現代溫室發(fā)展現狀文獻綜述

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 專業(yè)文獻綜述題 目: 現代溫室發(fā)展現狀文獻綜述 姓 名: 邱林嬌，湯杰，汪德朋 學 院: 工學院 專 業(yè): 機械設計制造及其自動化 班 級: 機制111 學 號: 33111116,33111118,33111119 指導教師: 章永年 職稱: 2014年5月11日南京農業(yè)大學教務處制專心-專注-專業(yè)現代溫室發(fā)展現狀文獻綜述邱琳嬌 湯杰 汪德朋摘要：基于我國居民生活水平不斷提高而產生的巨大市場，現代溫室產業(yè)快速發(fā)展?，F代溫室系統(tǒng)作為一種集農業(yè)、信息、控制等多學科為一體的綜合性控制系統(tǒng)，它的發(fā)展的核心是自身系統(tǒng)的控制問題。對于溫室系統(tǒng)的研究，當前，部分專家已然構建出幾

2、種模型，以便于對該系統(tǒng)進行可操作的分析。發(fā)展現代溫室的關鍵是如何推進該系統(tǒng)的自動控制，基于目前設想的理想系統(tǒng)，幾種新技術在溫室系統(tǒng)中的運用研究成為當前溫室系統(tǒng)研究的熱點領域。關鍵字：自動控制 ；系統(tǒng)模型 ；建設思想 ；新技術Abstract: Based on the continuous improvement of living standards, the modern greenhouse industry has developed rapidly and had huge market prospects. Modern greenhouse system is an integr

3、ated control system which includes agriculture,information technology,control Systems and many other disciplines, the core development is control problems of its own system. Currently, some experts already constructed several models to operably analyze the greenhouse system. The critical path is how

4、 to promote the automatic control system. Upon the assumptive ideal system, the application of several new technologies has been hot fields in the greenhouse system research.Key words: automatic control; system model;construction of ideology;new technology農業(yè)溫室現代控制信息 現代溫室與其它學科關系0 引言溫室作物生產是高度集約化的生產方式，

5、高回報率的經濟活動，同時又對技術要求要高。當前，我國溫室產業(yè)快速發(fā)展，從而帶動了溫室系統(tǒng)研究及相關技術的蓬勃發(fā)展。作為一個控制系統(tǒng)，溫室系統(tǒng)主要利用傳感裝置獲取溫室內溫度、濕度、CO2濃度等多因子信息，并對信息進行綜合分析，基于分析結果與理想因子之間的偏差，系統(tǒng)執(zhí)行機構進行相應舉措，以改變因子參數，最終達到控制效果，同時力求低投入，高回報。面對復雜多變的溫室系統(tǒng)內各因子變量，如何推進溫室產業(yè)發(fā)展?本文將主要從系統(tǒng)技術角度對當前溫室系統(tǒng)發(fā)展現狀進行綜述。1 溫室系統(tǒng)模型構建溫室系統(tǒng)中，溫度、濕度、CO2濃度等多因子復雜多變，且對溫室內環(huán)境影響的方式與程度各不相同。即使同一因素在同一時刻也會因空間

6、位置不同，從而形成不同參數，進而產生不同的環(huán)境響應。這種復雜性給溫室系統(tǒng)的研究帶來了巨大的困難。針對這種情況，業(yè)界經過相關研究，從中抽象出幾種系統(tǒng)模型，從而使得這種研究實現了很強的針對性與可操作性。以下著重介紹三種典型的溫室系統(tǒng)模型。林東亮利用混合系統(tǒng)理論和方法進行溫室環(huán)境系統(tǒng)建模分析和溫室環(huán)境智能控制系統(tǒng)設計; 他認為溫室小環(huán)境中的各因子變量可視為離散事件子系統(tǒng)，可以利用微分方程對其進行建模分析，從而進一步探究溫室系統(tǒng)中的多時間尺度、非線性、智能控制等問題。而顧寄南等則將整個溫室系統(tǒng)視為一個大系統(tǒng)，根據生長速率、環(huán)境因子和投入成本三個子模型以及它們之間的動態(tài)聯系構建出綜合動態(tài)模型，著重從“個

7、體-綜合”的角度進行綜合分析。同時，徐麗鴻等認為一個真正意義上的溫室系統(tǒng)模型不應僅局限于科學研究，而應面向實際生產；在他所構建的模型中綜合考慮了技術、技術投入、回報之間的關系，從而使得溫室系統(tǒng)模型的構建更加貼近實際。2 溫室自動控制系統(tǒng)當前，對現代溫室系統(tǒng)研究的核心話題就是溫室自動控制系統(tǒng)。從控制器類別角度進行劃分，目前科學研究以及實際運用中的自動控制系統(tǒng)主要有以下幾種：1、 自動控制系統(tǒng)基于工業(yè)控制計算機。該系統(tǒng)是支持多變量輸入輸出的智能控制系統(tǒng)，它利用傳感器獲取溫室內各因子模擬輸入量，經相應變送器得到數字信號，在自編軟件支持下采集數據，計算機對其進行處理分析，通過比較輸入量與理想參數之間的

8、偏差，輸出開關量，利用執(zhí)行機構進行給水、通風等的調整，力求相關參數逼近理想值。2、 自動控制系統(tǒng)基于單片機。汪永斌，呂昂等研制的系統(tǒng)下位機以89C51為核心， 每個下位機與上位機（PC機）之間用RS-585通信，用戶在PC機上輸入各因子經驗值。傳感器用LTM8901輸出數字信號?？刂破鲗Ρ仁覂葴y量值與輸入值，由對比偏差輸出開關量。3、 自動控制系統(tǒng)基于PLC。比如用CZOOHS作為下位機，COMPAQ計算機為上位機以形成溫室控制系統(tǒng)，采集室外和室內影響因子參數，綜合分析，以驅動控制?，F代溫室自動控制示意圖傳感器中心控制器執(zhí)行機構環(huán)境因子溫度風扇PLC溫度濕度濕度單片機濕度CO2濃度噴水工業(yè)計算

9、機CO2濃度。3 現代溫室發(fā)展趨勢1、 生產工業(yè)化：荷蘭的溫室產業(yè)之所以高度發(fā)達，其中一個主要原因就是工業(yè)化生產。對比之，我國的溫室生產很大一部分屬于精耕細作式的生產方式。所謂工業(yè)化指的不僅是設施本身是工業(yè)化集成技術的產物，更指溫室生產中從育種到給水施肥，最終到包裝運輸銷售的整個過程中貫穿工業(yè)化生產的思想和方式。這種工業(yè)化的溫室生產方式將極大帶動相關新知識和新技術的推廣普及，從而推動整個行業(yè)的快速發(fā)展。2、 控制智能化：當前，計算機技術、傳感技術和控制技術快速發(fā)展，從而帶動溫室控制系統(tǒng)由簡單的以數據為中心向以知識為中心轉變。這種轉變在追求低成本，高效益的工業(yè)化的今天是大勢所趨。智能化依托于新科

10、技，將人從繁雜的體力和腦力勞動中解脫出來，使溫室系統(tǒng)自己“思考”，甚至“決策”。3、 管理網絡化：結合我國幅員遼闊、氣候各異、生產技術水平不一以及勞動者素質差異顯著等實際情況，有些專家設想利用網絡技術給各種生產信息一個溝通共享的平臺。這樣，就可以對不同區(qū)域進行監(jiān)控管理，對各種信息綜合分析，從而大幅度提高科學管理水平，提高勞動生產率。而今，網絡技術的普及以及進一步發(fā)展，為這種設想的實現提供了可能。4、產業(yè)標準化：我國溫室產業(yè)發(fā)展較快，但是溫室標準化的問題一直難以解決，造成了市場混亂、產品良莠不齊、缺乏監(jiān)督標準等一系列問題，這極大制約了溫室產業(yè)的進一步發(fā)展。溫室的標準化涵蓋系統(tǒng)設施到管理監(jiān)測銷售的

11、多個方面。我國溫室標準亟待制定，從而規(guī)范溫室產業(yè)生產發(fā)展。當然，這種標準的制定既要與國際接軌，又要充分考慮我國生產實際。5、設施模塊化：溫室產業(yè)的高速發(fā)展需要相關硬件和軟件設施的支持。溫室結構模塊化的設計理念就是從提高整個系統(tǒng)柔性以及各個部分使用效率角度提供這種支持。溫室本體各部件以及控制、執(zhí)行機構各部件日趨標準化、模塊化，這種趨勢滿足了降低生產成本，簡化結構的生產要求。4 溫室建設思想以及新技術應用舉例1、基于嵌入式web服務器的遠程實時監(jiān)控：產業(yè)化的溫室生產不再是多人管理一個溫室的精耕細作生產方式，而是向著一人管理多個遠距離溫室的模式過渡，這是工業(yè)化生產的本質要求。為了適應這種需求，溫室系

12、統(tǒng)中的信息控制環(huán)節(jié)就應同步改進。鄭強等研究的基于嵌入式web服務器的遠程監(jiān)控系統(tǒng)以web服務器為核心，將系統(tǒng)與Internet技術結合，利用CGI技術實現各因子數據與服務器的實時動態(tài)交互4。這樣的系統(tǒng)傳輸功率大，組網容易，運行速度高，實時性強，能夠使得用戶在遠程端通過web瀏覽器就可以實現一對多的實時精確調控。2、基于物聯網和云計算的智能化平臺 ：現代溫室的精致化生產使得溫室控制系統(tǒng)每天都在不間斷地獲取，處理，分析海量的信息。基于物聯網與云計算的智能化溫室系統(tǒng)包括三個部分：由眾多傳感器節(jié)點構成的信息感知層，具有實現信息傳輸以及連接系統(tǒng)各部分功能的信息傳輸層，功能繁多的信息應用層5。這種設計利用

13、多傳感器節(jié)點獲取變量參數，利用經驗值預判參數走向以及實時參數異常，經分析，顯示用戶所需要的信息。用戶據此進行無人值守的遠程監(jiān)測，從而大幅度降低人工工作量，提高管理的精確性和產品的質量。3、無線布控思想應用：傳統(tǒng)溫室系統(tǒng)中有各種傳遞數據的線，這種有限系統(tǒng)有很大的弊端：成本高、可靠性和移動性差、結構復雜。針對此，于凱研究了一種無限數據傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)以C8051F020單片機為核心對多點變量數據進行采集，采集數據既能在本地顯示，又能夠無線傳輸到主控機，以進行進一步分析。主控機與各從機也采用無線收發(fā)模塊，從而達到協(xié)調一致、和諧統(tǒng)一的效果。4、控制系統(tǒng)的群測群控能力：當前，溫室控制系統(tǒng)只能監(jiān)測一個或少

14、個變量參數，缺乏各變量間控制的關聯能力，使得系統(tǒng)控制不夠精確?；诖耍瑴厥耶a業(yè)集成化技術應該能夠適應溫室發(fā)展的需求。該集成化技術能夠檢測多種參量的實時變化，并根據各參量變化情況以及各參量之間關系（例如光照強度與濕度的關系），綜合分析，立足于各變量間的矛盾與統(tǒng)一，協(xié)調控制，達到一種和諧的效果。為了滿足這種需求，除了硬件設施的改進，更重要的是自編軟件的支持。當前，這種設計僅停留在實驗階段，不過，計算機網絡技術的發(fā)展以及軟件編制水平的提高，給這種研究的使用帶來了可能。5 結語當前，溫室產業(yè)的快速發(fā)展帶動了相關技術的研究熱度?，F代溫室系統(tǒng)中的核心是自動控制系統(tǒng)，意欲提高整個系統(tǒng)的控制水平，使得控制更穩(wěn)

15、，更準，更快，各種新思想、新技術、新方法的應用至關重要。目前，溫室系統(tǒng)研究中的難點和重點主要集中為：研發(fā)綜合調控技術，開發(fā)智能調控管理技術。而這些問題的解決最終要依靠于新技術的運用。可以說，現代科技驅動已經并將繼續(xù)推進溫室產業(yè)的健康快速發(fā)展。參考文獻：1 周穎,邱建軍.北方新型溫室循環(huán)農業(yè)模式種植效益與發(fā)展對策研究J.中國生態(tài)農業(yè)學報,2014,22(1)2 劉俊,宋寶林.國際溫室蔬菜、花卉種植狀況與應用中的現金技術J.科技博覽,2013(12)3 華晶,何火嬌,殷華.基于WSN的農業(yè)溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)J.農機化研究,2013(11)4 鄭強,彭琳.基于嵌入式Web服務器的遠程溫室監(jiān)控系統(tǒng)設計J

16、.農機化研究,2013(11)5 劉洋,張剛,韓璐.基于物聯網與云計算服務的農業(yè)溫室智能化平臺研究與應用J.計算機應用與研究,2013(11)6 聶海強.溫室環(huán)境控制方法研究J.科研發(fā)展,2013(22)7 劉海洋，王慧.溫室環(huán)境信息實時監(jiān)測與控制系統(tǒng)的設計J.農機化研究,2014(4)8 孫小春,孫小迎.溫室信息傳輸技術研究J.信息技術,2013(6)9 IPM Essen. IPM Essen.2013 CatalogueZ. Essen-Germany: A.Sutter Fair Business GMBH, 2012.10 Fitz-Rodriguez, Kubota E, Giacomelli C, et al. Dynamic modeling and simulat