網(wǎng)絡溫室控制系統(tǒng)資料

溫室設施依靠檢測和控制技術為作物創(chuàng)造良好的生長環(huán)境，但是溫室內高溫、潮濕的惡劣作業(yè)環(huán)境，使人不能在其中長期工作。世界各國由于溫室面積的擴大，如何進行溫室的群管理，降低運行成本，提高效率，實現(xiàn)環(huán)境的精確控制已經成為目前研究的焦點問題。因此遠程控制技術和自動控制技術的提高成為設施農業(yè)發(fā)展的迫切需求。鑒于此，本文進行了溫室環(huán)境遠程智能控制系統(tǒng)的開發(fā)研究，該系統(tǒng)在結構上主要由7大部分組成:遠程控制器、Internet網(wǎng)絡、現(xiàn)場監(jiān)視器、智能控制軟件、模數(shù)轉換卡、傳感器模塊、輸出及驅動裝置。在軟件設計上主要包括兩部分：遠程控制子系統(tǒng)的設計、智能控制子系統(tǒng)的設計。溫室環(huán)境遠程智能控制系統(tǒng)基于Internet網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程控制信息的傳輸。Internet是一個跨越全球的計算機網(wǎng)絡，通過Internet可以在全球范圍內將信息快速、有效和方便地傳遞。所進行的基于Internet遠程控制程序的編寫主要是使用Winsock。Winsock是一套開放的、支持多種協(xié)議的Windows下網(wǎng)絡編程接口，是Windows網(wǎng)絡編程事實上的標準。應用程序通過調用Winsock的API實現(xiàn)相互之間的通信，而Winsock利用下層的網(wǎng)絡通信協(xié)議功能和操作系統(tǒng)調用實現(xiàn)實際的通信工作。該遠程智能控制系統(tǒng)的主要功能是在網(wǎng)絡上由一臺計算機（遠程控制器）通過對另一臺計算機（現(xiàn)場監(jiān)控器）遠距離地控制以此來實現(xiàn)對溫室環(huán)境進行控制。當操作者使用遠程控制器控制溫室內環(huán)境參數(shù)時，就如同在現(xiàn)場監(jiān)控器的屏幕前一樣，可以進行很多方面的遠程控制，包括獲取目標計算機屏幕圖像、窗口及進程列表；記錄并提取遠程鍵盤事件（擊鍵序列，即監(jiān)視遠端鍵盤輸入的內容）；打開、關閉目標計算機的任意目錄并實現(xiàn)資源共享；提取撥號網(wǎng)絡及普通程序的密碼；激活、中止遠端進程；打開、關閉、移動遠端窗口；控制目標計算機鼠標的移動與動作（操作）；瀏覽目標計算機文件目錄，任意刪除目標計算機的磁盤文件；上傳、下載文件，就如操作自己的計算機的文件一樣的簡單；遠程執(zhí)行目標計算機的程序；強制關閉Windows、關閉系統(tǒng)（包括電源）、重新啟動系統(tǒng)；提取、創(chuàng)建、修改、刪除目標計算機系統(tǒng)注冊表關鍵字；在遠端屏幕上顯示消息；啟動目標計算機外設進行捕獲、播放多媒體/音頻文件；控制遠端錄音、放音設備音量以及進行遠程版本升級更新等。溫室環(huán)境智能控制部分主要涉及對溫室內溫度、濕度、光照、CO2濃度等的多變量控制，各控制變量之間相互制約、相互影響、相互耦合，并且存在滯后性。因此，溫室控制系統(tǒng)是一個典型的多變量非線性時變分布參數(shù)系統(tǒng)，要建立該系統(tǒng)的精確數(shù)學模型是非常困難的。采用傳統(tǒng)的控制方法難以實現(xiàn)精確控制的目的，模糊控制不需要建立精確的數(shù)學模型，便可根據(jù)經驗規(guī)則對非線性復雜系統(tǒng)進行理想控制。但是，模糊控制規(guī)則的提取和隸屬度函數(shù)的產生，需要工程人員有豐富的經驗。神經網(wǎng)絡的學習能力恰恰能夠解決模糊控制的這一弊端。將模糊系統(tǒng)和神經網(wǎng)絡結合在一起，可以發(fā)揮兩者的長處，提高整個系統(tǒng)的學習能力和表達能力。針對溫室控制這一特點，采用模糊神經網(wǎng)絡控制技術，實現(xiàn)溫室環(huán)境的智能控制部分的開發(fā)。本文在充分總結和吸收國內外關于遠程控制技術及智能控制技術的理論和實踐經驗的基礎上，結合本課題的特點和要求，對遠程智能控制技術在溫室中的應用進行了研究，以LabVIEW 6i為主要開發(fā)工具結合MATLAB 6.5及Visual C++6.0開發(fā)了基于Internet的溫室環(huán)境遠程智能控制系統(tǒng)，并用該系統(tǒng)對溫室環(huán)境進行了檢測和控制，取得了良好效果，具有一定的實用價值。主要研究工作和結論如下：1.在LabVIEW 6i操作平臺上結合MATLAB 6.5編程語言開發(fā)溫室環(huán)境智能控制子系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用LabVIEW 6i編寫軟件的操作界面，運用MATLAB 6.5進行模糊神經網(wǎng)絡的建立，利用神經網(wǎng)絡的參數(shù)和結構的訓練方法，自組織地獲得隸屬函數(shù)和規(guī)則庫，并采用遺傳算法對其進行訓練。2.在LabVIEW 6i操作平臺上結合Visual C++6.0編程語言開發(fā)基于Internet網(wǎng)絡的溫室環(huán)境遠程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由遠程控制器、信息傳遞媒介、現(xiàn)場監(jiān)控器、數(shù)據(jù)采集卡、各類傳感器及執(zhí)行機構六大部分組成。操作者在現(xiàn)場監(jiān)控器端計算機上直接對溫室環(huán)境參數(shù)進行調整控制，同時也可以實現(xiàn)在遠程控制器電腦上通過身份驗證后直接登錄現(xiàn)場監(jiān)控器，在兩臺電腦間傳輸文件、傳遞信息及遠程關機等控制。溫室管理人員還可以遠程觀測溫室內狀況。3.將遠程控制子系統(tǒng)及智能控制子系統(tǒng)結合并將所有的系統(tǒng)硬件連接起來，構建一個完整的溫室環(huán)境遠程智能控制系統(tǒng)。并在吉林大學生物與農業(yè)工程學院的玻璃溫室內進行試驗運行，重點測試了智能控制效果、網(wǎng)絡傳輸速度、網(wǎng)絡延遲、傳輸正確率以及傳輸不穩(wěn)定性，得出如下結論：由于考慮到減小模糊神經網(wǎng)絡控制的復雜性，本系統(tǒng)主要對溫室環(huán)境參數(shù)中的溫度和濕度進行研究，但是其他因素，如光照、CO2等因素對溫室環(huán)境的影響也較重要，因此在智能控制上有一定的誤差；遠程控制方面，在非直接控屏狀態(tài)下，如遠程執(zhí)行命令、傳輸文件以及傳送信息等情況下，能夠較好的執(zhí)行命令，無明顯延遲。而在直接控屏狀態(tài)下，網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)量較大，對網(wǎng)絡帶寬要求較高，有較明顯的延遲。