一、无土栽培营养液自动控制系统的最佳方案设计（论文文献综述）
廖晋瑞[1]（2021）在《基于光谱信息融合的设施栽培营养液浓度快速检测系统研发》文中研究表明随着设施农业的发展,无土栽培技术和水肥一体化技术的应用愈发普遍,但随之而来的营养液回收利用率低,废液排放引发的环境问题日益引人关注。通过检测营养液废液的离子浓度,经去除杂质和二次配制后的再利用,可有效提高营养液的循环利用率。本文设计了一套基于光谱信息融合的设施栽培营养液离子浓度检测设备,可以实现对设施栽培营养液中钙离子、镁离子、钾离子、铵根离子、硝酸根离子以及磷元素浓度的快速检测,进而为营养液浓度的动态调控和废液的循环利用提供可行的解决方案。本文的主要研究内容及取得的结论如下:（1）确定基于光谱信息融合的营养液离子浓度检测方法并提取特征波长。本设计依据水质检测相关国家标准和分光光度检测相关研究,通过紫外-可见分光光度计和近红外光谱仪,对经显色处理后的各离子标准溶液进行检测,获取吸光度数据,经光谱预处理后利用偏最小二乘回归算法绘制标准浓度曲线,使用竞争自适应加权算法和随机蛙跳算法提取出与各离子浓度相关性最大的特征波段,并结合可定制窄带LED光源的波段,确定了六个特征波段定制LED光源,其中心波长分别为220、275、400、540、700、1720 nm。（2）基于多组分顺序检测流路的检测设备结构设计和基于透射光谱检测的检测设备硬件设计。本设计搭建了一个基于低成本窄带LED光源和光电二极管结合的光谱信息采集平台,该平台在检测主流路的设计中借鉴了顺序注射分析法的流路原理,设计了基于多位排阀与微型精密蠕动泵的多离子顺序检测主流路系统,实现了多试剂和样品间的流路切换和精确进样、进试剂的功能。在该硬件平台的基础上,设计了营养液中待测离子经显色处理后通过光谱检测测定离子浓度的检测方法,即通过将光电传感器采集透射光产生的电压数据转化为吸光度值后,建立营养液中各离子浓度线性回归模型并将模型嵌入至树莓派处理器,实现营养液离子浓度的检测并实时显示检测结果。（3）基于C语言的检测设备控制部分软件设计和基于Python的检测设备人机交互界面开发。本设计根据嵌入式系统软件开发要求,完成营养液离子浓度检测系统软件开发,实现了STM32单片机对检测过程中营养液待测样本和显色试剂的精确输送,光谱数据的采集与计算。基于QT设计的用户交互界面,实现了检测过程可视化,检测结果实时显示,以及动态调控营养液浓度屏蔽。（4）营养液离子浓度模型建立及检测系统的测试与验证。本设计通过验证实验对整套设备的检测精度和稳定性进行测试。由于常见营养液配方离子种类基本一致,本文以通用霍格兰营养液为检测对象,对设备检测精度进行验证。试验制备了90个按不同比例稀释的无土栽培营养液通用霍格兰番茄配方样本,建立用于设备检测的营养液离子浓度线性回归模型,所建立的模型中磷元素、NH4+、NO3-、K+、Ca2+、Mg2+浓度的均方根误差为0.0646、0.0716、0.6896、3.5320、0.2773、0.3253,系统对样本溶液的检测结果平均误差率均小于±10%,且每份待测样本的单次检测时间约为15分钟。本设计研发的基于光谱信息融合的设施栽培营养液离子浓度检测设备具有成本低廉、检测准确率高和检测速度快的优点,在实际农业生产过程中,对提高营养液废液的循环利用,降低农业面源污染具有重要应用价值。
王明辉[2]（2021）在《设施栽培营养液自动调控系统设计与研究》文中指出为提升设施栽培营养液调控的自动化水平,本文基于Knop古典通用水培配方（A:99%Ca（NO3）2·4H2O、B:98%KNO3、C:99%KH2PO4、D:98%Mg SO4·7H2O、E:99%EDTA-Na Fe）的营养液环境展开研究。开展了营养液自动调控系统基础试验研究、营养液调控模型研究、营养液自动调控系统方案设计与控制方法研究、营养液自动调控系统设计与试验验证。本文主要研究及结论如下:（1）营养液自动调控系统基础试验研究。为确定营养液最佳母液加入量与检测指标值之间的关系,进行了营养液配比试验研究,确定了5种母液的最佳浓度值分别为A:1049.6 mg/L、B:202.0 mg/L、C:200.9 mg/L、D:492.0 mg/L、E:191.8 mg/L。为减小传感器对作物生长的影响以及提高检测结果的准确性,进行了传感器检测试验研究,确定了传感器最佳安装位置为栽培槽中心且高度为20 mm。为提高营养液调配的速度和均匀性,基于响应曲面试验方法研究了均匀混合机构安装高度距离、安装水平距离和搅拌速度对营养液达到稳定状态所需时间的影响,最终确定了营养液均匀混合机构最佳参数组合为作业速度110 r/min、安装垂直距离50 mm、安装水平距离150mm。（2）营养液调控模型研究。为提高营养液动态调控的精度,提出了一种基于SVR的营养液调控模型。首先,通过设计嵌套试验采集了13个温度、50组不同Knop营养液配比下营养液的p H、EC、K+浓度、Ca2+浓度和NO3-浓度等检测指标值,并基于SVR构建营养液检测指标值预测模型;其次,采用离散斜率法计算营养液检测指标值与5种母液含量响应曲线的离散斜率,并利用人工鱼群算法获取离散斜率最大突变点;最后,以该突变点对应的5种母液含量作为最优调控目标值,基于SVR构建营养液调控模型并进行验证试验。结果表明:基于SVR算法构建的营养液调控模型具有更高的精确度和拟合效果,基于SVR的营养液调控模型中对应5种母液含量的决定系数分别为0.99、0.98、0.99、0.96、0.99;均方根误差分别为4.29 ppm、7.39 ppm、5.02 ppm、2.85ppm、3.96 ppm。（3）营养液自动调控系统方案设计与控制方法研究。为提高设施栽培营养液调控的自动化水平,设计了间歇循环式营养液自动调控系统方案。最终确定了传感器“一”字型排列方式和“底插式”安装方法的营养液检测系统,多路母液添加和三层叶片式均匀混合机构的营养液调配系统,调配桶和过渡桶组合的间歇循环式的营养液循环系统。为提高营养液调控速度、精度和利用率,提出了一种基于模糊RBF神经网络PID控制的营养液自动调控系统控制方法,并在Simulink平台下对常规PID、模糊PID、RBF-PID和模糊RBF-PID控制方式进行建模仿真,仿真结果表明,模糊RBF神经网络PID控制方法的上升时间、超调量、稳态误差分别为0.15 s、0.35%、±0.08%,PID的3个参数kp,ki,kd需0.08 s达到稳定,加入10%扰动后0.17 s便可进入稳定。（4）营养液自动调控系统设计与验证试验。为验证营养液自动调控系统的功能和性能,对营养液自动调控系统进行了设计与试制,并开展了调控精度、控制精度和效益优化的验证试验。验证试验结果表明:对比逐步拟合响应模型,基于SVR的营养液调控模型的5种母液使用量的相对误差平均值分别降低了46.42%、52.08%、54.03%、53.59%、54.54%;对比模糊PID控制系统,模糊RBF神经网络PID营养液调控系统的延迟时间为11 s,平均调节时间为100 s;5种营养液指标值最大超调量分别为0.72%、3.9%、4.46%、4.16%和3.41%;稳态误差范围分别为±0.008、±54.67μS/cm、±1.79 ppm、±2.83 ppm和±4.74 ppm;对比传统调控组,优化调控组5种母液的使用量分别降低了14.69%、18.83%、20.94%、23.38%、18.35%。
张一鸣[3]（2020）在《不同供液方式对水培番茄生长、产量及品质的影响》文中研究说明无土栽培可以有效地解决传统农业中的连作障碍、土传病害及肥料利用率低的问题,从而在全世界范围内被推广应用。但是无论采用开放式还是封闭式基质无土栽培都存在营养液报废的问题。营养液膜栽培因为不需要基质,具有投资小的优点,受到种植者的欢迎,具有更好的发展前景,但传统的营养液膜栽培采用多种化合物组成的混合营养液循环供液,也存在定期更换和营养液报废的问题。本试验把营养液配方中提供大量、中量元素的化合物设置单独分区供液,采用分根法将作物根系分配至不同分区中,以传统的混合供液方式为对照进行番茄营养液膜栽培试验,通过对两种供液方式番茄植株的形态指标、各分区及混合营养液中营养元素含量、植株与果实中的矿质元素含量及番茄产量和品质指标的测定与分析,研究了不同供液方式对塑料大棚春茬番茄生长及产量的影响。初步获得如下结果:1.分区供液方式更有利于番茄的生长发育。在番茄定植35 d后,分区供液方式番茄的茎粗、叶面积以及番茄定植28 d后的叶色值均分别显着高于混合供液方式。番茄打顶时,分区供液方式比混合供液方式的番茄茎粗、叶面积、叶色值分别增加了37.30%、11.08%、142.05%;分区供液方式番茄叶鲜重、叶干重、茎鲜重、根鲜重和根干重分别比混合供液方式的增加了19.19%、12.65%、8.07%、33.10%及43.01%。2.分区供液方式更有利于增加番茄的单果重及单株产量。分区供液方式平均单果重、平均单株产量分别比混合供液提高了13.16%、9.97%。3.分区供液方式有利于提升番茄果实的品质。分区供液方式番茄果实中的可溶性蛋白、维生素C、有机酸含量分别比混合供液增加了0.6%、76.79%、18.7%,硝态氮含量降低了59.77%。4.分区供液方式有利于番茄植株对矿质元素的吸收。分区供液方式番茄叶片中的钾、钙、镁和磷含量,茎中的钾、钙和镁含量,根系中的钾和磷含量、果实中的镁含量均显着高于混合供液方式。5.分区供液方式能有效延长营养液使用时间。营养液中钾钙比小于0.1可作为缺素症状出现的预警指标,该指标出现14 d后,植株叶片表现出肉眼可见的明显黄化症状,分区供液出现明显缺素症状的时间较混合供液推迟了21 d。
李志强[4]（2020）在《小规模无土立体栽培装置与技术研究》文中指出目前,传统的无土栽培装置存在体积大、成本高、不易拆装且浪费空间资源等问题。其中,大多数栽培装置中的供液方式为开放式供液技术,虽然成本低、易操作,但极易造成营养液的浪费和环境的污染,而循环式供液技术可以实现营养液的重复利用,但由于其成本高、技术难度大等问题使众多使用者望而却步。为了改善上述问题,本文结合辽宁省沈阳市沈北新区清泉街道后屯社区设施农业中温室大棚的栽培状况,在调研的基础上,研发了一套面向小规模种植模式的新型无土立体栽培装置。具体研究内容如下:首先,基于无土栽培技术,以低矮植蔬的栽培装置为研究对象,对小规模无土立体栽培装置进行了结构设计,该结构设计以每个部件成为独立单元为原则,以便于使用者根据个人需求进行调整,为无土立体栽培技术的应用和推广提供了参考与借鉴。其次,为了实现自动供液技术在无土立体栽培装置中的应用,首先,本文基于模糊控制算法,以湿度为系统的检测对象,利用Arduino开发板,设计了自动供液系统。然后,又以湿度信息能够及时传递给使用者为出发点,以易安卓为开发平台,开发了基于人机交互系统的移动端App,利用WiFi技术使自动供液系统与人机交互系统相连接,从而实现随时随地对无土立体栽培装置的湿度进行监测及控制,为小规模无土立体栽培带来便利。最后,作为对小规模无土立体栽培的补充,本文基于毛细现象,为了实现家庭式懒人的栽培方式,对无土立体栽培的自动供液进行了基础试验研究。试验测试了不同毛细介质的吸水能力及吸水高度,并得到了一些具体的试验数据结果,为小规模家庭式无土立体栽培提供一定参考。
杨希文[5]（2019）在《立柱式气雾栽培系统数值模拟研究与试验》文中研究指明气雾栽培是一种新型的无土栽培技术,相比较传统土培具有节水、节肥等优点。本文设计了一种立柱式气雾栽培系统,可有效改善农作物栽培过程根系的生长环境问题。文中以气雾栽培系统为试验平台,采用计算机流体力学（CFD,Computational Fluid Dynamics）方法,对气雾栽培箱内部农作物根系环境进行了温度场的数值模拟研究和试验验证。同时,对气雾栽培箱农作物叶部生长区域设计了3种气流循环方案。通过模拟优化设计,得到了最佳气流循环方案。对3种方案的通风死角区域进行了分析研究,并对叶部生长区域的流场和温度场进行了数值模拟研究和试验验证,验证了CFD模型的有效性和准确性。本文可为气雾栽培箱内的流场和温度场的变化规律、内部环境调节、装置优化设计等提供参考依据。本文主要研究内容如下:（1）分析了国内外气雾栽培的研究现状。查阅了无土栽培、气雾栽培等相关文献资料,针对现有气雾栽培装置的技术缺陷及存在的不足,设计了一种立柱式气雾栽培系统。该系统主要包含气雾栽培设施和环境参数采集系统两个部分,解决了气雾栽培过程喷雾时间间隔、营养液温度调控和环境参数采集监测等问题。（2）研究了气雾栽培箱内部营养液经雾化后的液滴温度变化对生菜根系生长的影响,探讨了不同温度营养液雾化后的气雾栽培箱内部和生菜根系周围温度变化及空间分布规律。采用CFD方法,对气雾栽培箱内部农作物根系温度环境进行数值模拟,建立了气雾栽培箱内部喷雾后的温度场CFD三维模型。（3）以生菜根系为例,通过试验对数值模型进行了对比验证。结果表明:气雾栽培箱内部及生菜根系周围的温度模拟值与实测值各测量点最大误差值范围小于11.05%,单个测量点误差值变化范围小于2.01℃,平均相对误差小于3.53%,均方根误差RMSB为0.71℃,所建立的CFD模型基本吻合了气雾栽培箱内部及生菜根系周围的温度变化规律。同时通过研究得出了气雾栽培箱外围环境温度处在19℃时,营养液最适宜温度范围为18℃-20.5℃。（4）研究了气雾栽培箱农作物叶部生长区域的流场和温度场的分布规律,探讨了空气流动和温度对气雾栽培箱内的环境调节及作物生长的重要作用,构建了气雾栽培箱不同气流循环模式下的CFD模型,并对气雾栽培箱内的气流循环模式进行了优化设计。比较了顶面进侧面出、侧面进顶面出、侧面进侧面出3种气流循环方案。用数值模拟方法得到最佳气流循环方案为:侧面进顶面出。通过试验对数值模型进行了对比验证,结果表明:气雾栽培箱内温度、风速模拟值和实测值的平均相对误差、均方根误差分别为3.9%、0.86℃;3.5%、0.26m/s。对文中3种方案的死角问题进行了探讨,方案1中,通风死角区域占比0.844%;方案2中,通风死角区域占比0.069%;方案3中,通风死角区域占比16.7%。
高一星[6]（2019）在《阳台蔬菜机营养液自适应控制系统设计》文中研究表明营养液是阳台无土栽培蔬菜生长的重要环节,当前蔬菜营养液控制技术较成熟的大型农业施肥系统,注重对被控对象营养液的研究,忽略光照强度、温湿度、CO2浓度和蔬菜品种等外部因素对系统的作用和扰动,存在参考输入不能依据环境和蔬菜生长天数等因素变化动态调整、输出易产生超调、响应时间不稳定和易受外部环境因素扰动等问题,往往较难在城镇居民小型阳台蔬菜机中推广应用。针对上述问题,本文设计一种阳台蔬菜机营养液自适应控制系统,由营养液预估和模型参考EC（Electric Conductivity）和pH（酸碱度）自适应解耦控制两个子系统组成。系统可根据温湿度、光照强度和蔬菜品种等参数预估出最佳EC和pH值,并依据该预估值实现对营养液的自适应控制;设计蔬菜机人机交互界面,实现蔬菜系统参数同步显示、语音播报以及手动添加营养液等功能。本文主要工作如下:（1）营养液控制系统方案设计。根据阳台蔬菜种植机结构特点和需求分析,选用电极型EC和pH传感器采集营养液的参数值,采用直流型蠕动泵、搅拌泵和循环泵作为整个系统的执行机构;利用光照强度、温湿度和CO2浓度传感器采集阳台环境参数,在云服务器上实现对营养液的预估。（2）营养液控制系统硬件设计与测试。选择STM32作为阳台蔬菜机微控制器,设计蠕动泵驱动电路、EC和pH放大电路等各模块接口电路;同时为了提升蔬菜机处理数据实时性、娱乐和人机交互性,给微控器移植FreeRTOS嵌入式操作系统和emWIN图形界面库;最后通过综合电路设计搭建系统硬件测试平台,验证了通信、数据采集和数据显示等系统的可行性。（3）蔬菜营养液预估子系统设计。针对不同地域、蔬菜品种和阳台环境下蔬菜最适营养液EC和pH差异较大和人工较难准确预估的问题,采用改进的Canopy-Kmeans聚类和SVM模型算法预估出蔬菜机营养液控制系统设定值;对阳台蔬菜机实验样本数据集进行仿真验证,营养液EC和pH的预估的最大误差分别为4.17%和3.80%。（4）模型参考EC和pH解耦自适应控制子系统设计。针对营养液控制中EC和pH耦合、阳台环境变化等外部因素使系统存在营养液数学模型参数波动、母液与水混合过程中系统易产生强非线性、时变性等问题,通过实验法和物料守恒定律,首先建立母液AB与EC、母液C与pH等4种系统数学模型,并设计EC和pH对角解耦矩阵;依据系统最短响应时间（40s）、过程无超调等期望输出,设计系统理想参考模型;应用模型参考自适应理论分别设计了系统EC和pH两参量的自适应律和控制律;最后研究外部环境变化对系统的扰动过程,仿真验证系统的跟随特性、鲁棒性和输出特性。综合实验测试表明,该阳台蔬菜机营养液自适应控制系统能够依据地域、蔬菜种类和阳台环境等参数预估出蔬菜机最适EC和pH,可在40s左右达到达稳定状态,EC控制误差±0.1mS/cm,pH控制误差为±0.1,利于家庭阳台蔬菜科学化种植。对推广到中、大型无土栽培农业设施中具有一定的参考价值。
宋金修[7]（2018）在《营养液离子动态调控技术的研究》文中研究指明无土栽培是设施农业生产中提高水肥管理水平的关键技术之一。根据作物生长需求进行合理的水肥供应不仅可以提高设施作物的产量和品质,还能提高水肥利用效率,减少对环境的污染。由于受到离子选择性电极研发滞后、易受干扰、精度差、寿命短、价格昂贵等限制,营养液灌溉系统通常为基于EC和pH的反馈控制,无法实现营养液离子浓度的精准控制。本文以钾素为例,探讨了营养液供钾水平对基质培番茄的植株生长、果实发育和品质形成的影响,明确了番茄植株在不同生育时期的各器官含钾量和对营养液钾素的动态需求。通过营养液中各离子活度对其EC和pH的影响,建立了基于离子活度核算特定配方营养液EC和pH的回归模型,并提出了离子EC贡献率的概念,结合营养液EC实际测量可以将营养液离子动态调控装置的EC控制水平提高到离子浓度控制水平,从而满足不同生育时期作物生产对营养液离子浓度的动态需求。本文的主要结果和结论如下:（1）钾离子浓度为1、4、8、12及16mmol/L（K1、K2、K8、K12、K16）的营养液供钾水平下对基质培番茄的植株生长、果实发育和品质形成进行了分析。结果表明:适当提高营养液供钾水平可以显着提高番茄的株高、茎粗、叶数、花序数,及生物量积累,有效地改善了果实的单果重、单株产量、番茄红素与维生素C含量,但K12和K16实验区之间没有显着性差异。综合番茄植株的各器官含钾量在不同生育时期对营养液供钾水平的响应,为保证番茄植株营养生长和生殖生长的平衡,建议基质培番茄在幼苗期的营养液供钾量为8～10 mmol/L、开花期为10～12 mmol/L、坐果期为12～13mmol/L、果实成熟期为13～15mmol/L。因此,日本园试通用营养液适用于设施番茄栽培,但需要在不同生育时期动态地调控钾离子浓度。（2）特定配方营养液中各离子活度与营养液EC和pH之间存在显着的线性相关和二次相关关系,不同相对浓度的营养液中各离子EC贡献率未出现显着性变化。在添加特定单盐后的混合营养液中,所添加单盐的阴阳离子的离子EC贡献率显着增加,其他离子的离子EC贡献率相应减小。添加相同钾离子浓度的不同单盐时,钾离子的离子EC贡献率的变化规律相近,但阴离子的离子EC贡献率的变化规律各不相同。利用基于离子活度的回归模型估测不同相对浓度的园试通用营养液和山崎番茄营养液的EC与实测值之间的相对偏差仅为1.33%和1.84%,pH的估测偏差也仅为0.22%和0.09%;即使在添加特定单盐后的两种营养液中的EC和pH估测偏差也低于0.4%和0.5%。因此,基于离子活度可以准确地估测特定配方营养液的EC和pH,而本文提出的离子EC贡献率结合EC实际测量为核算营养液中各离子浓度提供了可能。（3）营养液离子动态调控装置由营养液控制装置、信息采集装置、营养液配制与灌溉装置、以及箱体等辅助装置组成。本文对EC/pH采集器和营养液EC控制进行了调试与研究。EC和pH采集装置主要是通过EC/pH采集器的温度补偿与校正功能等优化实现了高精度、长寿命、低成本化的EC和pH测量。通过提出母液添加用高速电磁阀的占空比控制的自学习设计,不仅能提高营养液配制制精度,还能提供母液或单盐的精准添加量,结合离子EC贡献率的算法和EC实际测量使得营养液离子动态调控装置从EC控制水平提高到离子浓度控制水平。
穆大伟[8]（2017）在《城市建筑农业环境适应性与相关技术研究》文中认为在城镇化快速发展过程中,我国耕地紧张局势越加严重,城市生态环境持续恶化。开展具备农业生产功能的城市建筑环境适应性与种植技术研究,能够有效补偿耕地面积,减少资源消耗,改善城市生态,使城市产生从单纯的资源消耗型向生产型的革新性转变,具有重要的经济、社会、生态和学术意义。课题以居住建筑和办公建筑为研究对象,综合运用实地调研、理论整合、种植试验、计算机模型建构等方法进行研究。主要研究方面:系统梳理有农建筑理论,农业城市环境适应性、建筑环境适应性研究,建筑农业种植技术、品种选择技术研究、屋顶温室有农建筑范式研究。研究内容:（1）在生产性城市理论指导下,系统梳理有农建筑理论。有农建筑是在传统民用建筑基础上,采用现代农业技术和环境调控手段,系统耦合人居生活与农业生产活动,构筑“建筑—农业—人”一体化生态系统,具备农业生产功能的工业建筑和民用建筑。（2）城市环境与传统农田环境差异较大,论文以城市雨水和城市空气条件下蔬菜适应性为切入点进行种植试验研究,测量蔬菜光合速率、根系活力、维生素含量和重金属含量等蔬菜品质指标和生理指标,探讨农业在城市环境中的适应性。（3）对比分析蔬菜和人体对环境的要求,提出人菜共生空间光照、温度、湿度、气流等环境指标。测量客厅、办公室、阳台、屋顶的光照强度、温度、湿度、CO2浓度,分析蔬菜在建筑环境中的适应性。进行建筑蔬菜种植试验,测量生理指标与产量,计算蔬菜绿量和固碳吸氧量,探讨蔬菜生产建筑环境适应性和生态效益。（4）结合设施农业技术和立体绿化技术,筛选建筑农业种植技术:覆土种植、栽培槽种植、栽培块种植、水培种植。提出建筑农业新技术:透气型砂栽培技术。该技术可实现不更换栽培基质持续生产,是更加适宜建筑环境的农业种植技术。进行透气型砂栽培生菜种植试验研究,论证透气型砂栽培技术可行性。（5）提出建筑农业品种选择基本原则,系统整理120种蔬菜环境要求数据,建立建筑蔬菜品种选择专家系统。以建筑农业微空间和中国农业气候区划为基础,进行建筑农业气候区划。（6）进行屋顶温室有农建筑专题研究,探索日光温室、现代温室和建筑屋顶结合的具体模式,并将光伏与屋顶温室进行结合,使建筑具备能源生产和农业生产的功能。利用Design Builder模拟屋顶温室、屋顶农业和普通建筑的能耗,探讨屋顶温室的节能性。论文阐述了有农建筑的内涵,通过调查研究、理论研究、试验研究、模拟研究对农业城市适应性、建筑适应性、建筑农业种植技术、建筑蔬菜品种选择技术、屋顶温室有农建筑模型与能耗进行了研究。结论如下:（1）城市雨水和城市空气环境下的蔬菜生长势弱,商品产量低,营养品质较好,重金属As、Cd、Pb含量满足国家标准食品安全要求,城市雨水可作为农业灌溉用水,交通路口不宜进行蔬菜商品生产;在人菜共生建筑空间中,蔬菜要求光照强度3000lux以上,远高于人居环境要求,需要解决补光而不产生眩光的问题,人菜温度、湿度、通风环境要求范围较为接近,人菜CO2和O2具有互补作用;通过办公建筑和居住建筑环境测量试验和种植试验研究证明人菜共生是可行的,种植试验表明,南向窗台、南向阳台和西向阳台单株生物量分别为163.15g、138.08g、132.42g,显着高于北向窗台19.01g和屋顶31.67g,不同空间蔬菜叶绿素含量、净光合速率、固碳吸氧量和绿量差异明显。（2）提出建筑农业三原则:对人工作和生活影响小、对建筑环境影响小、种植管理简单,筛选出建筑农业适宜技术:覆土栽培技术、栽培槽技术、栽培块种植技术、栽培箱种植技术、水培技术;提供新的建筑农业种植技术:透气型砂栽培技术,试验证明透气型砂栽培技术是可行的;建立120种蔬菜环境指标数据库,建立品种选择专家系统,进行建筑农业气候区划,解决了建筑蔬菜品种选择问题。（3）探索通过屋顶温室进行农业、能源复合式生产的有农建筑范式;Design Builder软件模拟表明屋顶现代温室和相连建筑顶层的全年能耗为80802 Kwh,露地现代温室+没有屋顶温室的建筑顶层全年能耗为90429 Kwh,全年节能9627 Kwh,露地日光温室+普通建筑顶层全年能耗为48806 Kwh,屋顶日光温室和建筑顶层全年能耗为46924 Kwh,全年节能1882 Kwh,证明屋顶温室是节能的。论文为有农建筑和生产型建筑系统构筑做了部分工作,属于生产性城市理论体系研究,是国家自然科学基金《基于垂直农业的生产型民用建筑系统构筑》（项目批准号:51568017）的部分研究成果,为生态建筑设计探索新方法,为可持续城镇建设提供新思路。
付强[9]（2017）在《仿轮作蔬菜无土栽培系统研究》文中指出为了解决蔬菜无土栽培营养液利用效率低和叶菜硝酸盐含量过高的问题,结合课题组前期进行的蔬菜相关雾培试验,本文以传统农业精华-轮作栽培为基础,提出仿轮作无土栽培方式,设计并加工完成了适宜该栽培方式的小型无土栽培装置,开发具备消毒功能的营养液自动调控系统,筛选了一种较优的仿轮作无土栽培模式,最终初步确立了仿轮作无土栽培系统。主要研究内容及结果如下:1.耦合雾培和岩棉培无土栽培技术,采用立体栽培方式,设计了一套仿轮作蔬菜无土栽培装置。该装置包括雾培箱、岩棉栽培床、营养液缓冲箱、可向营养液缓冲箱输送臭氧进行营养液消毒的臭氧发生器以及配备了紫外灯的营养液池等部件。该套栽培装置可应用于课题组现有小型植物工厂,也可在其他环境下独立运行,为仿轮作蔬菜无土栽培的实现提供装置保障。2.通过硬件和软件开发,设计了可实现营养液循环供液,且利用臭氧和紫外线组合方式实现营养液杀毒功能的仿轮作蔬菜无土栽培营养液自动监控系统。在硬件设计中,采用STC89C52单片机作为处理器,设计了pH和EC信号的采集电路、电磁阀驱动电路;在软件设计中,采用模块化的设计思想,将整体软件系统分为信号采集模块、自动调控模块和显示模块,使整个系统设计简单、运行流畅。经测试,系统的稳定性较好:pH测量最大误差为0.16,50min对酸性、中性及碱性溶液持续测量的数据方差均小于0.003;EC测量最大误差为5μs/cm,50min持续测量的数据方差为24。3.建立两种仿轮作栽培模式:（1）雾培生菜与岩棉培樱桃萝卜;（2）雾培生菜与岩棉培豌豆苗。与前期相同气候条件下传统雾培生菜的栽培效果进行比较,仿轮作模式栽培效果更好:生菜的硝酸盐含量分别降低14.14%和28.29%;栽培系统氮素利用率分别增加了41.76%和62.73%;生产单位生物量的能源投入分别降低了30.71%和47.19%;相同能耗下,栽培系统总产值分别增加了30.30%和53.88%。两种仿轮作栽培模式相比模式（2）优于模式（1）,与模式（1）相比,模式（2）氮素利用率高出近13%;单位生物量能耗降低23.8%;总产值高出44.45%。
袁洪波[10]（2015）在《日光温室封闭式栽培系统关键技术研究》文中进行了进一步梳理设施园艺是由传统农业向现代农业转变的一种重要生产形式,具有土地利用率高、生产周期短、技术含量高等优点。近年来,随着人们对蔬菜消费需求的日益增长,政府也逐渐加大了对设施园艺的重视和扶持,设施园艺得到了较快的发展,截止到2014年,我国设施园艺总面积达386.2万公顷,占世界总种植面积85%以上。日光温室是设施园艺的一个重要组成部分,因为其适合我国北方寒冷地区的蔬菜反季生产,建设面积也在逐年增加,截止到2014年,我国日光温室面积达97.42万公顷,约占设施园艺总面积25.2%。当前日光温室多采用土壤栽培模式,土传病害、连作障碍、环境污染、资源利用率低下等问题已经严重制约了日光温室可持续性发展。针对这一问题,借鉴国外先进的温室栽培管理技术,结合我国实际情况,开展日光温室的封闭式栽培研究具有重要的现实意义。本文在国家自然科学基金、高等学校博士学科点专项科研基金和外国专家局引进高端专家项目的资助下,对日光温室封闭式栽培系统中的关键技术进行了研究,主要研究内容如下：（1）日光温室封闭式栽培系统构建方法研究提出了一种日光温室封闭式栽培系统的构建方法,设计了融合基质栽培子系统、环境监控子系统和水肥一体化营养液调控及灌溉子系统于一体的日光温室封闭式栽培系统,实现了根区与外界环境的有效隔离和营养液的循环利用。试验结果分析表明,采用封闭式栽培模式比传统土壤栽培在农用土地资源的科学利用、节约用水、提高产量及水肥利用效率方面均存在一定的优势,达到了节地、节水、节肥、保护环境的目的。（2）环境和水肥调控及灌溉技术装备研究基于长期科技合作基础,引进希腊雅典农业大学设施园艺学科与Geomation设施园艺工程公司技术研究成果,协力在我实验室开展面向我国相关产业转型创新发展的现实需求,开展国产化技术系统创新研究,包括：温室设施环境管理和水肥一体化营养液调控及灌溉技术装备,该装备除了可以对环境进行调控外,还可以对营养液实行自动化调控及灌溉。营养液的调控主要包括水肥配比和灌溉控制两个方面,营养液的调控结合日光温室的环境条件和作物生长情况,以环境感知系统的监测信息为基础,以最大程度上满足作物生长需求为出发点确定调控目标,以EC值和pH值为依据来实现营养液的自动化配比,并且能够根据多种控制模式进行自动灌溉。（3）基于温度积分算法的温室环境调控方法利用温度积分算法对日光温室小气候环境进行调控。根据作物种类和生长阶段确定每一阶段的期望平均温度值,然后将每一天的24小时均分为长度更短的若干时段,最后利用温度积分原理对每一时刻的温度调节点进行计算,根据计算得到的温度调节点结合当前实际温度进行环境控制。试验结果分析表明：该方法和生产型日光温室中常用的阈值控制方法相比,能够有效的降低冬季加温带来的能量消耗,具有明显的节能效果。（4）基于增量式PID控制和改进Smith预估器的营养液调控方法建立了营养液制备系统的二阶滞后系统模型,在此基础上利用增量式PID控制和改进的Smith预估器相结合的方法对营养液的配比进行调控,增量式PID控制的输出为控制量的变化值Δu（k）,该值只与当前采样时刻系统误差e（k）、前一采样时刻系统误差e（k-1）和前两个采样时刻系统误差e（k-2）有关,减小了系统开销,节约了计算时间；营养液制备系统在制备营养液时存在一定的延迟时间,在增量式PID控制的基础上增加了一个增益自适应Smith预估器,不但对营养液制备系统的纯滞后特性进行了补偿,还增加了营养液配比模型的稳定性。（5）基于神经网络的营养液自适应灌溉控制方法利用神经网络算法依据温室小气候环境的温度、相对湿度和光辐射强度等参数构建作物蒸腾量计算模型,并使用最近216小时内的环境参数对作物蒸腾量进行计算,当模型计算的蒸腾量达到设定阈值时开启灌溉程序,然后根据营养液灌溉量和排出量的差值得到实际蒸腾量,最后通过实际蒸腾量和模型计算蒸腾量之间的误差作物蒸腾量计算模型进行循环训练和修正,实现了营养液的自适应灌溉控制。
二、无土栽培营养液自动控制系统的最佳方案设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、无土栽培营养液自动控制系统的最佳方案设计（论文提纲范文）
（1）基于光谱信息融合的设施栽培营养液浓度快速检测系统研发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 营养液离子浓度检测方法 |
| 1.2.2 营养液离子浓度在线检测装备 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 技术路线 |
| 1.5 章节安排 |
| 第二章 营养液离子浓度检测方法研究与光谱特性分析 |
| 2.1 光谱检测原理 |
| 2.1.1 光谱及分子对光的选择性吸收 |
| 2.1.2 郎伯-比尔定律 |
| 2.2 营养液中待测离子测量方法选择 |
| 2.2.1 硝酸根离子检测 |
| 2.2.2 铵根离子检测 |
| 2.2.3 总磷含量的测量 |
| 2.2.4 钙离子、镁离子含量的测量 |
| 2.2.5 钾离子含量的测量 |
| 2.3 经显色处理后的营养液透射光谱特征波长提取 |
| 2.3.1 仪器设备与分析软件 |
| 2.3.2 实验样本 |
| 2.3.3 光谱数据采集 |
| 2.3.4 特征波长提取算法分析 |
| 2.3.5 各待测离子特征波长提取 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 检测设备结构设计与嵌入式硬件设计 |
| 3.1 检测设备整体设计 |
| 3.1.1 检测设备需求分析 |
| 3.1.2 设备工作流程与功能设计 |
| 3.2 核心器件选型 |
| 3.2.1 光源 |
| 3.2.2 光谱采集传感器 |
| 3.2.3 微控制单元(MCU) |
| 3.3 外形结构设计 |
| 3.3.1 主体结构设计 |
| 3.3.2 光源结构设计 |
| 3.3.3 检测工位结构设计 |
| 3.4 设备硬件电路设计 |
| 3.4.1 光源与驱动模块 |
| 3.4.2 光谱检测模块 |
| 3.4.3 液体输送模块 |
| 3.4.4 运算控制模块 |
| 3.4.5 核心处理器模块 |
| 3.4.6 电源模块设计 |
| 3.4.7 人机交互模块 |
| 3.4.8 PCB板设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 检测设备软件与人机交互界面设计 |
| 4.1 系统软件总体设计 |
| 4.2 嵌入式操作系统的选择与系统搭建 |
| 4.2.1 操作系统的选择 |
| 4.2.2 树莓派4B支持的操作系统 |
| 4.2.3 系统镜像的烧录与系统搭建 |
| 4.3 系统软件环境搭建与程序开发 |
| 4.4 Py Qt5 应用程序界面设计与移植 |
| 4.5 微信小程序开发 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 营养液浓度预测模型建立与系统验证 |
| 5.1 偏最小二乘回归算法原理 |
| 5.2 试验材料与回归建模 |
| 5.2.1 溶液配制 |
| 5.2.2 光电传感器采集电压信号 |
| 5.2.3 基于PLSR算法构建营养液离子浓度预测模型 |
| 5.3 营养液离子浓度预测精度试验 |
| 5.3.1 试验材料 |
| 5.3.2 设备预测精度试验 |
| 5.4 设备检测稳定性试验与性能测试 |
| 5.4.1 设备检测稳定性测试 |
| 5.4.2 设备运行时间测试 |
| 5.4.3 误差分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）设施栽培营养液自动调控系统设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 营养液调控模型研究现状 |
| 1.2.2 营养液调控控制技术研究现状 |
| 1.2.3 营养液调控系统研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 营养液自动调控系统基础试验研究 |
| 2.1 营养液配比试验研究 |
| 2.1.1 试验材料与设备 |
| 2.1.2 试验方法 |
| 2.1.3 试验结果与分析 |
| 2.2 传感器检测试验研究 |
| 2.2.1 试验材料与设备 |
| 2.2.2 试验方法 |
| 2.2.3 试验结果与分析 |
| 2.3 营养液均匀混合特性试验研究 |
| 2.3.1 试验材料与设备 |
| 2.3.2 试验方法 |
| 2.3.3 试验结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 营养液调控模型研究 |
| 3.1 多因子组合嵌套条件下的营养液指标值变化试验 |
| 3.1.1 试验材料与设备 |
| 3.1.2 试验方法 |
| 3.1.3 试验结果及初步趋势分析 |
| 3.2 多因子交互的营养液指标值预测模型构建 |
| 3.2.1 基于支持向量机回归算法的指标值预测模型构建 |
| 3.2.2 基于不同算法的营养液指标值预测模型对比分析 |
| 3.3 基于营养液指标值预测模型的最优目标值获取方法 |
| 3.3.1 最优目标值模型构建整体流程设计 |
| 3.3.2 基于导数的离散斜率获取过程分析 |
| 3.3.3 基于人工鱼群算法的最优目标值获取方法 |
| 3.3.4 最优目标值获取结果分析 |
| 3.4 营养液调控模型构建与验证 |
| 3.4.1 营养液调控模型构建 |
| 3.4.2 营养液调控模型验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 营养液自动调控系统方案设计与控制方法研究 |
| 4.1 营养液自动调控系统的功能与性能要求 |
| 4.2 营养液自动调控系统方案设计 |
| 4.2.1 营养液检测系统 |
| 4.2.2 营养液调配系统 |
| 4.2.3 营养液循环系统 |
| 4.2.4 间歇循环式营养液自动调控系统方案 |
| 4.3 营养液自动调控系统控制方法研究 |
| 4.3.1 控制系统设计 |
| 4.3.2 控制策略研究 |
| 4.3.3 控制方法研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 营养液自动调控系统设计与试验验证 |
| 5.1 营养液自动调控系统研发 |
| 5.1.1 系统整体设计 |
| 5.1.2 传感器检测子系统设计 |
| 5.1.3 智能决策子系统设计 |
| 5.1.4 协同调控子系统设计 |
| 5.2 营养液自动调控系统试制及调试 |
| 5.2.1 营养液自动调控系统试制 |
| 5.2.2 营养液自动调控系统调试 |
| 5.3 营养液自动调控系统验证试验 |
| 5.3.1 调控精度验证试验 |
| 5.3.2 控制精度验证试验 |
| 5.3.3 效益优化验证试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A SVR建模程序 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）不同供液方式对水培番茄生长、产量及品质的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 无土栽培的研究进展 |
| 1.2.1 国外无土栽培的研究进展及现状 |
| 1.2.2 我国无土栽培发展史 |
| 1.3 无土栽培中营养液的配制与管理 |
| 1.3.1 无土栽培营养液 |
| 1.3.2 无土栽培营养液的组成 |
| 1.3.3 无土栽培的水质要求 |
| 1.3.4 无土栽培营养液的管理方式 |
| 1.4 延长营养液使用的处理方式 |
| 1.4.1 营养液的消毒灭菌 |
| 1.4.2 营养液养分的重新测定及调配 |
| 2 引言 |
| 3 材料与方法 |
| 3.1 试验材料 |
| 3.1.1 供试番茄品种、育苗基质、试验肥料、试验装置材料与规格 |
| 3.1.2 试验时间、地点 |
| 3.1.3 试验栽培架、装置结构 |
| 3.1.4 试验育苗时间与栽培时间 |
| 3.1.5 番茄栽培营养液及供液制度 |
| 3.2 试验方法 |
| 3.3 测定指标与测定方法 |
| 3.3.1 营养液的测定 |
| 3.3.2 植株的根、茎、叶和果实中矿质元素的测定 |
| 3.3.3 番茄生长指标的测定 |
| 3.3.4 番茄品质指标的测定 |
| 3.3.5 番茄产量指标的测定 |
| 3.4 数据分析方法 |
| 4 结果与分析 |
| 4.1 不同供液方式对番茄生长指标的动态变化影响 |
| 4.1.1 不同供液方式对番茄形态指标的动态变化影响 |
| 4.1.2 不同栽培方式对番茄叶色值变化的影响 |
| 4.1.3 不同栽培方式对番茄植株干鲜重 |
| 4.1.4 不同供液方式对番茄植株外观的影响 |
| 4.2 两种供液方式中营养液和植株矿质营养 |
| 4.2.1 分区供液方式中离子动态变化 |
| 4.2.2 混合营养液中离子动态变化 |
| 4.2.3 两种供液方式的部分离子浓度比 |
| 4.3 两种供液方式对番茄植株中矿质含量的影响 |
| 4.3.1 两种供液方式对番茄叶片中矿质含量的影响 |
| 4.3.2 两种供液方式对番茄茎中矿质含量的影响 |
| 4.3.3 两种供液方式对番茄根系中矿质含量的影响 |
| 4.3.4 两种供液方式对番茄果实中矿质含量的影响 |
| 4.4 不同栽培方式对番茄果实产量、品质的影响 |
| 5 结论与讨论 |
| 5.1 讨论 |
| 5.2 结论 |
| 参考文献 |
| ABSTRACT |
（4）小规模无土立体栽培装置与技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 选题背景 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 无土栽培技术研究现状 |
| 1.2.2 无土栽培装置研究现状 |
| 1.2.3 无土栽培供液技术研究现状 |
| 1.3 论文研究目的及架构 |
| 1.3.1 论文研究目的 |
| 1.3.2 论文架构 |
| 第2章 无土立体栽培装置设计 |
| 2.1 装置的功能及工作原理 |
| 2.1.1 装置的功能 |
| 2.1.2 装置的工作原理 |
| 2.2 装置的结构设计 |
| 2.2.1 装置材料的选择 |
| 2.2.2 主要部件的结构设计 |
| 2.2.3 装置的整体结构 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 自动供液及人机交互系统设计 |
| 3.1 系统功能及工作原理 |
| 3.1.1 自动供液及人机交互系统功能 |
| 3.1.2 系统方案设计 |
| 3.1.3 系统工作原理 |
| 3.2 自动供液系统的硬件选择 |
| 3.2.1 处理器 |
| 3.2.2 湿度传感器 |
| 3.2.3 水泵 |
| 3.2.4 WiFi模块 |
| 3.3 自动供液系统的设计 |
| 3.3.1 自动供液系统控制流程 |
| 3.3.2 Arduino平台介绍 |
| 3.3.3 控制策略 |
| 3.3.4 自动供液系统程序设计 |
| 3.4 人机交互系统的软件开发 |
| 3.4.1 易安卓平台介绍 |
| 3.4.2 人机交互系统程序设计 |
| 3.4.3 整体系统测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于毛细现象供液试验研究 |
| 4.1 毛细现象的原理 |
| 4.2 毛细试验研究 |
| 4.2.1 试验装置 |
| 4.2.2 试验材料 |
| 4.2.3 试验过程 |
| 4.2.4 试验结果 |
| 4.3 试验结果分析 |
| 4.3.1 毛细管内水上升变化过程 |
| 4.3.2 毛细管内水上升高度对比 |
| 4.4 试验总结 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间研究成果 |
| 致谢 |
（5）立柱式气雾栽培系统数值模拟研究与试验（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 气雾栽培和作物环境数值模拟国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.4 研究主要内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 气雾栽培系统设计 |
| 2.1 气雾栽培装置的设计 |
| 2.1.1 气雾栽培设施 |
| 2.1.2 气雾栽培箱总体结构设计 |
| 2.1.3 栽培系统设计 |
| 2.1.4 营养液供给循环系统设计 |
| 2.2 数据采集系统的设计 |
| 2.2.1 系统总体结构设计 |
| 2.2.2 硬件设计 |
| 2.2.3 软件设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 喷雾条件下作物根系温度场CFD模型构建及数值分析 |
| 3.1 CFD数学建模 |
| 3.1.1 流体力学控制方程 |
| 3.1.2 流体力学湍流模型 |
| 3.1.3 组分传输模型 |
| 3.1.4 喷雾系统质热交换模型 |
| 3.2 定义材料和边界条件及参数设置 |
| 3.3 网格划分 |
| 3.4 数值模拟与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 气雾栽培箱作物叶域流场和温度场CFD数值模拟及优化 |
| 4.1 CFD数学模型 |
| 4.1.1 对流换热和热传导模型 |
| 4.1.2 生菜作物冠层质热交换模型 |
| 4.1.3 生菜作物多孔介质模型 |
| 4.1.4 温度场均匀性指标 |
| 4.1.5 平面温度场均匀性指标 |
| 4.1.6 垂直温度梯度场均匀性指标 |
| 4.2 定义材料和边界条件 |
| 4.3 计算域和网格划分 |
| 4.4 CFD模拟和气流循环优化设计 |
| 4.4.1 模拟优化方案设计 |
| 4.4.2 方案模拟仿真分析 |
| 4.4.3 方案优化讨论 |
| 4.4.4 方案通风死角讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 气雾栽培系统试验测试 |
| 5.1 试验地点 |
| 5.2 试验对象 |
| 5.3 材料和仪器 |
| 5.4 试验条件 |
| 5.5 试验方案 |
| 5.6 实测结果和分析 |
| 5.6.1 喷雾条件下农作物根系环境温度实测结果及分析 |
| 5.6.2 农作物叶片生长区域风速和温度实测结果及分析 |
| 5.7 试验实测数据与CFD模型验证 |
| 5.7.1 喷雾条件下作物根系温度场CFD模型验证 |
| 5.7.2 作物叶域流场和温度场CFD模型验证 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间科研及获奖情况 |
（6）阳台蔬菜机营养液自适应控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 无土栽培营养液控制方法国外研究现状 |
| 1.2.2 无土栽培营养液控制方法国内研究现状 |
| 1.3 本文主要工作和章节安排 |
| 2 阳台蔬菜机营养液控制系统方案设计 |
| 2.1 系统需求分析 |
| 2.2 系统总体方案设计 |
| 2.3 营养液预估子系统设计 |
| 2.3.1 阳台环境参数采集传感器选型 |
| 2.3.2 液晶显示屏选型 |
| 2.3.3 服务器方案选择 |
| 2.3.4 语音模块选型 |
| 2.4 营养液自适应控制子系统方案设计 |
| 2.4.1 营养液母液选型 |
| 2.4.2 控制系统执行机构选型 |
| 2.4.3 微控器选型 |
| 2.4.4 EC和 pH传感器选型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 阳台蔬菜机营养液控制系统硬件电路设计 |
| 3.1 阳台蔬菜机营养液控制系统电源模块电路设计 |
| 3.1.1 电源选型 |
| 3.1.2 电源转换电路设计 |
| 3.2 营养液预估子系统硬件电路设计 |
| 3.2.1 微控器外围电路设计 |
| 3.2.2 CO_2 传感器和温度传感器接口电路设计 |
| 3.2.3 温湿度传感器和光照传感器接口电路设计 |
| 3.2.4 液晶屏接口电路设计 |
| 3.2.5 WiFi模块接口电路设计 |
| 3.2.6 语音模块接口电路设计 |
| 3.3 营养液自适应控制子系统硬件电路设计 |
| 3.3.1 执行机构驱动电路设计 |
| 3.3.2 EC传感器放大电路设计 |
| 3.3.3 pH传感器放大电路设计 |
| 3.4 蔬菜机硬件测试 |
| 3.4.1 通信模块硬件测试 |
| 3.4.2 阳台蔬菜机传感器采集测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 阳台蔬菜机营养液自适应控制系统算法设计 |
| 4.1 阳台蔬菜机营养液预估子系统算法设计 |
| 4.1.1 营养液EC和 pH聚类算法改进应用 |
| 4.1.2 营养液EC和 pH预估算法改进应用 |
| 4.2 模型参考EC和 pH自适应解耦控制子系统算法设计 |
| 4.2.1 营养液自适应控制方法设计 |
| 4.2.2 营养液EC和 pH混合实验 |
| 4.2.3 营养液EC和 pH数学建模 |
| 4.2.4 营养液模型参考EC和 pH解耦自适应控制器设计 |
| 4.2.5 营养液自适应控制系统仿真测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 阳台蔬菜机营养液控制系统软件设计 |
| 5.1 阳台蔬菜机预估子系统软件设计 |
| 5.1.1 阳台蔬菜机预估子系统服务器选型 |
| 5.1.2 预估系统数据库开发 |
| 5.1.3 阳台蔬菜机预估子系统软件设计 |
| 5.2 阳台蔬菜机嵌入式系统软件设计 |
| 5.2.1 阳台蔬菜机嵌入式系统总体结构设计 |
| 5.2.2 阳台蔬菜机操作系统移植 |
| 5.2.3 蔬菜机嵌入式驱动层程序介绍 |
| 5.2.4 应用层软件设计 |
| 5.2.5 图形用户界面设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A：蔬菜机不同区域聚类样本 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（7）营养液离子动态调控技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 营养液钾素调控技术 |
| 1.2.2 营养液中的离子特性 |
| 1.2.3 国内外对营养液调控系统的研究 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 营养液供钾水平对基质培番茄生长发育的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 番茄品种与栽培方法 |
| 2.2.2 实验区设置 |
| 2.2.3 测量指标与方法 |
| 2.2.4 数据统计与分析 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 营养液供钾水平对基质培番茄生长发育的影响 |
| 2.3.2 营养液供钾水平对基质培番茄光合和荧光特性的影响 |
| 2.3.3 营养液供钾水平对番茄果实发育的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基质培番茄的钾素利用效率 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 番茄品种与育苗方法 |
| 3.2.2 实验区设置 |
| 3.2.3 测量指标与方法 |
| 3.2.4 数据统计与分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 营养液供钾水平对番茄植株各器官含钾量的影响 |
| 3.3.2 各器官含钾量与番茄植株生长发育的关系 |
| 3.3.3 全生育期的番茄钾素利用效率 |
| 3.3.4 营养液供钾水平对基质培番茄水分吸收效率的影响 |
| 3.3.5 营养液供钾水平对基质培番茄其他营养元素吸收的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 营养液中离子EC贡献率的特性解析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 营养液配制所需的试剂选择 |
| 4.2.2 试验设计 |
| 4.2.3 测量指标与方法 |
| 4.2.4 数据统计与分析 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 营养液的浓缩倍率与其EC和pH的关系 |
| 4.3.2 离子活度对营养液EC和pH的影响 |
| 4.3.3 营养液中单盐平均离子活度与其EC和pH的多元线性回归分析 |
| 4.3.4 营养液中的离子EC贡献率 |
| 4.3.5 营养液的离子浓度控制的新提案 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 营养液离子动态调控装置的硬件设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 营养液配制与智能灌溉策略的设计原则 |
| 5.2.1 面向营养液离子浓度控制的配制原则 |
| 5.2.2 营养液智能灌溉策略的设计 |
| 5.2.3 动态灌溉决策数据库的建立 |
| 5.3 营养液离子动态调控装置的硬件组成 |
| 5.3.1 总体设计思路 |
| 5.3.2 营养液离子动态调控装置的硬件组成 |
| 5.4 营养液离子动态调控装置的EC控制 |
| 5.4.1 营养液配制与灌溉量控制 |
| 5.4.2 营养液母液添加用高速电磁阀占空比控制 |
| 5.4.3 营养液中各离子浓度控制与实现 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）城市建筑农业环境适应性与相关技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 都市农业 |
| 1.2.2 设施农业 |
| 1.2.3 立体绿化 |
| 1.3 研究范围的界定 |
| 1.4 研究方法 |
| 1.5 研究框架 |
| 1.6 创新点 |
| 第2章 有农建筑与产能建筑 |
| 2.1 有农建筑 |
| 2.1.1 垂直农场 |
| 2.1.2 有农建筑 |
| 2.2 产能建筑 |
| 2.2.1 被动房 |
| 2.2.2 产能房 |
| 2.3 生产型建筑 |
| 第3章 农业的城市环境适应性研究 |
| 3.1 城市雨水种菜可行性试验研究 |
| 3.1.1 国内外研究进展 |
| 3.1.2 材料与方法 |
| 3.1.3 结果与分析 |
| 3.1.4 结论 |
| 3.2 城市道路环境生菜环境适应性研究 |
| 3.2.1 材料与方法 |
| 3.2.2 结果与分析 |
| 3.2.3 讨论 |
| 3.2.4 结论 |
| 第4章 农业的建筑环境适应性研究 |
| 4.1 建筑农业环境理论分析 |
| 4.1.1 蔬菜对环境的要求 |
| 4.1.2 人菜共生环境研究 |
| 4.2 建筑农业环境试验研究 |
| 4.2.1 材料与方法 |
| 4.2.2 结果与分析 |
| 4.3 建筑农业环境适应性和生态效益研究 |
| 4.3.1 材料与方法 |
| 4.3.2 结果与分析 |
| 4.3.3 讨论 |
| 4.3.4 结论 |
| 第5章 建筑农业种植技术研究 |
| 5.1 建筑农业蔬菜种植技术 |
| 5.1.1 覆土种植 |
| 5.1.2 栽培槽 |
| 5.1.3 栽培块 |
| 5.1.4 栽培箱 |
| 5.1.5 水培 |
| 5.1.6 栽培基质 |
| 5.2 建筑农业新技术:透气型砂栽培技术 |
| 5.2.1 国内外研究现状 |
| 5.2.2 透气型砂栽培床 |
| 5.2.3 砂的理化指标研究 |
| 5.2.4 水肥控制技术研究 |
| 5.2.5 砂栽培的特点 |
| 5.3 透气型砂栽培技术试验研究 |
| 5.3.1 研究现状 |
| 5.3.2 材料与方法 |
| 5.3.3 结果与分析 |
| 5.3.4 讨论与结论 |
| 第6章 建筑农业品种选择技术研究 |
| 6.1 品种选择原则 |
| 6.1.1 研究现状 |
| 6.1.2 品种选择原则 |
| 6.2 品种选择专家系统 |
| 6.2.1 蔬菜品种数据库 |
| 6.2.2 品种选择专家系统 |
| 6.3 建筑农业气候区划 |
| 6.3.1 建筑农业空间微气候类型 |
| 6.3.2 建筑农业气候区划 |
| 6.3.3 建筑农业气候区评述 |
| 第7章 温室与屋顶温室 |
| 7.1 温室 |
| 7.1.1 日光温室 |
| 7.1.2 现代温室 |
| 7.1.3 温室环境调控系统 |
| 7.2 光伏温室:农业与能源复合式生产 |
| 7.2.1 研究现状 |
| 7.2.2 农业光伏电池 |
| 7.2.3 光伏温室的光环境 |
| 7.2.4 光伏温室设计 |
| 7.2.5 实践案例 |
| 7.3 温室环境试验研究 |
| 7.3.1 材料与方法 |
| 7.3.2 结果与分析 |
| 7.3.3 结论 |
| 7.4 屋顶温室 |
| 7.4.1 研究现状 |
| 7.4.2 实践案例 |
| 7.4.3 屋顶温室类型 |
| 7.5 屋顶温室模型构建 |
| 7.5.1 生产性设计理念 |
| 7.5.2 屋顶日光温室 |
| 7.5.3 屋顶现代温室 |
| 7.5.4 屋顶温室透明覆盖材料 |
| 7.6 屋顶温室生产潜力研究 |
| 7.6.1 评估模型的建立 |
| 7.6.2 天津市屋顶温室面积 |
| 7.6.3 屋顶温室的生产潜力 |
| 7.6.4 自给率分析 |
| 7.6.5 结果与讨论 |
| 7.7 屋顶温室能耗模拟研究 |
| 7.7.1 能耗模拟分析软件 |
| 7.7.2 建筑能耗模型 |
| 7.7.3 能耗模拟参数设置 |
| 7.7.4 能耗模拟结果与分析 |
| 7.7.5 能耗模拟结论 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）仿轮作蔬菜无土栽培系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 选题的背景与意义 |
| 1.2.1 无土栽培是现代农业核心技术 |
| 1.2.2 传统农业精华对推动可持续农业发展意义非凡 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 无土栽培的分类 |
| 1.3.2 无土栽培装置 |
| 1.3.3 无土栽培营养液管理 |
| 1.3.4 间作与轮作在现代农业中的应用 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 仿轮作蔬菜无土栽培系统的设计思想 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 传统轮作的概念、原理及应用 |
| 2.2.1 轮作的概念及形式 |
| 2.2.2 轮作的原理 |
| 2.2.3 轮作对农业生产的意义 |
| 2.3 仿轮作蔬菜无土栽培系统的总体设计 |
| 2.3.1 设计思路来源 |
| 2.3.2 栽培方式的选择 |
| 2.3.3 栽培管理的设计 |
| 2.3.4 栽培装置结构的设计 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 仿轮作蔬菜无土栽培装置的设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 装置的功能、结构与工作原理 |
| 3.2.1 装置的功能 |
| 3.2.2 装置的结构与工作原理 |
| 3.3 主要工作装置的设计 |
| 3.3.1 雾培装置的设计 |
| 3.3.2 岩棉培装置的设计 |
| 3.3.3 营养液池的设计 |
| 3.4 装置的加工成本 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 仿轮作蔬菜无土栽培营养液调控功能的实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统功能与设计原则 |
| 4.3 硬件设计 |
| 4.3.1 处理器的选择 |
| 4.3.2 pH信号的采集 |
| 4.3.3 EC信号的采集 |
| 4.3.4 电磁阀的控制 |
| 4.3.5 A/D转换 |
| 4.3.6 液晶显示 |
| 4.4 软件设计 |
| 4.4.1 编程语言与软件开发环境介绍 |
| 4.4.2 主程序设计 |
| 4.4.3 子程序模块化设计 |
| 4.5 系统稳定性试验测试 |
| 4.5.1 pH检测试验及结果分析 |
| 4.5.2 EC检测试验及结果分析 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 仿轮作蔬菜无土栽培系统的栽培效果评价 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验材料与方法 |
| 5.2.1 栽培对象的确定 |
| 5.2.2 栽培模式的设立 |
| 5.2.3 栽培管理 |
| 5.2.4 检测指标及方法 |
| 5.2.5 评价方法 |
| 5.3 结果分析与讨论 |
| 5.3.1 仿轮作无土栽培系统的种植效果评价 |
| 5.3.2 不同仿轮作无土栽培模式的比较 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间学术成果 |
| 导师及作者简介 |
| 致谢 |
（10）日光温室封闭式栽培系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景、目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 封闭式栽培基础理论与方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基质栽培技术概述 |
| 2.3 环境调控理论基础概述 |
| 2.4 营养液调控技术概述 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 日光温室封闭式栽培系统构建方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 系统设计 |
| 3.3 基质栽培子系统构建方法 |
| 3.4 环境监控子系统构建方法 |
| 3.5 水肥一体化营养液供给子系统构建方法 |
| 3.6 产量监测子系统构建 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 温室环境小气候调控方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 日光温室能量平衡模型 |
| 4.3 基于温度积分算法的温室小气候调控方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 水肥一体化营养液调控及灌溉方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 水肥一体化营养液调控方法研究 |
| 5.3 营养液自适应灌溉控制方法研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 系统实现与试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 系统平台及装备实现 |
| 6.3 系统试验方案 |
| 6.4 试验结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、无土栽培营养液自动控制系统的最佳方案设计（论文参考文献）
- [1]基于光谱信息融合的设施栽培营养液浓度快速检测系统研发[D]. 廖晋瑞. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [2]设施栽培营养液自动调控系统设计与研究[D]. 王明辉. 西北农林科技大学, 2021(01)
- [3]不同供液方式对水培番茄生长、产量及品质的影响[D]. 张一鸣. 河南农业大学, 2020(04)
- [4]小规模无土立体栽培装置与技术研究[D]. 李志强. 沈阳大学, 2020(08)
- [5]立柱式气雾栽培系统数值模拟研究与试验[D]. 杨希文. 湖南农业大学, 2019(01)
- [6]阳台蔬菜机营养液自适应控制系统设计[D]. 高一星. 陕西科技大学, 2019(09)
- [7]营养液离子动态调控技术的研究[D]. 宋金修. 中国农业大学, 2018(07)
- [8]城市建筑农业环境适应性与相关技术研究[D]. 穆大伟. 天津大学, 2017
- [9]仿轮作蔬菜无土栽培系统研究[D]. 付强. 吉林大学, 2017(01)
- [10]日光温室封闭式栽培系统关键技术研究[D]. 袁洪波. 中国农业大学, 2015(07)