网站排名要怎么做,做内部优惠券网站赚钱吗,实施网站推广的最终目的是,手机软件用什么开发基于PLC的智慧家庭蔬菜农场设计(设计源文件万字报告讲解)#xff08;支持资料、图片参考_相关定制#xff09;_文章底部可以扫码 摘要 近些年#xff0c;随着计算机科学技术的出现和不断的发展#xff0c;我们的生活渐渐了多了一样名为机器感知的东西。利用智能技术对事物…基于PLC的智慧家庭蔬菜农场设计(设计源文件万字报告讲解)支持资料、图片参考_相关定制_文章底部可以扫码摘要近些年随着计算机科学技术的出现和不断的发展我们的生活渐渐了多了一样名为机器感知的东西。利用智能技术对事物的串联新型的物联网设备如雨后春笋出现在了市场中来。智慧家庭作为智慧城市顶层设计框架中的基础形体细胞它以家庭为基本的面向对象将家用电器设备智能控制、家庭生活环境感知、家人健康感知、家居安全感知以及信息交流、消费服务等家居生活有效地结合起来创造出健康、安全、集成、舒适、低碳、智慧的个性化家居生活。本课题根据智能家庭蔬菜农场的特点提出了一种基于PLC的智慧家庭蔬菜农场设计利用多种传感器采集植物的生存条件,包括光照强度、空气温湿度、液温、p H等,采用PLC控制加热器、加湿器、灯管、风扇、水泵等装置, 主要包括光源控制、温度调节、湿度调节、气体循环控制、水循环控制、触屏控制短信报警及软件监控。考虑到外界复杂且影响作物生长的诸多环境因素检测时应该整体考虑不单独侧重某一指标需对多组传感器信号协调处理计算实现系统各功能正常。由于种植面积较小而立体空间较充裕“智慧家庭蔬菜农场”外形应为立体多层式设计。形成一种环境控制、生长监测、可视一体化的集成式植物培养系统。系统可进行实时操控系统满足设计要求,操作简单,具有实际应用价值。关键词智慧家庭智能控制PLC蔬菜农场ABSTRACTIn recent years, with the emergence and continuous development of computer science and technology, our life has gradually increased the same thing as machine perception. Using intelligent technology to connect things, new types of Internet of Things devices have sprung up in the market. Wisdom family, as the basic body cell in the top-level design framework of smart city, it is based on family-oriented object-oriented, intelligent control of household appliances, family life environment perception, family health perception, home security perception, information exchange, consumer services, etc. Home life is effectively combined to create a healthy, safe, integrated, comfortable, low-carbon, intelligent and personalized home life.Based on the characteristics of smart home vegetable farm, this paper proposes a smart home vegetable farm design based on PLC. It uses various sensors to collect the living conditions of plants, including light intensity, air temperature and humidity, liquid temperature, p H, etc. Control heaters, humidifiers, lamps, fans, pumps and other devices, including light source control, temperature regulation, humidity adjustment, gas circulation control, water circulation control, touch screen control, SMS alarm and software monitoring. Considering many environmental factors that are complicated by the outside world and affecting crop growth, the whole process should be considered when testing. Instead of focusing on a certain indicator alone, multiple sets of sensor signals should be coordinated and calculated to achieve normal functions of the system. Due to the small planting area and the abundant three-dimensional space, the “Smart Home Vegetable Farm” should have a three-dimensional multi-layer design. Form an integrated plant culture system for environmental control, growth monitoring, and visual integration. The system can be controlled in real time, the system meets the design requirements, the operation is simple, and it has practical application value.Key words: smart family; intelligent control; PLC; vegetable farm目 录摘要 IABSTRACT II1 绪论 11.1 课题研究背景与意义 11.1.1研究背景 11.1.2研究意义 11.2 国内外研究现状 21.2.1国外研究现状 21.2.2国内研究现状 31.3 课题研究内容 32 智能家庭蔬菜农场的硬件系统设计 52.1蔬菜基本情况 52.2 系统机械结构设计 52.2.1 系统机械设计方案 52.2.2 总体结构设计 62.2.3零件结构设计 72.2.4旋转结构 82.2.5支撑保护结构 102.2.6余水收集结构 102.2.7集水仓结构 112.2.8减速器选择 122.2.9其他结构部分 122.3 电机选择 122.3.1主轴动力电机 122.3.2水泵电机 132.4 系统器件选择 132.4.1 主控模块PLC 132.4.2 PLC的选型及I/O端口分布 152.4.3触摸屏方案的选择 192.5 PLC接线图 203智能家庭蔬菜农场软件设计 223.1 系统主程序设计 223.2子程序控制设计 253.2.1 温度控制程序设计 253.2.2 湿度控制子程序 253.2.3 温湿度报警程序设计 263.2.4 适应阳光程序 273.3触摸屏控制管理界面的设计 284总结与展望 32致谢结合自己的情况写 33参考文献 341 绪论1.1 课题研究背景与意义1.1.1研究背景自从我国改革开放以来我国的城市建设就在不断加强基础的服务设施也是在不断的完善中。城市中的良好设施设备生活的环境和给人提供更多的发展机遇吸引了大量的人口涌入城市。城市的快速发展让城市的活力不断增加也让“城市病”应运而生。人们对食品的安全问题也越来越关注每年央视“3•15”晚会都会有关于食品安全的事件爆出来“镉大米”、“毒生姜”等一个个令人毛骨悚然的的词语映入眼帘。这些被“污染”的食材走上人们的餐桌严重危害着人们的身体健康。从这可以看出食品安全已经成为人们关心的头等大事人们越来越追求可以食用到无公害绿色蔬菜和有机食品。城市人口的不断增加和城市的快速发展也给城市带来了不小的问题人们需要更加安全稳定的粮食供给健康的生活方式也需要美丽干净的城市居住环境这就让人们更多关注可持续的发展方式。而智能农场作为一种新型的绿化方式不仅可以在一定程度上增加了粮食的供给还让城市增加了绿意让在这繁忙的城市中生活的人们多出来一丝惬意同时减少了城市的建筑物的能源的消耗人们不仅可以使用到安全放心的绿色蔬菜还能享受到不同于城市的田园生活给人们增加了许多的生活乐趣。1.1.2研究意义从2004以来我国的粮食总产量达成了“十二”连增这个骄傲的成就但是在2016年粮食总产量和2015年的总产量做对比相比于2015年减少了0.8%由此可以看出已经呈现出来下滑的趋势。城市面积的不断扩大我国耕地的面积却在不断地减少中。在这样有限且局限的空间里面就要想增加更多的粮食产量把粮食的供给达成稳定这是一个很贴近现实的问题。然而智能蔬菜农场就成为了一个让粮食增产的重要的途径在不占用越来越多的耕地面积的前提下还能够让粮食和蔬菜的生产和供给得到就近化所以智能蔬菜农场的研究具有巨大的价值。图1.1 世界卫生组织推荐日常膳食结构图1.2 国内外研究现状1.2.1国外研究现状目前世界各国的智能蔬菜农场建设发展进行的如火如荼。有一些在这方面起步比较早的国家他们早已大规模的展开并且快速的进行发展政策支持、科技研发、创新科技应用等方面。现在农业发达的一些国家他们的智慧蔬菜农场都已经达到世界领先的水平因地适宜现代化的农业发展的创新模式已经形成了并且在日益完善中也在逐渐的实现更为精准的生产管理、节约出更多人力物力资本、提高种植的产量和质量问题。国外的一些国家也都已经不遗余力的出台并且落地于支持智能蔬菜农场事业发展的政策法规用来引导智能农场的农业发展。美国率先提出了“精确农业”的构想并且先后出台了6项和农业信息化有关的法律法规和发展计划用法律法规的形式明确的推进信息、科研、教育、基础设施、投资等方面为“智慧蔬菜农场”和有关产业链的发展提供了比较好的政策环境和财政支持。农业资源匮乏、人地分配严重不足的荷兰自第二次世界大战后政府便开始推行农业保护政策荷兰政府和欧盟一直坚持大额农业补贴用以建设农业发展设施以及农业知识创新体系。农业发达国家也早已创建不同结构的农业科技研发系统以适应性促进本国智慧农业发展世界各国的农业科技研发系统组成主体多样化但都基本以政府、高校的农业科技研发机构为重要主体且政府为主要管理者、研发推动者企业的重要程度各国略有不同其他农业相关者紧密配合主要研发机构。世界各国都在大力推进产学研结合建立完善的配套规章制度和专项资金池以推进农业科研技术快速应用于智慧农业的发展当前许多国家都已形成各具特色的农业推广体系并且目前各国科技创新应用成效显著。如美国早已应用“5S 技术”、智能化农机技术等形成了农业精细化、规模化发展的智慧农业生产线系统帮助农场主精细化耕作并提质增效日本也早已利用数字技术、传感技术和远程控制等技术建立了个性化“网上农场”式农业运营新模式使消费者可实时自主远程精准控制自有农产品生产并获得理想的农产品。1.2.2国内研究现状从古至今我们国家一直是一个农业化国家我过大部分的农业活动都在城市周围的农村展开的然后在运到城里去满足城市里的居民日常的需求农业的生产活动和城市基本是隔离的状态城市生活的脚步不断加快人们的生活水平也不断的提高对于健康的重视也在不断的增加已经不止满足于温饱问题这种农业生产与城市分隔开的状况已经满足不了现在发展的需求于是开始出现了将农业发展移到城市中的实践。我国对于将农业发展到城市的研究起步比较晚直到上个世纪九十年代才开始这方面的研究。对于目前来讲已经有许部分国内学者对智能化的农场做出研究2016年郑铮张洪波提出一种用于农场自动灌溉的远程控制的设计2017年孙志航发表了《现代化农场的智能管理》的期刊2019年段裕珂在期刊发表《基于虚拟仪器的人工智能农场喷灌监控系统研究》等等。随着社会的发展社会对这方面的问题更是越来越重视这也是科学研究探索的责任义不容辞的责任。1.3 课题研究内容通过分析不同品种蔬菜对湿度和光照的生长需求设计一种基于PLC技术的智、慧家庭蔬菜农场。PLC有着应用广、功能强大、使用方便等等特点是以微处理器作为基础的一种通用工业装置。能够处理大量数据提高系统的实时性。同时可以兼容多种LCD触摸屏能支持操作系统和图形界面可以提高人机交流的便捷性。设计的方案要能使农场的湿度和光照传感器终端节点不断采集相关数据并发送到PLC控制模块然后接收存储分析数据与预先内置的生长需求参数比较自动控制滴灌系统和调光系统工作。除此之外也要解决农重金属、污染药残留和对一些可溶性肥料进行监测和精准施肥的问题。具体论文结构内容如下第一章主要阐述了本课题的研究背景介绍了家庭智能农场研究的背景以及国内外对于家庭智能农场的发展现状和相关学者的研究情况。第二章是主要从系统设计要求出发对智能家庭的蔬菜农场的硬件结构进行设计包括机械结构设计的总体方案根据已经确定的设计方案绘制三维结构图展示出设计方案的要求。另外还需要对于涉及到的硬件结构性质进行确定比如结构的材料大小形状等另一方面还要根据电压电流功率的要求选择出更适合的发电机。根据对蔬菜温度湿度的检测还需要选择出合适的传感器。第三章主要软件控制方面根据不同的蔬菜生长所需要的不同需求制作出根据PLC进行控制的程序其软件工作过程为由外部的传感器的接收点对蔬菜不断的手机数据再由PLC控制模块中相关模块进行接收储存信息,并进行分析与系统存储好的生长数据进行比较然后进行自动灌溉调节关照和温度的控制。我们设计的控制系统分为智能采光温度监控土壤湿度监控水肥PH值监控和循环节水浇灌自动移动仓位等几个模块。上述模块均由PLC主程序实现。第四章主要是结语和展望部分是对本文的总结和对中国智能化家庭农场的技术革新及前景的展望。2 智能家庭蔬菜农场的硬件系统设计2.1蔬菜基本情况蔬菜是人们日常生活中餐桌上不可或缺的食物之一蔬菜的种类也是比较多可以分为叶菜类、根茎类、瓜茄类、鲜豆类和菌藻类。每种蔬菜特性不同需要的生长环境也不全相同。根据高祥富发表的《蔬菜的生长发育与环境条件》中为我们介绍的蔬菜特性我们可以总结出一些蔬菜特点列出部分如下表2-1 部分蔬菜生长因素品名 主要根群深度 适宜温度 适宜土壤湿度 适宜pH值番 茄 3050cm 2025℃ 6080% pH6.07.0茄 子 33cm左右 2230℃ 7080% pH6.87.3辣 椒 1020cm 2530℃ 55% pH6.28.5黄 瓜 25cm左右 1532℃ 8090% pH5.57.2大白菜 1030cm 1222℃ 6070% pH6.57.0甘 蓝 30cm左右 1525℃ 7080% pH5.56.5萝 卜 2040cm 1520℃ 6580% pH6.07.0韭 菜 20cm左右 2026℃ 8090% pH6.57.0芹 菜 1525cm 1222℃ 7080% pH6.57.6菠 菜 30cm左右 1520℃ 75% pH6.07.0毛 豆 20cm左右 2229℃ 7080% pH6.07.0大 葱 30cm左右 1325℃ 70% pH7.07.4蔬菜生长的PH值影响着蔬菜对营养的吸收过高或过低都会让蔬菜萎蔫甚至死亡。蔬菜的生长发育受温度影响最敏感每种蔬菜生长发育对温度要求是不尽相同的。光照是蔬菜光合作用的必须条件不论光的强度、组成还是时间的长短对蔬菜的生长发育都起着重要的作用。蔬菜含水量在90%以上水是蔬菜植株体内的重要成分水也是体内新陈代谢的溶剂。2.2 系统机械结构设计2.2.1 系统机械设计方案机械结构有蔬菜种植仓支撑保护结构主轴齿轮链条结构余水过滤仓搅拌混合储水仓减速器和其他部件。根据蔬菜机械结构设计的思路是根据蔬菜种植仓结构的尺寸计算出种植蔬菜的土壤重量再根据土壤和蔬菜成熟重量来选择种植仓的材料进而设计出合理的蔬菜种植仓再根据有土壤的蔬菜种植仓来设计主轴支撑结构储水结构肥料结构等。再根据仓位容积来设计出余水处理仓和水肥混合储水仓的大小。机械设计流程图如下图2.1 机械设计方案图2.2.2 总体结构设计总体设计是在总体设计的基础上根据确定的原理方案确定并绘制出具体的结构图以体现所要求的功能。将抽象的工作原理形象化。总体的设计图如下图2.2总体结构设计图2.2.3零件结构设计蔬菜种植仓是这个设计的关键不论是软件的设计还是硬件的设计都是围绕着种植仓进行的。它的主要作用就是种植蔬菜。及种植仓前我们需要根据表2-1中的数据来考虑种植仓的深度。表中大部分蔬菜的根群分布在有些个别的蔬菜根群达到.对于那些个别蔬菜我们先不做考虑。根据大部分蔬菜需要的培养土的深度是则再根据空间的因素进行考虑将蔬菜种植仓的长度设定为蔬菜种植仓的宽度设定为由此我们便可算蔬菜种植仓内蔬菜的种植面积为2-1蔬菜种植仓内培养土的体积为2-2种植土壤采用普通土质经上网查询得知相应土壤密度为那么蔬菜种植仓中培养土的重量为2-3土壤湿度亦称土壤含水量表示的是土壤干湿程度的物理量。是土壤水含量的一种相对变量。根据表2-1得知大多数蔬菜的生长需要土壤的湿度达到按照最大的土壤湿度来计算蔬菜种植仓里土壤充分的湿润之后的的重量为2-4蔬菜种植所需要的土壤深度再考虑到蔬菜还需要浇水松土便将蔬菜种植仓的内部深度设置为这样蔬菜种植仓的内部数据便全部得到深度长度宽度种植仓内长期放置土壤所以会长期处于潮湿的状态且蔬菜生长还需要肥料这样制作蔬菜种植仓就需要选取抗腐蚀抗生锈能级较强并且在承受较大的重力的同事还需要抗弯曲。至此根据这些要求查找设计手册我们选择取用材料为碳素钢板 钢板厚度,钢板标准钢板表面镀锌处理。不锈钢钢板密度为,那么一个蔬菜种植仓所用材料质量为2-5重力加速度是表示重力在对一个物体的作用下所产生的一定加速度通常用表示近似值一般可以取为。则种植仓内的土壤在充分湿润后所受的重力为2-6对进行保留两位小数处理2-7智慧农场工由四个蔬菜种植仓每个蔬菜种植仓通过连接杆进行连接悬在空中轮盘通过主轴支架支撑起来蔬菜种植仓和轮盘通过主轴与旋转结构连接进行转动。根据查阅资料蔬菜株高一般为所以设计蔬菜种植仓时要考虑不影响蔬菜的生长。同时设计时也要留出浇灌蔬菜的余水流出口。水流流出口的直径磁村与排水管的直径有关系。那么蔬菜种植仓设计如下图2.3蔬菜种植仓结构图2.2.4旋转结构旋转结构主要包括主轴和旋转轮盘。轴是穿在轴承中间或者齿轮中间的圆柱形物体。轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运作、扭矩或弯矩的机械零件。按照受载的分类可以分为转轴、心轴和传动轴。在本设计中主轴是属于心轴心轴在工作的时候是可以承受一定的弯矩但是不承受扭矩。主轴是旋转蔬菜种植仓的所以在主轴上进行作用的四个蔬菜种植仓重力的总和主轴的受力如图图2.4主轴受力分析