日光溫室物聯網技術探究范文
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1智能網絡控制系統數學模型和算法設計
對于智能網絡的控制系統控制模型，本文采用PID算法。PID算法是常用的閉環系統算法，可以根據傳感器采集的信息對外部環境進行控制。為了提高控制系統的靈敏度，本文對PID算法進行了改進。圖2表示改進前的PID算法控制收斂模式圖。由圖2可以看出:在控制系統達到穩定之前存在一定的波動，這使得控制系統具有一定的延時性，降低了控制系統的靈敏度。
圖3表示改進后的PID算法控制時間頻率響應圖。由圖3可以看出，在控制系統達到穩定之前的波動時間縮短，系統的延時性降低，靈敏性增大。智能網絡操控系統的實現是以信息采集系統為基礎的，信息采集過程分為前傳遞信息和后傳遞信息。F－INF表示信息驅動的前向驅動，B－INF表示信息驅動的后向驅動。F－INF可以進行組網管理以及信息采集和傳遞，最終報告節點屬性。B－INF可以報告自己節點的能量屬性以及網絡資源信息等。對于信息的采集如下:
為了驗證第2節中智能控制網絡系統數學模型和算法的有效性，本文以日光溫室的物聯網設計為例，對模型和算法進行了驗證。圖4為本文設計的日光溫室物聯網智能網絡控制系統。由圖4可以看出:日光溫室的智能控制主要是通過PLC來完成的，傳感器將數據傳遞給PLC之后利用PLC數據處理系統將結果進行反饋調節，最后又通過PLC發出命令指令，控制電機的動作。電機實現開關動作，可以實現日光溫室內的溫度、氣體流通情況以及濕度的檢測，檢測結果又會通過傳感器傳遞給PLC系統，最終達到閉環控制的目的。
表1為實際輸出結果與擬合結果的對比。其中，擬合值表示閉環系統最終的數學輸出值，輸出值表示電機的最終動作值。由表1可以看出:在相同樣本輸入的情況下，輸出值和擬合值的結果相差不大，最大僅為0．2%，到達了控制要求。圖5為日光溫室網絡控制系統在運算過程中計算機的丟包率。由圖5可以看出:隨著測試次數的增加，丟包率有所降低，其中最低僅為0．4%，丟包率比較低，符合計算機數據傳輸的精確性要求。圖6為日光溫室網絡控制系統在運算過程中計算機的延時特性。由圖6可以看出:隨著測試次數的增加，延時時間有所縮短，其中最低僅為7s，延時時間比較短，系統的靈敏性比較高。
3結語
本文依據PID閉環控制算法原理，結合PLC硬件系統對傳感器智能網絡控制系統進行了深入的研究，并建立了智能網絡控制系統的數學模型和控制算法，最后以日光溫室的智能控制調節為例對算法進行了驗證。通過實驗發現，PID算法改進后的系統反應動作的延時時間大大降低，由原來的24s縮短為8s，提高了系統的靈敏度。在溫室智能控制系統運行過程中，電機輸出值和閉環PLC系統擬合值的結果相差最大僅為0．2%，達到了控制要求。丟包率最低僅為0．4%，符合計算機數據傳輸的精確性要求。系統的延時性最低僅為7s，延時時間比較短，系統的靈敏性比較高。
作者：王向軍劉志剛李榮汪小志林衛國孫欣杰單位：北京農業職業學院信息技術系南昌大學環境與化學工程學院華中農業大學工學院