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1、开 题 报 告学号081022161109姓 名陈百科指导教师牛少杰系别电气信息工程系专业/班级自动化08102毕业设计（论文）题目分布式智能型温室计算机控制系统设计题目类型工程设计 技术开发 软件工程 理论研究和方法应用 管理模式设计 其他选题目的及意义国内在温室的自动控制与智能化方面进行了许多有价值的研究和探讨，但研制的系统体系结构不合理软件功能比较弱，可靠性不高，系统组态不灵活，不能适应温室自动化控制的要求。作者在充分消化国内外温室控制技术的基础上，针对目前国内对温室自动控制水平的要求及自动控制系统的需求情况，结合我所在人工智能及其专家系统领域的研究优势采用中央控制计算机与单片机智能控制
2、器的主从式体系结构，实时多任务操作系统和农业温室专家系统，研制了了这套分布式智能型温室控制系统。系统对温度，湿度光照等环境因子实行实时控制多任务的控制方式提高了温系统的灵活性，高精度传感器保证了控制精度；分布式体系结构使得控制部分与温室部分可以分离开来，两者通过一根总线进行多讥通信，降低了通信成本，使得系统能够很方便的实现远程自动控制或昔手动控制。系统软件采用组态化设计。由于控制方式的多样性以及温室数目，温室设备种类的变化，对温室控制软件有着更好的要求，即要求它能根据不同的场合进行软P旧l态。组件化程序设计方法强调真正的软件重用和高度的互操作性它侧重于组件的产生和装配，这样使得系统能够满足不同
3、的现场状况，可以根据不同的项目束预制软件，大大提高了软件开发的重用性设 计（研 究）现 状 和 发 展 趋 势近年来我国温室面积增加很快在提高设施装备水平的同时也正向逐步实现自动化的方向迈进。但高技术的应用方面与发达国家相比差距较大，生产中的大部分温室不能有效地调节温、光、水、肥、气和进行病害防治，限制了它的推广应用。为此，需要研究与中国的气候条件钼结合的具有中国特色的温室结构与环境精确调控技术体系。我国目前一些大学、科研院所也开展了温室设旌远程控制技术研究并取得了较多的研究成果。国家农业信息化工程技术研究中心开发的智能型远程温室环境控制器，可监测温室内空气温度、湿度、土壤和叶面温度、含水量、
4、光照强度、C02浓度并进行统计分析通过专家系统和计算机网络，实现对温室灌溉、施肥、农药喷施、通风换气等过程的智能决策和远程分布式调控。这套设备可进行数据测量、存储、远程控制和自动报警，提高了北京农业信息化程度。它使农业专家在办公室罩就能通过网络看到植物生长状况，并进行远程监控。中国农业大学研制的温室环境监控系统、由主控微机、温室机和室外气象站三大部分组成。主控微机控制机房，可对整个系统进行统一管理。主控微机用于完成各种系统参数的设置，测试数据的记录、查询，打印、控制算法的实现以及控制命令的生成功能。一个独立的温室放置一台温室机、内置温湿度、C02等多种传感器、控制设备以及摄像镜头，可以实时将温
5、室内作物生长状况传输到办公现场，同时可以通过电话线、数字信号传输线及Internet等将监测的室内外环境条件和植物生长状况传输到农业专家的计算机屏幕上，以便他们可以根据提供的信息进行生产指导，实现对温室环境的监测控制。针对我国南方温暖、北方寒冷、东部潮湿、西部干燥等不同自然气候特征，江苏大学等单位成功开发生产出适合我国各种气候条件使用的多种型号智能型温室系列产品。该产品综合利用了温度、湿度、光照等气候条件控制，滴灌、微灌技术控制和二氧化碳、计算机远程控制等，具有设计新颖、自动化控制程度高、使用广泛、造型美观等特点。以上是几个典型的开发研究事例，此外，我国许多公司也开发了多种远程控制系统有的是专
6、用于温室的环境控制如计算机控制的温室模拟系统、温室环境控制器等：有的是开发通用系统，如深圳市数据通信局CDPD(蜂窝数字分组数据cellular digitalpacketdata)环境境监控示范系统。该系统采用了多项新技术如CDPD技术等。课题研究的主要内容针对农业环境自动化控制的需要，研制了“分布式智能型温室计算机控制系统”。该系统体系结构为中心计算机和单片机智能控制仪的主从式结构，系统采用实时多任务操作系统和农业温室专家系统的人工智能技术，对温室内外环境因子进行实时监测和智能化决策调节，为农作物创造最优化的生长条件。实时多任务系统使系统的通信，环境参数采集，控制可以同时进行：由于现场情况
7、的复杂性和多变性，依靠精确数学模型的传统控制已经无法很好地解决问题，因此，本系统采用存储大量现场经验和知识的专家系统来达到控制的目的。采用专家系统从理论上去验证和分析系统，保证了系统运行的稳定性和可扩展性，降低了开发难度。系统硬件主要由环境因子实时监测模块、智能决策模块组成。软件部分采用cOM组态方式实现，包括数据库管理模块、人工控制模块等几部分构成，具有操作简便，可靠性高，便于升级扩充等特点，已实现产品化。本系统软件采用组态方式实现，文中介绍了如何利用COM来实现用于工业控制系统的组态软件。传统的面向对象的设计思想已经难以适应现在的分布式软件模型的要求，组件化的程序设计思想是为了提高软件的可
8、重用洼，可扩展性而出现的。组态软件则是为了满足控制系统现场情况的多变性而出现的。为了提高软件的可重用性减少控制软件设计中的重复劳动，所以控制软件设计成为组态方式成为一种趋势。利用COM的思想，采取模块包装的方式来实现组态软件，使得这样的软件能够直用于不同的控制系统。课题的工作方案温室控制系统使用了一台微机作监控服务器，多台由单片机为核心的温室智能控制器分别控制多个温室。使用语言开发了控制器C5I软件和通信程序，监控服务器监控软件是在Windows 2000环境下、Visual C+60平台上开发的，通信程序使用Mscomm控件编写，最终灵活地实现了周期性数据采集和非周期性人工干预两种通信方式的
9、完美结合，通信效果相当理想，整个控制系统的控制效果也达到了预期效果。课 题 研 究 有 无 困 难准 备 如 何 解 决温室环境控制较为复杂，控制的环境参数较多，现场情况也非常多样，普通的控制方式往往不能满足系统的需求，所以要针对不同的温室系统采用特定的控制算法和专家系统来控制。所采用的专家系统包含了大量温室现场实时数据和一些科学工作者对温室控制的心得体会。除了保证系统控制的准确度，反应速度外，稳定性也是衡量的重要指标。在软硬件方面所做的很多工作都是围绕系统的稳定性开展的，例如Watch-Dog防死机，三次握手，预设数据的掉电保护。主要参考文献1、于海业。马成林。陈晓光 发达国家温室设计自动化
10、研究现状1997（z1）2、李萍萍。毛罕平 我国温室生产的现状与亟待研究的技术问题探讨1996(03)3、李建华。郭明 RS-232和解调制解调器高级通信编程20014、颜全生 温室的自动控制设计及实现期刊论文-电力系统及其自动化学报2001（04）5、杨卫中。张曙光。蔡振江 温室自动控制系统的实验研究期刊论文-农业工程学报1999（03）6、张云生 实时控制系统软件设计原理及应用19987、董乔雪。王一鸣 温室计算机分布式自动控制系统的开发期刊论文-农业工程学报2002（04）8、龙庆华 智能温室计算机自动监控系统期刊论文-华南师范大学学报（自然科学报）2002（01）9、周诚。梁建武 Wi
11、ndows NT4/2000串口通信研究与实现期刊论文-微计算机应用2001（05）10、柴毅 基于农作物生长特征的作物栽培专家系统1999计划进度第一阶段（第七学期第16、17周），前期准备工作。根据毕业论文题目设计开题报告。第二阶段（第七学期第18周），完成毕业设计提纲。第三阶段（第八学期第1周-3周），在查阅部分文件的基础上进行详细的文件阅读，编写毕业设计的文字部分。第四阶段（第八学期第4周-7周），完成整个毕业设计的初稿开始。第五阶段（第八学期第8周-9周），交付指导老师审阅，在老师的指导下，做必要的修改。第六阶段（第八学期第10周），上交论文，准备答辩。指导教师意见指导教师签名：年 月 日备注1.课题类型：工程设计、技术开发、软件工程、理论研究和方法应用、管理模式设计等2.课题来源：教学、科研、生产、实验、假拟、其他
