【Nucleo设计分享】+嵌入式蔬菜废弃物发酵智能云监控系统

只看该作者 · 2015-1-16 13:38

本帖最后由 sharknarduo 于 2015-1-16 13:40 编辑

我们以NUCLEO-F411RE单片机为控制核心，利用WiFi云数据传输模块为通信媒介，基于传感器技术、无线通信技术、物联网技术、数据库技术、云计算技术等研究设计了一套嵌入式蔬菜废弃物发酵智能云监控系统。本系统通过温湿度、PH等传感器采集发酵过程中产生的信息。同时，这些信息通过WiFi云数据传输模块上传到我们的云平台，让本系统具备极强的设备连接的能力，利用我们PC上位机、手机APP等数据控制终端，实现互联网服务的加载，形成“云+端”的典型架构，具备了大数据等附加价值，实现实时监控、态势分析、报警预测、地理定位、平台配置等功能。

只看该作者 · 2015-1-16 14:10

好想法！期待后期分享啊

只看该作者 · 2015-1-16 17:48

跟我的差不多，不过我是用的有线的形式，重点在当需要进行大数据传输体现优势。

1万 · 2015-1-16 23:20

嵌入式蔬菜废弃物发酵智能云监控系统。不错啊！！！

只看该作者 · 2015-1-17 08:37

创意非常的好啊！

只看该作者 · 2015-1-17 08:38

期待作品的出现啊！

只看该作者 · 2015-1-19 10:34

这么快就开始了……

只看该作者 · 2015-1-20 22:28

白天比较忙，只能晚上更新一下了

只看该作者 · 2015-1-20 22:30

项目背景：
 从2013年起，硬件领域便悄然兴起了一股创新热潮并引发了广泛关注，很多人也称之为“硬件复兴元年”。而在2014年，发展的速度更加迅猛，2015将会走进我们日常我们的生活。
 随着中国农业产业结构的调整和居民生活水平的不断提高,蔬菜产业迅速发展,蔬菜废弃物的数量越来越大。城镇居民生活水平的日益提高,对蔬菜上市前的加工处理提出了更高要求,大量质量不佳的蔬菜和净菜加工处理时产生的叶、根、茎和果实等都会最终成为固体废弃物,造成城市和乡村的环境问题。另外,蔬菜废弃物的产生地主要集中在蔬菜种植田地中和蔬菜加工交易场所,不易和生活垃圾等混合,可以实现单独收集处理。如果将蔬菜废弃物简单按照一般生活垃圾的方式进行处理处置,成本高昂,而且在某种程度上是资源浪费。
 蔬菜废弃物污染已成为社会的一大公害。目前的几种处理方法中都存在一定的局限,焚烧法投资成本较高,易产生烟尘等污染物；填埋法占地面积大,而且是土壤圈、地下水和大气圈的重要污染源；堆肥耗能高,并极大地浪费了其中所含的生物质能。这些问题主要是由蔬菜废弃物中的有机部分引起。
 相对于焚烧和堆肥工艺来说,厌氧消化工艺有很多的优点。其最重要的优点就是能够产生沼气,可用于发电和供热,减少CO2的排放,消化后的产物经过简单处理可作为优质的肥料。厌氧消化工艺能够成功的应用于处理有机废弃物在很大程度上取决于高效反应器的开发和应用,而反应器的设计对反应器的工作性能有很大的影响。近年来,很多新型反应器被开发出来并得到采用,反应器的处理效率也不断提高。

只看该作者 · 2015-1-20 22:31

系统设计：
我们以NUCLEO-F411RE单片机为控制核心，利用WiFi云数据传输模块为通信媒介，基于传感器技术、无线通信技术、物联网技术、数据库技术、云计算技术等研究设计了一套嵌入式蔬菜废弃物发酵智能云监控系统。本系统通过温湿度、PH等传感器采集发酵过程中产生的信息。同时，这些信息通过WiFi云数据传输模块上传到我们的云平台，让本系统具备极强的设备连接的能力，利用我们PC上位机、手机APP等数据控制终端，实现互联网服务的加载，形成“云+端”的典型架构，具备了大数据等附加价值，实现实时监控、态势分析、报警预测、地理定位、平台配置等功能。

只看该作者 · 2015-1-20 22:32

我尽量做到每周更新几次，欢迎广大网友提出宝贵建议跟意见

只看该作者 · 2015-1-21 12:57

期待

只看该作者 · 2015-1-28 08:34

今天继续更新！！！

只看该作者 · 2015-1-28 08:42

这是系统整个架构图

只看该作者 · 2015-1-28 08:42

 1 发酵反应器
 发酵反应器是一种较为常见的生物反应器，它一般由圆柱形罐体和各种类型的检测传感器组成。发酵反应器的主要类型有鼓泡式、气升式、机械搅拌式、喷射自吸式等。其中，在实验室和实际生产中应用最为广泛的是机械搅拌式。这种发酵反应器利用机械搅拌的作用，将气体和发酵液充分融合，提高了发酵液的溶氧量，供给微生物的生长繁殖代谢。在发酵反应器上装配有搅拌电机和进行温度调节的加热和冷却装置，并设置有温度检测传感器可以对发酵参数进行在线检测。发酵反应器的结构原理图如图1所示。
 通过上、中、下三个温度传感器实时地测量发酵反应器中的温度，然后通过加权运算，将结果与数据库中的最高限与最低限温度值作比较，来决定是加热还是排出多余的热量[1]。
 当发酵反应器中的加权温度大于设定上限时，通过控制进、出水管的电磁阀使循环水流经发酵反应器的夹层，由罐壁来吸收反应器中的多余热量，从而实现降低其温度。当发酵反应器中的加权温度低于设定下限式，同样通过控制电磁阀使循环水由罐壁将热量传给发酵反应器，升高其温度。

只看该作者 · 2015-1-28 08:42

 2 温度控制原理
 温度是影响生物发酵过程的一个重要因素。发酵液温度是通过电磁阀来调节夹套中的冷却水或者加热水流量来控制的(参见图1)。由于在生物发酵的过程中，针对不同阶段其产生的热量的速率不同，过程模型参数变化较大，温度与冷却水流量的关系不能精确的测定出来，应该采用分段设定的自适应PID控制算法。此外，发酵过程有的时候温度差值较大，很容易产生一定的超调和积分饱和，对此可以采用积分分离的自适应PID控制算法[3]。

只看该作者 · 2015-1-28 08:43

为工业领域应用最为广泛的一种控制算法，PID控制具有可靠性高、稳定性好、结构简单等优势，但是同时它的适应性较差。在蔬菜废弃物发酵过程控制中都存在着时变性、非线性和模型的不确定性，对于此种情况，PID控制算法并不能很好的进行控制。所以，我们可以结合模糊控制的算法。模糊控制算法是依赖于人和专家的经验进行控制，并对时变、时滞和非线性的系统有着较好的控制能力，但同时又不具有积分环节，当变量分级不够多时，容易在平衡点附近出现振荡现象和稳态余差。
在蔬菜废弃物发酵过程的温度控制中把模糊控制和PID控制结合到一起，不但具有相对较快的响应速度和抗参数变化的鲁棒性，而且也可以对系统实现高精度控制。在温度偏差值较小的情况下，采用PID控制，提高控制的精度。在温度偏差值较大的情况下，采用模糊控制，加快响应的速度。两种控制算法的切换是由所编译的程序给定的偏差范围自动的实现。模糊PID温度控制系统的结构框图如图2所示。

只看该作者 · 2015-1-28 08:45

模糊PID

只看该作者 · 2015-1-28 09:04

赞一个！！！

只看该作者 · 2015-1-28 10:05

跟进跟进！

【Nucleo设计分享】+嵌入式蔬菜废弃物发酵智能云监控系统

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