微型植物工厂内部环境调控试验平台研制及试验 被引量：19

1

作者 涂俊亮 邱权 +3 位作者 秦琳琳 吴刚 郑文刚 孟志军 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期184-190,共7页

为解决植物工厂研究中存在的控制对象模型缺失问题,该文介绍了一种微型植物工厂内部环境调控试验平台。该平台舍弃了常用的参数设定间接调控模式,赋予控制算法对加热、降温等执行器的开关控制权,从而为更加直接地观测植物工厂内部环境... 为解决植物工厂研究中存在的控制对象模型缺失问题,该文介绍了一种微型植物工厂内部环境调控试验平台。该平台舍弃了常用的参数设定间接调控模式,赋予控制算法对加热、降温等执行器的开关控制权,从而为更加直接地观测植物工厂内部环境的控制响应创造了条件。实际测试表明,该试验平台的加热、降温调控功能运行良好。同时,初步的数据分析确定了系统的延迟特性和平台内部温湿度因子间的相关性特征,为采样周期的选择以及后续开展温湿度智能优化调控奠定了良好的基础。 展开更多

关键词 环境调控 加热 降温 微型植物工厂 试验平台

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微型植物工厂温湿度场分析与传感器优化布局 被引量：10

2

作者 赵国强 贾鹤鸣 +3 位作者 张森 彭晓旭 李金夺 马军 《森林工程》 2019年第2期61-68,共8页

微型植物工厂在温湿度变化的过程中,温湿度场分布存在差异性,传感器所采集的数据会随着传感器的位置改变而变化,影响数据采集准确度。针对上述问题,本文提出一种传感器布置方案,利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)仿真... 微型植物工厂在温湿度变化的过程中,温湿度场分布存在差异性,传感器所采集的数据会随着传感器的位置改变而变化,影响数据采集准确度。针对上述问题,本文提出一种传感器布置方案,利用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)仿真软件FLUENT对不同方案下的温湿度场进行模拟仿真,分析不同传感器布局与植物生长区温湿度变化的关系,找到传感器最佳布局方案并进行验证试验。仿真结果表明:借助计算流体力学仿真,通过比较不同布置方案的温湿度数据拟合优度等参数,可以直观分析数据采集差异性,便于最佳方案的比较和筛选。试验结果表明:温湿度实测数据同模拟数据相对误差分别保持在5. 6%和3. 2%以下,模拟效果与实验效果吻合较好,筛选出的方案能够准确跟踪植物生长区温湿度变化,验证模型的有效性。该研究对提高植物工厂的控制精度和减少作物生长的差异性具有一定参考价值。 展开更多

关键词 微型植物工厂 温湿度传感器 流体力学 组分守恒 湍流模型

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基于STM32的微型植物工厂温湿度监测系统设计 被引量：10

3

作者 艾海波 魏晋宏 +1 位作者 邱权 郑文刚 《农机化研究》 北大核心 2014年第5期141-144,150,共5页

利用嵌入式技术研发了针对家庭用微型植物工厂的温湿度监测系统。该系统以STM32微处理器为核心,在μC/OS-Ⅱ操作系统环境下,实现了温湿度信息的实时采集和显示,并采用分批估计数据融合算法提高了单传感器精度;同时,该系统还具备SD卡存... 利用嵌入式技术研发了针对家庭用微型植物工厂的温湿度监测系统。该系统以STM32微处理器为核心,在μC/OS-Ⅱ操作系统环境下,实现了温湿度信息的实时采集和显示,并采用分批估计数据融合算法提高了单传感器精度;同时,该系统还具备SD卡存储功能,可以随时查询微型植物工厂内部温湿度历史数据。种植试验结果表明:该系统稳定可靠,能准确、实时地对微型植物工厂内部的温湿度进行监测和显示,且方便通过触摸屏进行历史数据查询,具有较高的实用性。 展开更多

关键词 微型植物工厂 STM32 μC OS-Ⅱ 嵌入式平台 温湿度监测 STM32 μC OS-Ⅱ

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基于物联网的微型植物工厂智能监控系统设计 被引量：10

4

作者 左志宇 谭洁 +5 位作者 毛罕平 卓敏敏 胡胜尧 唐学平 张文忠 赵常 《农机化研究》 北大核心 2019年第11期74-79,共6页

随着生活水平的提高,人们对于安全、卫生、绿色的蔬菜需求越来越大,因此适用于家庭使用的微型植物工厂越来越受到关注。针对这一需求,开发了一种基于物联网的微型植物工厂智能监控系统。该系统可以实现用户通过Web浏览器或手机APP远程... 随着生活水平的提高,人们对于安全、卫生、绿色的蔬菜需求越来越大,因此适用于家庭使用的微型植物工厂越来越受到关注。针对这一需求,开发了一种基于物联网的微型植物工厂智能监控系统。该系统可以实现用户通过Web浏览器或手机APP远程查看微型植物工厂运行状态、修改控制系统设置参数和即时干预控制设置;用户也可以将微型植物工厂托管给专家或服务器。试验结果表明:该系统性能稳定,环境参数的采集设定、用户及时干预、历史数据的查看,以及在线付费完成服务器托管等功能均能达到实际应用需求。 展开更多

关键词 微型植物工厂 物联网 监控系统

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微型植物工厂LED多光谱补光系统的设计与应用 被引量：8

5

作者 鞠红艳 李季 +2 位作者 孙艺哲 宫鹤 李士军 《吉林农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期113-118,共6页

不同的光谱、光强和光照周期对植物的影响不同。为了深入研究植物与光照的关系,设计一种微型植物工厂LED多光谱补光系统的可控光源。基于嵌入式系统,对微型植物工厂所需补光进行分析,通过控制不同波长的LED产生不同光强,使其接近所需光... 不同的光谱、光强和光照周期对植物的影响不同。为了深入研究植物与光照的关系,设计一种微型植物工厂LED多光谱补光系统的可控光源。基于嵌入式系统,对微型植物工厂所需补光进行分析,通过控制不同波长的LED产生不同光强,使其接近所需光谱。该补光系统可从365~940 nm的25种不同波段的光谱自由选择,实现大功率LED光谱自由拟合、光照强度连续可调、光照周期自由设定的功能,同时可根据不同植物种类的适宜光环境需求进行“量身定做”,进而实现精确补光。该系统成本低、效率高、精确性高、针对性强,更利于对光与植物关系的研究。 展开更多

关键词 微型植物工厂 LED多光谱 嵌入式系统 驱动电路

原文传递

基于STM32F407微型植物工厂智能控制系统研制 被引量：8

6

作者 左志宇 卓敏敏 +4 位作者 毛罕平 谭洁 唐学平 张文忠 赵常 《农机化研究》 北大核心 2019年第10期213-218,248,共7页

为了给微型植物工厂内部作物提供良好的生长环境,设计了一种基于STM32F407的微型植物工厂智能控制系统,包括微控制器模块、人机交互模块、数据采集模块、网络模块和执行机构驱动模块等。同时,制定了环境因子控制策略,构建了微型植物工... 为了给微型植物工厂内部作物提供良好的生长环境,设计了一种基于STM32F407的微型植物工厂智能控制系统,包括微控制器模块、人机交互模块、数据采集模块、网络模块和执行机构驱动模块等。同时,制定了环境因子控制策略,构建了微型植物工厂智能控制系统软硬件,并进行了作物种植试验。结果表明:该系统稳定可靠,能够为作物生长提供适宜的光照、温湿度和水肥条件。 展开更多

关键词 微型植物工厂 智能控制 STM32F407 控制策略

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微型植物工厂发展分析与展望 被引量：8

7

作者 余锡寿 刘跃萍 《农业展望》 2016年第7期59-61,共3页

微型植物工厂是植物工厂的一类,实质上是微型化、智能化、立体化、有机化的植物生产系统,其最大的特点是随用随采,能够实现生产、消费零距离,使居民的蔬菜消费更加方便、快捷、新鲜、放心。在阐述微型植物工厂的概念、产生背景、技术系... 微型植物工厂是植物工厂的一类,实质上是微型化、智能化、立体化、有机化的植物生产系统,其最大的特点是随用随采,能够实现生产、消费零距离,使居民的蔬菜消费更加方便、快捷、新鲜、放心。在阐述微型植物工厂的概念、产生背景、技术系统、工作原理的基础上,介绍了微型植物工厂的特色及优势,并指出了制约微型植物工厂发展的因素,最后对微型植物工厂的发展前景进行了展望。 展开更多

关键词 蔬菜 微型植物工厂 栽培模式 智能控制 双面栽培 社会效益 经济效益

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基于CFD的微型植物工厂湿热环境数值分析 被引量：6

8

作者 贾鹤鸣 张森 +2 位作者 宋文龙 朱柏卓 邢致恺 《林业工程学报》 北大核心 2018年第6期122-127,共6页

为进一步提高植物生长信息的精确检测与培养环境的优化调控,基于计算流体动力学对微型植物工厂内部空气传输过程进行三维数值模拟,从而分析得出内部温湿度场的分布模式。通过仿真分析与实验测试结果的对比研究表明:微型植物工厂培养箱... 为进一步提高植物生长信息的精确检测与培养环境的优化调控,基于计算流体动力学对微型植物工厂内部空气传输过程进行三维数值模拟,从而分析得出内部温湿度场的分布模式。通过仿真分析与实验测试结果的对比研究表明:微型植物工厂培养箱内部温湿度场受气流场的影响分布不均匀,风速高的区域温度相对较低。相对湿度与温度呈现强烈的耦合关系,相对湿度模拟值与实测值平均相对误差为5.38%;温度模拟值与实测值平均误差为0.875℃,平均相对误差为4.41%,数值模拟结果与试验测试结果吻合度较高。相对湿度分布与对应的温度分布模式类似,中部植物生长培养区的温湿度分布均匀一致,其余空间温湿度分布梯度明显且顶部温度高湿度低,底部温度低湿度高,整体分层明显,需要对培养箱进行结构优化,减少温湿度分层现象,以更好地促进植物的生长。 展开更多

关键词 微型植物工厂 温湿度分布 多孔介质模型 组分传输模型

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基于计算流体力学的微型植物工厂温湿度环境模拟及优化方案 被引量：4

9

作者 韩骏骋 贾鹤鸣 +3 位作者 李瑶 孙康健 康立飞 李金夺 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期136-142,共7页

为研究微型植物工厂内温度场和湿度场的分布情况并对其进行优化,通过Gambit将建于东北林业大学内的微型植物工厂进行3D建模,采用计算流体力学软件,引入混合了空气和水蒸气的组分运输模型和替代植物的多孔介质模型对工厂内温湿度的分布... 为研究微型植物工厂内温度场和湿度场的分布情况并对其进行优化,通过Gambit将建于东北林业大学内的微型植物工厂进行3D建模,采用计算流体力学软件,引入混合了空气和水蒸气的组分运输模型和替代植物的多孔介质模型对工厂内温湿度的分布情况进行数值模拟计算,同时设计2种拥有不同回风口和通风机的位置或数量的优化方案。模拟计算的结果与实际监测值进行对比发现,相对湿度的平均相对误差为0.385%,温度的平均相对误差为1.10%,温湿度的最大误差分别不超过0.9℃和1.5%,模拟情况与实际情况吻合度较好,使得模型的可行性和准确性得以验证。在对2种优化方案进行模拟并与初始方案比较后,得出如下结论:工厂内部气流流动对温湿度的分布有较为明显的影响,2种优化方案的温度分布均匀性均优于初始方案,其中,方案2的温湿度分布均匀性最好,相对湿度和温度的标准偏差分别为0.60%和0.08℃,相对湿度范围为76.4%~79.4%,最高温度和最低温度分别为25.4和25.0℃,平均温湿度分别为25.2℃和77.9%,温湿度的分布均匀性较好,没有抑制植物生长的因素存在,因此方案2,即将通风机分别置于工厂西墙离地0.3和1.0m处,回风口分别离地0.6和1.3m,为工程设计优化的最优方案。最后,对最优方案进行了试验验证,认定最优方案中温湿度的模拟情况可以真实反映温室中的实际环境。 展开更多

关键词 微型植物工厂 湿度场 模拟计算 计算流体力学 均匀性 结构优化

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微型植物工厂营养液调控系统的设计 被引量：4

10

作者 陆国华 《电子测量技术》 2017年第3期63-67,共5页

针对微型植物工厂设计了一种营养液监测和调节系统,以实现植物生长周期的营养液配比的智能调节。该系统以单片机STM32L151RCT6为主控芯片,采用缓冲放大器AD8603和高精度ADC芯片AD7793实现pH的监测,采用基于ADG715八通道开关和AD5934的... 针对微型植物工厂设计了一种营养液监测和调节系统,以实现植物生长周期的营养液配比的智能调节。该系统以单片机STM32L151RCT6为主控芯片,采用缓冲放大器AD8603和高精度ADC芯片AD7793实现pH的监测,采用基于ADG715八通道开关和AD5934的高精度阻抗转换器系统实现电导率和液温的监测,采用DRV8825步进电机控制芯片驱动蠕动泵实现营养液自动调配模块,采用MRF24WG0MA实现通过WiFi将数据传输至主控软件、并接收软件的控制命令实现营养液的调节。该系统电路结构简单,实际测试结果表明,该系统可以实现较高精度的pH(<0.05)、电导率(<30μS/cm)和水温(<0.2°C)测量,以及营养液浓度和pH的调节,可以用于植物工厂生长系统的营养液调节。 展开更多

关键词 微型植物工厂 营养液 调控系统

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微型植物工厂雾培控制系统设计 被引量：4

11

作者 罗孟德 贾鹤鸣 +3 位作者 赵文科 朱传旭 杨泽文 张森 《科技创新与生产力》 2017年第6期94-98,共5页

基于雾培栽培技术,研发了一种家庭或实验室的桌面级微型植物工厂,用以高效智能化栽培植物,该系统选取STM32F405RET6作为系统主控芯片,采用单总线、高效率温湿度测量模块DHT11实现对植物根系温度、湿度的监测,利用玻璃电极E201-C和运算... 基于雾培栽培技术,研发了一种家庭或实验室的桌面级微型植物工厂,用以高效智能化栽培植物,该系统选取STM32F405RET6作为系统主控芯片,采用单总线、高效率温湿度测量模块DHT11实现对植物根系温度、湿度的监测,利用玻璃电极E201-C和运算放大器CA3140对营养液pH值进行监测,利用双运放LM358和模数变换器(ADC)采集电路对营养液EC值进行监测,采用ULN2003驱动芯片驱动蠕动泵实现营养液自动调配,采用大功率超声波雾化装置对营养液气雾化喷射在植物根系提供植物生长所需养分,该系统可以精确采集系统环境参数并对系统作出有效调控,在基于雾培技术实现系统内植物高效生长的同时,极大地提高了水资源的利用率。 展开更多

关键词 自动控制 智能监测 微型植物工厂 雾培 超声波雾化

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微型植物工厂温度传感器优化布置仿真研究 被引量：3

12

作者 贾鹤鸣 张森 +2 位作者 朱传旭 邢致恺 杨泽文 《科技创新与生产力》 2018年第4期64-67,共4页

为实现微型植物工厂内部传感器的最优布置,笔者提出一种基于计算流体力学(CFD)的模拟仿真方法。阐述了CFD的基础理论和湍流模型数值计算方法,构建了微型植物工厂的物理模型与数值模拟模型,通过设置监测点对微型植物工厂内部环境进行测... 为实现微型植物工厂内部传感器的最优布置,笔者提出一种基于计算流体力学(CFD)的模拟仿真方法。阐述了CFD的基础理论和湍流模型数值计算方法,构建了微型植物工厂的物理模型与数值模拟模型,通过设置监测点对微型植物工厂内部环境进行测量仿真,根据模拟结果选择最佳热源位置。在此研究基础上,通过分析仿真数据及不同水平截面的温度场分布情况,确定了温度传感器最优布置面,为微型植物工厂中的植物生体信息检测提供了更为精确的测量条件。 展开更多

关键词 自动控制 微型植物工厂 环境模拟 传感器优化布置 温度测量

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家庭式微植物工厂监控系统设计 被引量：2

13

作者 韩丹 刘华 +1 位作者 卫勇 萨良兵 《农业工程》 2017年第4期36-40,53,共6页

为了解决家庭阳台种植作物过程中湿气重、难控制的问题,提出了家庭式微植物工厂。它是密闭式的,利用智能化控制技术使作物进行自我调节,采用层结构设计及配套环境监测装置。监测系统是以无线传感技术、控制技术和多传感器融合技术为核心... 为了解决家庭阳台种植作物过程中湿气重、难控制的问题,提出了家庭式微植物工厂。它是密闭式的,利用智能化控制技术使作物进行自我调节,采用层结构设计及配套环境监测装置。监测系统是以无线传感技术、控制技术和多传感器融合技术为核心;以STM32为核心控制单元;以上位机为终端实时显示系统内环境参数的家庭种植环境监控设备。系统实现了微型植物工厂内部温湿度、光照等多个环境因子的实时显示和精确控制,具有较高的实用性。 展开更多

关键词 微植物工厂 层结构 监控系统

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JPWZ-1型微型植物工厂栽培试验的研究 被引量：1

14

作者 李东星 李迎忠 +3 位作者 许明 商守海 周增产 卜云龙 《中国蔬菜》 北大核心 2012年第09X期67-73,共7页

针对未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,研制了一种适合于家庭使用的JPWZ-1型微型植物工厂。该微型植物工厂主要包括栽培区、营养液循环区、电气控制区、环境控制区。通过对该微型植物工厂栽培情况进行初步试验,探索JPWZ-1型微型植物工... 针对未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,研制了一种适合于家庭使用的JPWZ-1型微型植物工厂。该微型植物工厂主要包括栽培区、营养液循环区、电气控制区、环境控制区。通过对该微型植物工厂栽培情况进行初步试验,探索JPWZ-1型微型植物工厂种植叶用莴苣的栽培效果。 展开更多

关键词 微型植物工厂 植物栽培 栽培试验

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微型植物工厂智能控制系统! 被引量：28

15

作者 艾海波 魏晋宏 +1 位作者 邱权 郑文刚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期198-204,共7页

利用嵌入式技术,设计了一种基于STM32的微型植物工厂智能控制系统。该系统以STM32微处理器为硬件核心,结合μC/OS-Ⅱ操作系统,实现了微型植物工厂内部温湿度、光照等多个环境因子的实时显示和精确控制,提出了温湿度模糊解耦方法并采用... 利用嵌入式技术,设计了一种基于STM32的微型植物工厂智能控制系统。该系统以STM32微处理器为硬件核心,结合μC/OS-Ⅱ操作系统,实现了微型植物工厂内部温湿度、光照等多个环境因子的实时显示和精确控制,提出了温湿度模糊解耦方法并采用模糊控制算法进行温度和湿度控制,有效解决了温度和湿度控制存在大滞后、强耦合的问题。微型植物工厂智能控制系统具有较高的实用性。 展开更多

关键词 微型植物工厂 智能控制 模糊控制 解耦

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JPWZ-1型微型植物工厂栽培生菜试验的研究 被引量：3

16

作者 李东星 李迎忠 +3 位作者 许明 商守海 周增产 卜云龙 《长江蔬菜》 2012年第6期39-45,共7页

为满足未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,北京京鹏环球科技股份有限公司研制了一种适合于楼宇及家庭使用的JPWZ-1型微型植物工厂,并探索了JPWZ-1型微型植物工厂种植生菜的栽培效果。研究结果显示,JPWZ-1型微型植物工厂可种植生菜等叶... 为满足未来城市家庭蔬菜栽培和种植的需要,北京京鹏环球科技股份有限公司研制了一种适合于楼宇及家庭使用的JPWZ-1型微型植物工厂,并探索了JPWZ-1型微型植物工厂种植生菜的栽培效果。研究结果显示,JPWZ-1型微型植物工厂可种植生菜等叶类蔬菜,栽培周期短,可周年生产,且生产的产品安全、卫生、无污染。 展开更多

关键词 JPWZ-1型微型植物工厂 生菜 栽培试验

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微型植物工厂环境控制参数优化试验研究 被引量：5

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作者 左志宇 徐超 +2 位作者 毛罕平 张晓东 杨俊杰 《农机化研究》 北大核心 2020年第12期150-155,共6页

为了提高微型植物工厂内部温度分布均匀性和作物净光合速率,提出采用试验研究和CFD仿真相结合的方法对其环境控制参数进行优化设计。以生菜为例,通过多因素耦合试验,探索了温度、湿度和循环风速3种因素对生菜净光合速率和蒸腾速率的影响... 为了提高微型植物工厂内部温度分布均匀性和作物净光合速率,提出采用试验研究和CFD仿真相结合的方法对其环境控制参数进行优化设计。以生菜为例,通过多因素耦合试验,探索了温度、湿度和循环风速3种因素对生菜净光合速率和蒸腾速率的影响,并对不同风速控制策略下植物工厂内气流场和温度场进行了CFD数值仿真分析。试验结果表明:风速对生菜的净光合速率和蒸腾速率均有显著影响;微型植物工厂内采用上层低循环风速、下层高循环风速模式,有利于保证内部温度的均匀性,生菜的净光合速率也处于较高水平,有利于其生长。 展开更多

关键词 环境控制 微型植物工厂 净光合速率 蒸腾速率 CFD

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