基于LED可调光植物生长人工环境监控系统应用研究

摘要

近年来,由于全国人口基数急剧增长，可耕地面积日益短缺，环境问题也越来越严峻。传统农业已不能够较好地满足当今社会供需要求，在此形势下，植物工厂成为传统农业转型的重要方向，它对农作物生育过程的光照、温度、湿度、Co2浓度进行自动化控制，作物的生长不再受制于外部自然生态环境，因此是作物生产效率大大提高，从而带来更多的经济效益。本文通过对植物工厂植物生长环境控制要求的研究，提出了一种基于LED可调光植物生长人工环境监控系统，该系统具有光谱可调、光谱巡检、全生长周期自动化控制等功能特点。
　　本系统采用由RGB三基色LED灯珠构成的灯板作为植物生长得人工光源，采用可调LED恒流驱动、PAC控制器、光谱仪，通过PWM调光技术实现系统光源的光谱调节功能，通过上位机软件对光谱仪测量数据的读取实现光谱巡检功能。本应用研究完成植物生长函数库设计，该库用于存储植物生长各阶段的参数，在自动模式中上位机软件通过对函数库参数定时读取可实现系统全生长周期自动化控制。系统采用分布式控制结构，采用Modbus TCP通讯协议构成一主多从的上下位机控制结构。下位机为PAC控制器，控制现场环境中所有执行机构。上位机在PC端用组态王软件开发，通过无线Wi-Fi网络与现场PAC控制器建立通信，实现了对植物培育现场的集中化管理和远程监控。
　　本文完成植物生长人工环境监控系统的硬件和软件应用研究与设计。硬件包括了人工光源、LED驱动电源、传感器、PAC控制器、光谱巡检摸块、通信模块等。软件包括下位机软件和上位机软件设计，下位机软件包括数据据采集程序、手动控制程序、自动控制等程序等。上位机软件包括数据显示模块、操作控制模块、参数设置模块、植物生长函数库等模块。
　　通过对系统运行测试，所设计的植物生长人工环境监控系统基本达到预期目标。本系统生产效率高、稳定性好、操作方便，对当今农业生产技术具有一定的指导意义和应用价值。

目录

第一个书签之前