展服务。设施农业气象服务平台系统用户前台查看和使用的服务主要有基地概况、实时监测、预警预报、专家智囊、气象服务、设施管理、智能调控、账户管理和LED发布等功能;管理员查看和使用的服务主要有管理员登录和系统管理、监测区域概况管理、查看气象监测数据、查看气象预报预警、专家智囊和设施管理。同时系统具有衍生服务功能,为移动端应用提供“知天气”和“农气宝”气象信息查询APP服务,强化了大众气象服务职能,做到了气象服务于民生,提升了气象服务质量,具有显著社会和经济效益。

面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统研发

这是一篇关于智慧畜牧,福利养殖,热应激指数,LoRa,智能调控的论文, 主要内容为奶牛福利是规模化养殖中必须考虑的重要问题,其与生产效益、奶牛健康密切相关。其中,如何有效缓解奶牛热应激是奶牛福利养殖中面临的核心问题之一。热应激反应导致奶牛采食量、生长速度和产奶量下降,生育率和受孕率降低,甚至可造成死亡。目前,缓解奶牛热应激的方法主要为喷淋降温,但现有喷淋主要在采食和挤奶前的固定时间段内进行。国内外研究尝试开发奶牛自助喷淋系统,但水资源利用率较低。如何在保证喷淋降温效果的同时提升水资源的利用效益是应用自助喷淋进行热应激干预需要解决的关键问题。本论文设计面向奶牛福利的分布式自助喷淋系统,该系统可在检测到奶牛时自动喷淋,并可根据喷淋时的气候条件自适应调控喷淋降温过程中的喷淋时长,保证水资源的利用率。基于上述研究目标,本研究应用传感器和物联网无线通信技术,研发了一种可根据环境条件自适应控制喷淋时长的分布式自助喷淋系统。该系统的主要目的是通过自适应喷淋控制,缓解奶牛在高温环境下的热应激反应,从而提高奶牛的福利和健康状况。论文主要研究工作与结果如下:(1)设计了基于STM32嵌入式微处理器和多种传感器的牛场环境监测模块。该模块的微处理器通过RS485总线连接VMS-3000温湿度传感器、VMS-3003超声波风速风向传感器和RS-TEQ-N01-AL热电式太阳辐射强度传感器,通过Modbus协议完成数据传输、解析和校验。采用基于LoRa调制解调技术的RAK4203芯片实现了采集数据的无线传输。最终将采集数据存储在MySQL云数据库中。经测试,该模块温度测量误差为±0.15℃,湿度测量误差为±0.35%RH,风速测量误差为±0.02 m/s,辐射强度测量误差为±11.09 W/m2。(2)设计了基于STM32嵌入式微处理器和自动控制技术的奶牛自助喷淋模块。该模块采用Q31对射式光电传感器感知奶牛是否进入喷淋区域,通过微处理器控制2W-025-06常闭型电磁阀实现喷淋的开启与关闭。该模块数据无线传输与存储实现方法和环境监测模块相同。经测试,自助喷淋模块喷淋时长测量误差为±1.5 s。(3)基于B/S架构设计了用户管理监测平台。该管理平台后端采用Java语言,基于MVC设计模式开发。前端采用JavaScript、HTML、CSS语言,基于Layuimini框架开发。实现了温湿度、风速、辐射强度和热应激程度实时信息展示功能,LoRa网关、环境监测模块和自助喷淋模块设备管理功能,热应激指数、牛场环境和喷淋时长历史数据查询功能,以及喷淋时长控制模型设置功能。(4)开发了基于热应激指数的喷淋时长控制算法。开展了为期85 d的奶牛场现场实验,采集了奶牛热应激时期的环境数据12240组、喷淋时长数据387个、奶牛呼吸频率数据3374个。通过IBM SPSS 22.0软件对喷淋开始时刻往前0～48 h(每次间隔2h)热应激指数平均值与奶牛自愿喷淋时长进行相关性分析发现,相比于喷淋开始时刻的热应激指数,奶牛喷淋前数小时内热应激指数的平均值与奶牛自愿喷淋时长对数值相关性更显著(如喷淋前2 h THI1的平均值:r=0.6,P<0.01;喷淋开始时刻的THI1:r=0.44,P<0.01)。根据该结果选择了不同热应激指数均值的计算区间(如THI1为14h),并通过简单线性回归得出奶牛自愿喷淋时长对数值与不同热应激指数的关系。经验证,喷淋时长控制算法平均相对误差MRE最小为13.45%。最终将该算法移植到用户管理平台的服务器,实现了不同环境下最大喷淋时长自适应调控。本研究设计的面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统,满足设计要求,能够在监测到奶牛时自动控制喷淋,并根据喷淋时的历史环境自适应调整喷淋时长。该系统可为奶牛养殖中新型喷淋降温设备的设计提供参考。

草莓日光温室模糊控制模型与水肥一体化管控技术研究

这是一篇关于草莓,温室,模糊控制,水肥一体化,智能调控的论文, 主要内容为草莓是一种具有营养价值、医疗价值及生态价值的作物。随着智慧农业的快速发展,不受季节限制的温室生产已逐渐代替传统露天种植。环境和水肥因素是制约温室种植的关键难题,智能控制技术和水肥一体化技术是调节温室环境因素,解决耗能大、环境污染严重问题的有效方案。但仍然存在管控方法精度差、农艺装备柔性化不足技术难题。基于此,开展了草莓日光温室环境模糊控制系统和水肥一体化的关键技术研究。研究了太阳辐射预测相关变量,建立了太阳辐射预测模型;分析了日光温室能量传递规律,建立了环境预测模型;研究了作物环境和水肥需求规律,构建了模糊控制系统;研究了肥料溶解规律和水肥一体化系统,设计了肥料研磨和水肥混合装备;研究了智慧农业控制规律,开发了远程监控平台。具体研究内容如下:(1)对传统农业技术存在的问题和技术瓶颈做了剖析,分析了太阳辐射预测模型技术、温室控制技术和水肥一体化技术的相关研究学术进展,确定了研究内容和技术路线。(2)建立了基于太阳辐射的日光温室环境预测模型。分析了太阳辐射相关指标,建立了数据样本;研究了最佳相关变量输入组合,建立了遗传算法优化的BP神经网络太阳辐射模型,对不同地区的太阳辐射进行预测,验证了模型的准确性;分析了日光温室的太阳辐射吸收、对流换热、热量传导和潜热传热规律,建立了日光温室环境预测模型。(3)建立了日光温室CFD数值模型,分析了其温度场和湿度场,设计了日光温室环境控制系统,搭建了温湿度控制实验平台。研究了日光温室的构建材料和系统对环境的影响,确定了环境控制设备;建立了CFD数值模型,分析了温室的温度场和湿度场,优化了传感器的采集位置;基于PID模糊控制理论,结合作物不同生长阶段温湿度需求,设计了日光温室环境调节系统;开发了一套以51单片机为核心的环境控制模拟装置,并设计了PID控制和PID模糊控制系统,设置了温湿度阈值,实现了环境中温度和湿度的实时监测以及设定值控制;实验结果表明,PID模糊控制系统的超调量小、耗时少,稳定性较好,优于单一PID控制。(4)设计了水肥一体化精准供给设备,研究了其关键技术与控制系统。分析了作物不同生长阶段的水肥规律,研究了变螺距规律、固体肥料溶解规律和水肥混合溶解速度规律,设计了精准配料装置、肥料研磨装置和水肥混合装置;结合草莓适合的水肥溶液,开发了PID模糊控制系统,对EC值和PH值进行控制分析和干扰测定。(5)设计了日光温室草莓控制决策和远程监控平台。分析了温室控制规律,设计了日光温室草莓控制决策。基于Spring Boot后端、Vue和Lay UI前端以及构建信息数据库,设计了日光温室草莓培育的信息管理远程监控平台,实现了实时远程监控并作出决策。

面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统研发

这是一篇关于智慧畜牧,福利养殖,热应激指数,LoRa,智能调控的论文, 主要内容为奶牛福利是规模化养殖中必须考虑的重要问题,其与生产效益、奶牛健康密切相关。其中,如何有效缓解奶牛热应激是奶牛福利养殖中面临的核心问题之一。热应激反应导致奶牛采食量、生长速度和产奶量下降,生育率和受孕率降低,甚至可造成死亡。目前,缓解奶牛热应激的方法主要为喷淋降温,但现有喷淋主要在采食和挤奶前的固定时间段内进行。国内外研究尝试开发奶牛自助喷淋系统,但水资源利用率较低。如何在保证喷淋降温效果的同时提升水资源的利用效益是应用自助喷淋进行热应激干预需要解决的关键问题。本论文设计面向奶牛福利的分布式自助喷淋系统,该系统可在检测到奶牛时自动喷淋,并可根据喷淋时的气候条件自适应调控喷淋降温过程中的喷淋时长,保证水资源的利用率。基于上述研究目标,本研究应用传感器和物联网无线通信技术,研发了一种可根据环境条件自适应控制喷淋时长的分布式自助喷淋系统。该系统的主要目的是通过自适应喷淋控制,缓解奶牛在高温环境下的热应激反应,从而提高奶牛的福利和健康状况。论文主要研究工作与结果如下:(1)设计了基于STM32嵌入式微处理器和多种传感器的牛场环境监测模块。该模块的微处理器通过RS485总线连接VMS-3000温湿度传感器、VMS-3003超声波风速风向传感器和RS-TEQ-N01-AL热电式太阳辐射强度传感器,通过Modbus协议完成数据传输、解析和校验。采用基于LoRa调制解调技术的RAK4203芯片实现了采集数据的无线传输。最终将采集数据存储在MySQL云数据库中。经测试,该模块温度测量误差为±0.15℃,湿度测量误差为±0.35%RH,风速测量误差为±0.02 m/s,辐射强度测量误差为±11.09 W/m2。(2)设计了基于STM32嵌入式微处理器和自动控制技术的奶牛自助喷淋模块。该模块采用Q31对射式光电传感器感知奶牛是否进入喷淋区域,通过微处理器控制2W-025-06常闭型电磁阀实现喷淋的开启与关闭。该模块数据无线传输与存储实现方法和环境监测模块相同。经测试,自助喷淋模块喷淋时长测量误差为±1.5 s。(3)基于B/S架构设计了用户管理监测平台。该管理平台后端采用Java语言,基于MVC设计模式开发。前端采用JavaScript、HTML、CSS语言,基于Layuimini框架开发。实现了温湿度、风速、辐射强度和热应激程度实时信息展示功能,LoRa网关、环境监测模块和自助喷淋模块设备管理功能,热应激指数、牛场环境和喷淋时长历史数据查询功能,以及喷淋时长控制模型设置功能。(4)开发了基于热应激指数的喷淋时长控制算法。开展了为期85 d的奶牛场现场实验,采集了奶牛热应激时期的环境数据12240组、喷淋时长数据387个、奶牛呼吸频率数据3374个。通过IBM SPSS 22.0软件对喷淋开始时刻往前0～48 h(每次间隔2h)热应激指数平均值与奶牛自愿喷淋时长进行相关性分析发现,相比于喷淋开始时刻的热应激指数,奶牛喷淋前数小时内热应激指数的平均值与奶牛自愿喷淋时长对数值相关性更显著(如喷淋前2 h THI1的平均值:r=0.6,P<0.01;喷淋开始时刻的THI1:r=0.44,P<0.01)。根据该结果选择了不同热应激指数均值的计算区间(如THI1为14h),并通过简单线性回归得出奶牛自愿喷淋时长对数值与不同热应激指数的关系。经验证,喷淋时长控制算法平均相对误差MRE最小为13.45%。最终将该算法移植到用户管理平台的服务器,实现了不同环境下最大喷淋时长自适应调控。本研究设计的面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统,满足设计要求,能够在监测到奶牛时自动控制喷淋,并根据喷淋时的历史环境自适应调整喷淋时长。该系统可为奶牛养殖中新型喷淋降温设备的设计提供参考。

草莓日光温室模糊控制模型与水肥一体化管控技术研究

这是一篇关于草莓,温室,模糊控制,水肥一体化,智能调控的论文, 主要内容为草莓是一种具有营养价值、医疗价值及生态价值的作物。随着智慧农业的快速发展,不受季节限制的温室生产已逐渐代替传统露天种植。环境和水肥因素是制约温室种植的关键难题,智能控制技术和水肥一体化技术是调节温室环境因素,解决耗能大、环境污染严重问题的有效方案。但仍然存在管控方法精度差、农艺装备柔性化不足技术难题。基于此,开展了草莓日光温室环境模糊控制系统和水肥一体化的关键技术研究。研究了太阳辐射预测相关变量,建立了太阳辐射预测模型;分析了日光温室能量传递规律,建立了环境预测模型;研究了作物环境和水肥需求规律,构建了模糊控制系统;研究了肥料溶解规律和水肥一体化系统,设计了肥料研磨和水肥混合装备;研究了智慧农业控制规律,开发了远程监控平台。具体研究内容如下:(1)对传统农业技术存在的问题和技术瓶颈做了剖析,分析了太阳辐射预测模型技术、温室控制技术和水肥一体化技术的相关研究学术进展,确定了研究内容和技术路线。(2)建立了基于太阳辐射的日光温室环境预测模型。分析了太阳辐射相关指标,建立了数据样本;研究了最佳相关变量输入组合,建立了遗传算法优化的BP神经网络太阳辐射模型,对不同地区的太阳辐射进行预测,验证了模型的准确性;分析了日光温室的太阳辐射吸收、对流换热、热量传导和潜热传热规律,建立了日光温室环境预测模型。(3)建立了日光温室CFD数值模型,分析了其温度场和湿度场,设计了日光温室环境控制系统,搭建了温湿度控制实验平台。研究了日光温室的构建材料和系统对环境的影响,确定了环境控制设备;建立了CFD数值模型,分析了温室的温度场和湿度场,优化了传感器的采集位置;基于PID模糊控制理论,结合作物不同生长阶段温湿度需求,设计了日光温室环境调节系统;开发了一套以51单片机为核心的环境控制模拟装置,并设计了PID控制和PID模糊控制系统,设置了温湿度阈值,实现了环境中温度和湿度的实时监测以及设定值控制;实验结果表明,PID模糊控制系统的超调量小、耗时少,稳定性较好,优于单一PID控制。(4)设计了水肥一体化精准供给设备,研究了其关键技术与控制系统。分析了作物不同生长阶段的水肥规律,研究了变螺距规律、固体肥料溶解规律和水肥混合溶解速度规律,设计了精准配料装置、肥料研磨装置和水肥混合装置;结合草莓适合的水肥溶液,开发了PID模糊控制系统,对EC值和PH值进行控制分析和干扰测定。(5)设计了日光温室草莓控制决策和远程监控平台。分析了温室控制规律,设计了日光温室草莓控制决策。基于Spring Boot后端、Vue和Lay UI前端以及构建信息数据库,设计了日光温室草莓培育的信息管理远程监控平台,实现了实时远程监控并作出决策。

草莓日光温室模糊控制模型与水肥一体化管控技术研究

这是一篇关于草莓,温室,模糊控制,水肥一体化,智能调控的论文, 主要内容为草莓是一种具有营养价值、医疗价值及生态价值的作物。随着智慧农业的快速发展,不受季节限制的温室生产已逐渐代替传统露天种植。环境和水肥因素是制约温室种植的关键难题,智能控制技术和水肥一体化技术是调节温室环境因素,解决耗能大、环境污染严重问题的有效方案。但仍然存在管控方法精度差、农艺装备柔性化不足技术难题。基于此,开展了草莓日光温室环境模糊控制系统和水肥一体化的关键技术研究。研究了太阳辐射预测相关变量,建立了太阳辐射预测模型;分析了日光温室能量传递规律,建立了环境预测模型;研究了作物环境和水肥需求规律,构建了模糊控制系统;研究了肥料溶解规律和水肥一体化系统,设计了肥料研磨和水肥混合装备;研究了智慧农业控制规律,开发了远程监控平台。具体研究内容如下:(1)对传统农业技术存在的问题和技术瓶颈做了剖析,分析了太阳辐射预测模型技术、温室控制技术和水肥一体化技术的相关研究学术进展,确定了研究内容和技术路线。(2)建立了基于太阳辐射的日光温室环境预测模型。分析了太阳辐射相关指标,建立了数据样本;研究了最佳相关变量输入组合,建立了遗传算法优化的BP神经网络太阳辐射模型,对不同地区的太阳辐射进行预测,验证了模型的准确性;分析了日光温室的太阳辐射吸收、对流换热、热量传导和潜热传热规律,建立了日光温室环境预测模型。(3)建立了日光温室CFD数值模型,分析了其温度场和湿度场,设计了日光温室环境控制系统,搭建了温湿度控制实验平台。研究了日光温室的构建材料和系统对环境的影响,确定了环境控制设备;建立了CFD数值模型,分析了温室的温度场和湿度场,优化了传感器的采集位置;基于PID模糊控制理论,结合作物不同生长阶段温湿度需求,设计了日光温室环境调节系统;开发了一套以51单片机为核心的环境控制模拟装置,并设计了PID控制和PID模糊控制系统,设置了温湿度阈值,实现了环境中温度和湿度的实时监测以及设定值控制;实验结果表明,PID模糊控制系统的超调量小、耗时少,稳定性较好,优于单一PID控制。(4)设计了水肥一体化精准供给设备,研究了其关键技术与控制系统。分析了作物不同生长阶段的水肥规律,研究了变螺距规律、固体肥料溶解规律和水肥混合溶解速度规律,设计了精准配料装置、肥料研磨装置和水肥混合装置;结合草莓适合的水肥溶液,开发了PID模糊控制系统,对EC值和PH值进行控制分析和干扰测定。(5)设计了日光温室草莓控制决策和远程监控平台。分析了温室控制规律,设计了日光温室草莓控制决策。基于Spring Boot后端、Vue和Lay UI前端以及构建信息数据库,设计了日光温室草莓培育的信息管理远程监控平台,实现了实时远程监控并作出决策。

面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统研发

这是一篇关于智慧畜牧,福利养殖,热应激指数,LoRa,智能调控的论文, 主要内容为奶牛福利是规模化养殖中必须考虑的重要问题,其与生产效益、奶牛健康密切相关。其中,如何有效缓解奶牛热应激是奶牛福利养殖中面临的核心问题之一。热应激反应导致奶牛采食量、生长速度和产奶量下降,生育率和受孕率降低,甚至可造成死亡。目前,缓解奶牛热应激的方法主要为喷淋降温,但现有喷淋主要在采食和挤奶前的固定时间段内进行。国内外研究尝试开发奶牛自助喷淋系统,但水资源利用率较低。如何在保证喷淋降温效果的同时提升水资源的利用效益是应用自助喷淋进行热应激干预需要解决的关键问题。本论文设计面向奶牛福利的分布式自助喷淋系统,该系统可在检测到奶牛时自动喷淋,并可根据喷淋时的气候条件自适应调控喷淋降温过程中的喷淋时长,保证水资源的利用率。基于上述研究目标,本研究应用传感器和物联网无线通信技术,研发了一种可根据环境条件自适应控制喷淋时长的分布式自助喷淋系统。该系统的主要目的是通过自适应喷淋控制,缓解奶牛在高温环境下的热应激反应,从而提高奶牛的福利和健康状况。论文主要研究工作与结果如下:(1)设计了基于STM32嵌入式微处理器和多种传感器的牛场环境监测模块。该模块的微处理器通过RS485总线连接VMS-3000温湿度传感器、VMS-3003超声波风速风向传感器和RS-TEQ-N01-AL热电式太阳辐射强度传感器,通过Modbus协议完成数据传输、解析和校验。采用基于LoRa调制解调技术的RAK4203芯片实现了采集数据的无线传输。最终将采集数据存储在MySQL云数据库中。经测试,该模块温度测量误差为±0.15℃,湿度测量误差为±0.35%RH,风速测量误差为±0.02 m/s,辐射强度测量误差为±11.09 W/m2。(2)设计了基于STM32嵌入式微处理器和自动控制技术的奶牛自助喷淋模块。该模块采用Q31对射式光电传感器感知奶牛是否进入喷淋区域,通过微处理器控制2W-025-06常闭型电磁阀实现喷淋的开启与关闭。该模块数据无线传输与存储实现方法和环境监测模块相同。经测试,自助喷淋模块喷淋时长测量误差为±1.5 s。(3)基于B/S架构设计了用户管理监测平台。该管理平台后端采用Java语言,基于MVC设计模式开发。前端采用JavaScript、HTML、CSS语言,基于Layuimini框架开发。实现了温湿度、风速、辐射强度和热应激程度实时信息展示功能,LoRa网关、环境监测模块和自助喷淋模块设备管理功能,热应激指数、牛场环境和喷淋时长历史数据查询功能,以及喷淋时长控制模型设置功能。(4)开发了基于热应激指数的喷淋时长控制算法。开展了为期85 d的奶牛场现场实验,采集了奶牛热应激时期的环境数据12240组、喷淋时长数据387个、奶牛呼吸频率数据3374个。通过IBM SPSS 22.0软件对喷淋开始时刻往前0～48 h(每次间隔2h)热应激指数平均值与奶牛自愿喷淋时长进行相关性分析发现,相比于喷淋开始时刻的热应激指数,奶牛喷淋前数小时内热应激指数的平均值与奶牛自愿喷淋时长对数值相关性更显著(如喷淋前2 h THI1的平均值:r=0.6,P<0.01;喷淋开始时刻的THI1:r=0.44,P<0.01)。根据该结果选择了不同热应激指数均值的计算区间(如THI1为14h),并通过简单线性回归得出奶牛自愿喷淋时长对数值与不同热应激指数的关系。经验证,喷淋时长控制算法平均相对误差MRE最小为13.45%。最终将该算法移植到用户管理平台的服务器,实现了不同环境下最大喷淋时长自适应调控。本研究设计的面向奶牛福利的分布式自助喷淋降温系统,满足设计要求,能够在监测到奶牛时自动控制喷淋,并根据喷淋时的历史环境自适应调整喷淋时长。该系统可为奶牛养殖中新型喷淋降温设备的设计提供参考。