| 题 目 | 基于模糊控制的花卉光照时间控制系统 | ||||||||
| 一、研究目的和意义 用光电传感器检测自然光，根据花卉开花时长，用MATLAB软件，使用模糊控制算法，对测得数据进行分析，得出结论，并传回下位机控制电机运动，进行人工补光或遮光。 通过这项功能的操作与使用，可以在一年四季给植物提供合适的光照，保证植物生长。 | |||||||||
| 二、国内外研究现状及其发展 国内：我国是一个有着悠久农业种植历史的国家， 但我国的农业都是传统模式， 国内的温室种植起步时间较晚， 一直到 20 世纪 60 年代才开始引进和建造了全国第一个塑料大棚温室，且规模很小。 经过这几十年的发展，虽然温室种植的数量已经增加了很多，但是其智能化程度并没有跟上，还处于科技含量比较低的层次。 因此，迫切需要一个具有高效益且成本比较低的温室。 国外：对花卉光照问题的研究比较悠久，世界上的温室环境已经发展到了较高的水平，形成了成套的技术、完整的设施设备和生产规范，并在向自动化、智能化、网络化和无线化方向发展。荷兰、美国等西方发达国家以及以色列、日本等设施农业比较发达的国家，由于对温室环境控制的研究起步早，对各方面都进行了深刻的研究。例如荷兰的集成化的工业技术，以色列的温室设备材料，美国的大型连栋温室等。 综上，对于光照控制的研究无论是国内还是国外都有很好的发展前景，希望在未来，能有更先进的有关光照温室等方向的研究成果。 | |||||||||
| 三、主要研究内容（提纲） 针对模糊控制的花卉光照时间控制系统的设计，有如下要求：
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| 四、拟解决的关键问题 1.如何通过模糊算法对适宜的光照条件进行计算 2.如何将matlab中计算好的光照数据与光照灯进行交互，并得到控制。 | |||||||||
| 五、研究思路和方法 利用光敏传感器，对光强的数据进行收集，利用模糊算法对数据进行处理，获取一个平均光强数值，并利用规定好的数值与计算数值进行匹配。获得数据后，利用arduino将数据传输到光照灯上，确定是否需要补光或遮光，以达到适宜光照的效果。 | |||||||||
| 六、进度安排 | |||||||||
| 序号 | 各阶段安排 | 起止日期 | 备注 | ||||||
| 1 | 任务书下达 | 2022.10.24-10.28 | 课题相关准备工作（包括资料的收集，软件学习等） | ||||||
| 2 | 开题调研，文献检索 | 2022.10.29-11.20 | 搜索相关文献 | ||||||
| 3 | 毕设开题 | 2022.11.21-12.02 | 完成开题答辩 | ||||||
| 4 | 方案设计，硬件调试 | 2022.12.03-3.5 | 使用相关软硬件设计、编程、测试 | ||||||
| 5 | 中期检查 | 2023.3.6-2023.3.17 | 检查调试程序 | ||||||
| 6 | 系统调试，系统完善，论文撰写，论文修改 | 2023.3.18-4.21 | 撰写完成毕业论文并提交 | ||||||
| 7 | 毕设答辩 | 2023.4.22 | 论文软件等资料归纳完善，完成毕业论文答辩；及时改进答辩中提出的问题；按时递交所有要求的、符合归档规范的文档及软件 | ||||||
| 七、参考文献 [1].高倩.农艺学，农作物[J].沈阳.沈阳工业大学,2012（07）. [2].叶 超,姚文斌,万 航.基于 PLC 模糊控制的小型花卉玻璃温室温度控制[A].杭州.浙江经济职业技术学院.2021.S-3. [3].邱意敏,李 炜,欣 龙等.基于模糊控制的智能浇灌系统设计[A].芜湖.安徽工程大学.2021. [4].黄春香.空气加湿器模糊控制系统的设计[N].盐城.科技创新与应用.2015，34. [5].刘现华.绿地灌溉模糊控制系统的 MATLAB 实现[A].西安,西安工程大学电子信息学院.2012. [6].李爽.塑料包装机封口温度的模糊控制[J].使用科技.2013. [7].王 宇.基于 Arduino 单片机的温湿度控制装置设计[N].中国科技信息.2022,6 [8].张红艳,王 萍,张振亚.基于 Arduino 的温湿度数据采集系统实验报告[J].科学技术创新，2022（20），62-65. [9].Steven F. Barrett.Arduino Microcontroller Processing for Everyone[M].2013. [10].Mohd Hasnun Arif Hassan.Numerical Analysis of Fuzzy Logic Temperature and Humidity Control System in Pharmaceutical Warehouse Using MATLAB Fuzzy Toolbox[M].2018 [11].Ardashir Mohammadzadeh.An Introduction to Fuzzy and Fuzzy Control Systems[M].2022 | |||||||||
后续工作
基于模糊控制的花卉光照时间控制系统
一、引言
随着现代农业的发展，花卉种植对光照时间的需求越来越严格。为了满足花卉生长的最佳光照条件，降低能源消耗，提高产量和品质，本设计提出了一种基于模糊控制的花卉光照时间控制系统。该系统结合了MATLAB和Arduino的技术，通过模拟和优化光照时间，为花卉提供最佳的生长环境。
二、系统需求分析
本系统需要满足以下需求：
- 能够实时监测花卉的生长状况，包括生长速度、叶片颜色、花朵数量等。
- 根据花卉的生长状况，调整光照时间，为花卉提供最佳的生长环境。
- 能够根据季节、天气等因素，调整光照时间，确保花卉生长的稳定性。
- 能够实现自动控制，减少人工干预，降低成本。
- 系统具有可扩展性，能够适应不同类型和品种的花卉。
三、系统设计
本系统由以下几个部分组成：
- 硬件部分：采用Arduino作为主控制器，通过传感器采集花卉的生长数据，如生长速度、叶片颜色等，以及环境数据，如温度、湿度等。同时，通过继电器控制光照设备的开关。
- 软件部分：使用MATLAB编写模糊控制算法，根据采集到的数据调整光照时间。算法主要包括输入变量选择、模糊化、规则库建立、决策输出等步骤。
- 人机界面：通过LCD显示屏显示花卉的生长数据和光照时间，方便用户查看和调整。同时，用户可以通过按键设置系统的参数和功能。
四、系统实现
本系统的实现主要包括以下几个步骤：
- 硬件选型和设计：根据需求分析，选择合适的传感器、继电器、显示屏等硬件设备，设计电路图和布局图。
- Arduino程序设计：使用Arduino IDE编写程序，实现数据采集、控制光照设备的开关等功能。程序中需要调用传感器和继电器的库文件，以及实现与MATLAB的通信。
- MATLAB模糊控制算法设计：根据需求分析和系统设计，编写模糊控制算法。算法中需要定义输入变量、进行模糊化处理、建立规则库、决策输出等步骤。同时，需要调用MATLAB的串口通信库，与Arduino进行通信。
- 人机界面设计：使用MATLAB的GUI工具箱设计人机界面。界面中需要显示花卉的生长数据和光照时间，同时需要设置系统的参数和功能。
- 系统调试和优化：在完成硬件和软件的设计后，需要进行系统调试和优化。包括硬件的调试、软件的测试、人机界面的优化等步骤。
- 实际应用测试：在完成系统调试和优化后，需要在实际场景中进行测试。测试内容包括系统的稳定性、可靠性、节能性等方面。
五、系统评估
本系统评估主要包括以下几个方面：
- 性能评估：评估系统的性能是否满足需求分析中的各项指标。包括系统的响应速度、精度、稳定性等方面。
- 节能评估：评估系统的节能性能是否达到预期效果。包括系统的功耗、节能设计等方面。
- 成本评估：评估系统的成本是否合理。包括硬件设备成本、软件开发成本、维护成本等方面。
- 可扩展性评估：评估系统是否具有可扩展性。包括系统是否能适应不同类型和品种的花卉、是否能方便地进行功能扩展等方面。
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