網(wǎng)絡(luò)溫室控制系統(tǒng)資料

溫室設(shè)施依靠檢測和控制技術(shù)為作物創(chuàng)造良好的生長環(huán)境，但是溫室內(nèi)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(jīng)成為目前研究的焦點問題。因此遠(yuǎn)程控制技術(shù)和自動控制技術(shù)的提高成為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的迫切需求。鑒于此，本文進行了溫室環(huán)境遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的開發(fā)研究，該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上主要由7大部分組成:遠(yuǎn)程控制器、Internet網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場監(jiān)視器、智能控制軟件、模數(shù)轉(zhuǎn)換卡、傳感器模塊、輸出及驅(qū)動裝置。在軟件設(shè)計上主要包括兩部分：遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)的設(shè)計、智能控制子系統(tǒng)的設(shè)計。溫室環(huán)境遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)基于Internet網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制信息的傳輸。Internet是一個跨越全球的計算機網(wǎng)絡(luò)，通過Internet可以在全球范圍內(nèi)將信息快速、有效和方便地傳遞。所進行的基于Internet遠(yuǎn)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(luò)編程接口，是Windows網(wǎng)絡(luò)編程事實上的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用程序通過調(diào)用Winsock的API實現(xiàn)相互之間的通信，而Winsock利用下層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議功能和操作系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)實際的通信工作。該遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的主要功能是在網(wǎng)絡(luò)上由一臺計算機（遠(yuǎn)程控制器）通過對另一臺計算機（現(xiàn)場監(jiān)控器）遠(yuǎn)距離地控制以此來實現(xiàn)對溫室環(huán)境進行控制。當(dāng)操作者使用遠(yuǎn)程控制器控制溫室內(nèi)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(yuǎn)程控制，包括獲取目標(biāo)計算機屏幕圖像、窗口及進程列表；記錄并提取遠(yuǎn)程鍵盤事件（擊鍵序列，即監(jiān)視遠(yuǎn)端鍵盤輸入的內(nèi)容）；打開、關(guān)閉目標(biāo)計算機的任意目錄并實現(xiàn)資源共享；提取撥號網(wǎng)絡(luò)及普通程序的密碼；激活、中止遠(yuǎn)端進程；打開、關(guān)閉、移動遠(yuǎn)端窗口；控制目標(biāo)計算機鼠標(biāo)的移動與動作（操作）；瀏覽目標(biāo)計算機文件目錄，任意刪除目標(biāo)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(yuǎn)程執(zhí)行目標(biāo)計算機的程序；強制關(guān)閉Windows、關(guān)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(biāo)計算機系統(tǒng)注冊表關(guān)鍵字；在遠(yuǎn)端屏幕上顯示消息；啟動目標(biāo)計算機外設(shè)進行捕獲、播放多媒體/音頻文件；控制遠(yuǎn)端錄音、放音設(shè)備音量以及進行遠(yuǎn)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(nèi)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(xué)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(xué)模型，便可根據(jù)經(jīng)驗規(guī)則對非線性復(fù)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(chǎn)生，需要工程人員有豐富的經(jīng)驗。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起，可以發(fā)揮兩者的長處，提高整個系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力和表達能力。針對溫室控制這一特點，采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，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(jié)和吸收國內(nèi)外關(guān)于遠(yuǎn)程控制技術(shù)及智能控制技術(shù)的理論和實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題的特點和要求，對遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)在溫室中的應(yīng)用進行了研究，以LabVIEW 6i為主要開發(fā)工具結(jié)合MATLAB 6.5及Visual C++6.0開發(fā)了基于Internet的溫室環(huán)境遠(yuǎn)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(jié)論如下：1.在LabVIEW 6i操作平臺上結(jié)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)的訓(xùn)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(xùn)練。2.在LabVIEW 6i操作平臺上結(jié)合Visual C++6.0編程語言開發(fā)基于Internet網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由遠(yuǎn)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(gòu)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(diào)整控制，同時也可以實現(xiàn)在遠(yuǎn)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(yuǎn)程關(guān)機等控制。溫室管理人員還可以遠(yuǎn)程觀測溫室內(nèi)狀況。3.將遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)及智能控制子系統(tǒng)結(jié)合并將所有的系統(tǒng)硬件連接起來，構(gòu)建一個完整的溫室環(huán)境遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)。并在吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院的玻璃溫室內(nèi)進行試驗運行，重點測試了智能控制效果、網(wǎng)絡(luò)傳輸速度、網(wǎng)絡(luò)延遲、傳輸正確率以及傳輸不穩(wěn)定性，得出如下結(jié)論：由于考慮到減小模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的復(fù)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(yuǎn)程控制方面，在非直接控屏狀態(tài)下，如遠(yuǎn)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(luò)傳輸數(shù)據(jù)量較大，對網(wǎng)絡(luò)帶寬要求較高，有較明顯的延遲。