目前在葡萄酒生产中应用的发酵温度监控系统控制精度低,维护成本高,制约了葡萄酒品质的提升。调查表明利用有线传感器的中央控制系统在葡萄酒发酵控制领域中被广泛采用,其自动化程度和控制精度相对手动控制系统有所提升。但此类系统的温度控制误差仍能够达到±2℃,偏差较大,对葡萄酒发酵造成不利影响。同时该系统复杂度高,安装调试周期较长,在实际应用中设备可靠性较低,并且检修难度较大。安装使用有线传感器的控制系统时必须在酿造车间内排布大量电线以传输信号。葡萄酒酿造车间结构复杂,不利于系统部署,同时升级和扩展也较为困难。另外,地面和发酵罐表面经常会使用大量水进行冲洗,致使车间湿度较高而引发设备故障,增加了维护成本。论文提出一种基于无线传感器网络(WSN)的葡萄酒发酵温度监控系统,通过无线方式传输测量和控制信号,大量减少了车间内的线路排布。相比传统有线监控系统,该系统部署更便利,且升级和扩展耗费的时间和人力都大量降低。同时,论文将模糊自整定比例积分微分(PID)算法应用于发酵温度控制,并利用分析冗余法进行传感器节点故障诊断,提升了控制的精确度及可靠度。论文的研究工作主要包括:(1)研究了基于盘管降温的葡萄酒发酵温度控制系统,建立了发酵罐内部液体的温度控制模型,通过实际测试数据推导了发酵罐内液体温度的传递函数。(2)针对葡萄酒发酵过程中发酵系统的时变性特点,将模糊自整定PID算法应用于发酵温度控制,有效提升了温度控制的响应速度和精确度。(3)根据温度控制模型优化了数据采集和发送的周期以降低系统能耗,同时建立了定时发送心跳包的机制以监测无线网络的稳定性。系统的设计在保证可靠性的基础上平衡了能耗。(4)通过调节阀反馈的冗余数据进行温度信号准确性校验,针对温度传感器节点发生故障时测量数据发生的跳变、卡死和偏移现象,建立了节点故障检测机制。本文在MATLAB环境下仿真了模糊自整定PID控制,并在发酵罐内进行实际发酵监控测试。实践证明该系统适用于葡萄酒发酵的生产环境,温度控制精度可达±0.5℃,能够有效提升葡萄酒发酵过程的监控水平并降低系统的部署和维护成本。