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- 溫室環(huán)境自動(dòng)控制存在的若干問題發(fā)表日期：2013-10-18 來源：托普云農(nóng) 瀏覽次數(shù)：3990次
1 溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)技術(shù)
溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng)。它將農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)技術(shù)與當(dāng)今的溫室控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將農(nóng)業(yè)專家的知識(shí)自動(dòng)地運(yùn)用到溫室的實(shí)時(shí)控制，去。即該溫室系統(tǒng)可根據(jù)專家系統(tǒng)的儲(chǔ)備知識(shí)，自動(dòng)決策和選擇控制參數(shù)，以適合作物的生長(zhǎng)。溫室農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)控制技術(shù)_要應(yīng)用計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制技術(shù)，是一門橫跨人工智能理論、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、信息技術(shù)、生物學(xué)、電子科學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)和環(huán)境控制等兒大學(xué)科，綜合了多種高新技術(shù)的邊緣學(xué)科。
現(xiàn)代化大型溫室實(shí)現(xiàn)智能化控制，必須具備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、自然通風(fēng)系統(tǒng)、外遮陽系統(tǒng)、內(nèi)保溫系統(tǒng)、濕簾/風(fēng)扇強(qiáng)制降溫系統(tǒng)、CO:補(bǔ)氣系統(tǒng)、微霧系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)、灌溉/施肥系統(tǒng)、育苗系統(tǒng)、頂噴淋系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、植保系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、采摘系統(tǒng)等配套設(shè)備。而作為溫室控制載體的控制系統(tǒng)則由先進(jìn)的控制器、性能可靠的傳感器、完善的尖端控制程序、打印機(jī)和顯小器等組成，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述溫室配套設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行監(jiān)控。
一家所開發(fā)的溫室工程，其控制設(shè)備及軟件內(nèi)核可能相差很大，但其中幾要的控制原理基本相同。胖龍公司開發(fā)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)測(cè)量溫室的氣候和土壤參數(shù)，并對(duì)溫室內(nèi)配置的所有設(shè)備均能實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行自動(dòng)控制，如開窗、加溫、降溫、加濕、光照、CO2補(bǔ)充、灌溉、施肥和環(huán)流等。超越京鵬溫室公司開發(fā)的京鵬計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能自動(dòng)抵御各種惡劣天氣，溫度、濕度、光照、CO2濃度以及肥水供應(yīng)數(shù)量、濃度和時(shí)間都在系統(tǒng)的調(diào)控之，。九天溫室公司開發(fā)的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)采用閉環(huán)控制方法，對(duì)室外風(fēng)速、風(fēng)向、口照輻射、溫度及室內(nèi)的濕度等因素進(jìn)行采集，通過控制器處理后，將控制結(jié)果返回到現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)室內(nèi)的氣候因素實(shí)施實(shí)時(shí)控制，以此來保證控制的精度及控制的可靠性。荷蘭Priva是園藝環(huán)境控制的專家，在溫室行業(yè)已有40多年的經(jīng)驗(yàn)。其開發(fā)的自動(dòng)控制系統(tǒng)能很好地協(xié)調(diào)控制各種環(huán)境因子，而并非對(duì)每個(gè)因子單獨(dú)控制，具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、功能齊全、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。從國(guó)內(nèi)外一些溫室公司開發(fā)的溫室控制系統(tǒng)也可以看出，溫室環(huán)境控制是溫室控制技術(shù)的關(guān)鍵所在。
溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)控制過程如下:溫室，環(huán)境參數(shù)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作參數(shù)等信息通過各傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)根據(jù)不同作物在不同時(shí)期的生理需要，在作物生長(zhǎng)的不同時(shí)期自動(dòng)設(shè)定溫度、濕度、光照和CO:濃度等的最佳值域作為理想數(shù)據(jù)，并將實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)的偏差作為溫室氣候的調(diào)節(jié)量。當(dāng)溫室內(nèi)的溫度超過設(shè)定偏差上限，計(jì)算機(jī)發(fā)出調(diào)節(jié)指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開通風(fēng)降溫系統(tǒng);如果溫室內(nèi)溫度低于設(shè)定偏差下限，計(jì)算機(jī)發(fā)出調(diào)節(jié)指令，打開通風(fēng)換氣系統(tǒng);當(dāng)濕度低于設(shè)定濕度的下限時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出調(diào)節(jié)指令，打開加濕系統(tǒng);當(dāng)CO:濃度超出限定值域時(shí)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)開關(guān)通風(fēng)換氣系統(tǒng)和COZ發(fā)生器，等等。
2 溫室控制存在的問題
?、俎r(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)自身存在的問題。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的技術(shù)還不十分成熟，由專家整理出來的知識(shí)大多屬于這個(gè)領(lǐng)域的淺層知識(shí)，形式上也中幾要是條件規(guī)則型知識(shí)。而且目前各種專家系統(tǒng)在收集、整理農(nóng)業(yè)專家知識(shí)時(shí)并沒有把專家是如何學(xué)習(xí)和獲得這些知識(shí)的過程整理出來，這樣開發(fā)的專家系統(tǒng)并不具有真正的學(xué)習(xí)能力，結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)只能處理人類專家見過的各種情況，不能隨機(jī)應(yīng)變。
?、诓杉瘮?shù)據(jù)的束縛。至今為止，溫室控制技術(shù)還中幾要停留在對(duì)溫室環(huán)境因子的監(jiān)控上，并沒有考慮溫室作物本身的生理過程，諸如植株的溫度、光合作用和蒸騰作用等。事實(shí)上，溫室，的CO:濃度將根據(jù)植株光合作用的情況來決定，用蒸騰作用的實(shí)際數(shù)據(jù)來決定水分和營(yíng)養(yǎng)液的供給量，根據(jù)植株溫度的測(cè)量值來進(jìn)行溫室內(nèi)的環(huán)境控制等。而且這些測(cè)量值將不斷與最佳作物生長(zhǎng)模塊，的值進(jìn)行比較，這些值之間的不同就可能造成作物生長(zhǎng)發(fā)育過程，的不良結(jié)果。這也就對(duì)溫室控制技術(shù)提出了更高的要求。
?、坜r(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在溫室實(shí)時(shí)控制，的應(yīng)用有局限性。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)對(duì)溫室環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，不同于開發(fā)單純的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，其，涉及與控制系統(tǒng)的“接口”問題。因此，在開發(fā)溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)農(nóng)業(yè)知識(shí)的表達(dá)及推理策略等要認(rèn)真考慮。同時(shí)，將更多的農(nóng)業(yè)知識(shí)用于溫室生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制，，不僅僅局限于對(duì)環(huán)境因子的專家指導(dǎo)，例如通過圖象處理等技術(shù)使系統(tǒng)具備自動(dòng)病蟲害診斷等功能，將使溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)的智能化程度更高。
3 溫室農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)控制技術(shù)的應(yīng)用前景
智能化溫室是在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略指導(dǎo)下開辟的農(nóng)業(yè)新方向。從作物產(chǎn)量角度來看，它具有很高的單位面積產(chǎn)出值;就環(huán)境保護(hù)角度而言，它不僅可以產(chǎn)出清潔的瓜果蔬菜，而且由于精確控制化肥及其它添加劑的用量，也避免了對(duì)土壤和地下水的污染。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的大型溫室面積已超過700hm2,1000m“以上的連棟溫室全國(guó)32個(gè)省市自治區(qū)無一空白。溫室生產(chǎn)已從蔬菜擴(kuò)展到了花卉、瓜果以及畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖、林木育苗、食用菌、，草藥等領(lǐng)域。近年來，大型連棟溫室以每年超過100hm“的速度增長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)從事溫室制造的企業(yè)已從20世紀(jì)80年代的5}6家發(fā)展到300余家。我國(guó)的溫室環(huán)境控制技術(shù)與國(guó)外技術(shù)相比還比較落后，最近兒年才真正實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。目前我國(guó)的現(xiàn)代化溫室，除智能化控制系統(tǒng)外，硬件系統(tǒng)基本達(dá)到與國(guó)際同步的水平?？梢?，將農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應(yīng)用于溫室的實(shí)時(shí)監(jiān)控與自動(dòng)調(diào)控技術(shù)無疑是溫室發(fā)展的新亮點(diǎn)，也是溫室控制技術(shù)發(fā)展的大勢(shì)所趨。其發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用空間大，對(duì)農(nóng)民的實(shí)際生產(chǎn)有很重要的指導(dǎo)意義。既滿足了溫室生產(chǎn)的需要，又緩解了領(lǐng)域?qū)＜胰狈Φ拿?，從而大大提高了科學(xué)技術(shù)的轉(zhuǎn)化率、到位率和普及率。
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