NI图形化系统设计开发新颖便携式智能温室.docVIP

NI图形化系统设计 开发新颖的便携式智 能温室 便携式智能型温室 的主要部件是基于 AI（人工智能)的智能型核心控制器。 我们使用了 LabVIEW来开 发核心控制器，并利用了本校于 2008 年开发的 LabVIEW下的 智能控制工具包 (IntelligentControl Toolkit for LabVIEW)。- Pedro Ponce, Monterrey Institute of TechnologyThe Challenge:创建一个智能系统来 实现便携式温室的原 型，以管理包括供电 及施肥在内的所有资 源，控制环境变量以 获得最佳收成，并利一个位于墨西哥的温 室即将使用便携式智用绿色工程技术将系 统损耗降低到最 少。The Solution:能温室系统利用一个基于人工智 能(AI)架构的控 制器来???量温室的传 感器并控制温室的执 行机构，这一控制器 使用了NI USB-6211数据采集（DAQ） 模块作为硬件接口， 并利用NI cRIO-9014 实时控制器来监测风 力发电设备与光电电 池的供电状况。整个系统在 LabVIEW专业 版开发环境下编程实 现。Author (s):Pedro Ponce - Monterrey Institute of Technology 无土种植技术是一种 无需使用泥土，只利 用空气和营养水雾种 植植物的方法。采用 这种方法可以替代传 统种植方法，并不受 干旱或洪涝等恶劣天 气环境的影响，确保 农作物的质和量不会 减少或降低。所以在 某些作物由于气候环 境等原因而不能被种 植在某处时，就可以 采用无土种植技术。 除此之外，采用无土 种植技术之后，作物 无需花费精力来扩展 根茎，就能够将更多 能量用于提高产物的 质量，例如作物的大 小，味道或者营养价 值。然而这种技术需 要大量投入与人员的 专业训练，在初期， 这些投入是相当巨大 的。 无土种植法的优点还 有很多，它无需使用 农机，所以不会导致 土壤污染，也没有水 土流失的风险。由于 不使用化学农药，并 且整个过程几乎完全 自动化，还能够有效 地节约资源。这种集 约式的生产方式很适 合在城市使用。 我们利用智能系统和 绿色工程技术设计了 一个全新的便携式智 能型温室原型，实现 了对供电与施肥等所 有资源的同时管理， 能够控制环境变量以 获得最佳收成，并将 系统损耗下降到最 低。智能温室采用了 无土种植法，使用方 便，且极具灵活性， 可被放置于餐厅或城 市住家中。 此温室具有两种主要 特点：首先，传统的 温室一般无法放置于 建筑物或家中，而便 携式温室的主要目的 就是要能放置在传统 温室无法进驻之处。 其次，这是一个智能 温室，所有会影响生 长的变量与因果反应 都被纳入考虑，系统 会根据这些数据进行 分析并产生响应。 使用这座便携式智能 型温室会带来许多益 处，如：非无土种植 法专家也能操作；建 立温室的初期成本可 以大幅降低；我们可 以选择单独种植不同 的作物，例如蕃茄、 辣椒与生菜等。一些 新生代的温室系统已 经决定采用我们的便 携式智能温室作为主 要平台，例如，位于 墨西哥莫雷洛斯州 (Morelos) 奎纳瓦卡市 (Cuernavaca) 的一处占地 1200平方米的温 室。 便携式智能型温室简 介 温室的结构被分为三 部分：耕种区，供电 系统和智能控制系 统。作物被种植于耕 种区，里面有养分 槽、输送系统与一个 用于控制耕种区温度 的水槽。我们将智能 控制系统中的所有传 感器与执行机构都放 置在耕种区中，并在 耕种区外围覆盖了密 封的塑料膜。 供电系统是便携式智 能型温室的第二个重 要部件。这里，我们 采用了一个供电电路 为所有的电力、电子 装置供电。为了开发 可持续使用的温室， 我们运用了绿色工程 的技术，采用了一个 400W风力涡轮发 电机与一块60W光 电电池，即时在环境 状况不佳时，每天也 可为系统提供 3.3 kWh的电 力。这一系统包括了 变频器与蓄电池。 第三个部件是智能控 制系统，我们可以将 之细分为传感器与执 行机构组、供电用开 关控制器、智能型核 心控制器，以及硬件 接口电路。 智能温室的监控 温室的几项变量会影 响作物的数量与质 量。便携式智能型温 室可以控制养料的用 量、光照强度、温度 以及耕种区内的湿 度，另一个重要的变 量则是供电控制。我 们使用一组传感器来 侦测变量，一组执行 机构来进行控制。 NI USB- 6211 M系列多 功能DAQ模块可以采集光照强度、 温度、湿度和养料等 变量并产生信号。我 们同时还使用