蔬菜大棚智能自動控制新版系統的信息標準管理系統的專業系統設計.doc 42頁

第1章 緒 論 1.1 選題目標和意義 中國農業發展必需走現代化農業這條道路，伴隨國民經濟快速增加，農業研究和應用技術越來越受到重視，尤其是溫室大棚已經成為高效農業一個關鍵組成部分?，F代化農業生產中關鍵步驟就是對農業生產環境部分關鍵參數進行檢測和控制。比如:空氣溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤含水量等。在農業種植問題中，溫室環境和生物生長、發育、能量交換親密相關，進行對監測數據分析，結合作物生長發育規律，控制環境條件，使作物達成優質、高產、高效栽培目標。以蔬菜大棚為代表現代農業設施在現代化農業生產中發揮著巨大作用。大棚內溫度、濕度和二氧化碳含量等參量，直接關系到蔬菜和水果生長。國外溫室設施已經發展到比較完備程度，并形成了一定標準，不過價格很昂貴，缺乏和中國氣候特點相適應測試軟件。而當今大多數對大棚溫度、濕度、二氧化碳含量檢測和控制全部采取人工管理，這么不可避免有測控精度低、勞動強度大及因為測控不立即等弊端，輕易造成不可填補損失，結果不僅大大增加了成本，浪費了人力資源，而且極難達成預期效果。所以，為了實現高效農業生產科學化并提升農業研究正確性，推進中國農業發展，必需大力發展農業設施和對應農業工程，科學合理地調整大棚內溫度、濕度和二氧化碳含量，使大棚內形成有利于蔬菜、水果生長環境，是大棚蔬菜和水果早熟、優質、高效能關鍵步驟?，F在，伴隨蔬菜大棚快速增多，大家對其性能要求也越來越高，尤其是為了提升生產效率，對大棚自動化程度要求也越來越高。所以急需一個高效實時監控設備，能實現大棚實時監控，快速了解大棚內環境狀態。 1.2 中國外相關研究綜述 1.2.1 國外情況 世界發達國家如荷蘭、美國、以色列等大力發展集約化溫室產業，溫室內溫度、光照、水、氣、肥實現了計算機調控，從品種選擇、栽培管理到采集收包裝形成了一整套規范化技術體系。 美國是最早發明計算機國家，也將計算機應用于溫室控制和管理最早、最多國家之一。美國有發達設施栽培技術，綜合環境控制技術水平很高。環境控制計算機關鍵用來對溫室環境（氣象環境和栽培環境）進行監測和控制。以花卉溫室為例，溫室內監測項目包含室內氣溫、水溫、土壤溫度、鍋爐溫度、管道溫度、相對空氣濕度、保溫幕情況、通風情況，泵工作情況、二氧化碳濃度、Ec調整池和回流管數值，pH調整池和回流管數值；室外監測控制項目包含大氣溫度、太陽輻射強度、風向風速、相對濕度等。溫室教授系統應用給種植者帶來了一定經濟效益，提升了決議水平，減輕了技術管理工作量，同時也為種植帶來了很大方便。 以園藝業著稱荷蘭從20世紀80年代以來就開始全方面開發溫室計算機自動控制系統，并不停地開發模擬控制軟件?，F在，荷蘭自動化智能玻璃溫室制造水平處于世界優異水平，擁有玻璃溫室1.2萬多平方米，占世界四分之一以上，有85﹪溫室用戶使用計算機控制溫室環境。荷蘭開發溫室計算機控制系統是經過人機交互界面進行參數設置和必需信息顯示，可繪制出設計參數曲線、修正值曲線和測量數據曲線，能夠從數據庫內調出設定時間段參數方便于必需數據查詢，并能直接對計算機串行口進行操作，完成上位機和下位機之間通訊。上位機軟件集參數設置、信息顯示、控制等功效于一體，同時還能夠很好地完成溫室澆灌和氣候控制盒管理。 另外，國外溫室業正致力于向高科技方向發展。遙測技術、網絡技術、控制局域網已逐步應用于溫室管理和控制中?？刂埔竽茉谶h離溫室計算機控制室就能完成，即遠程控制。另外該網絡還連接有多個通訊平臺，用戶能夠在遙遠地方經過形象、直觀圖形化界面和這種分布式控制系統對話，就像在現場操作一樣，給人以身臨其境之感。 1.2.2 中國情況 中國農業計算機應用開始于20世紀70年代，80年代開始應用于溫室控制和管理領域。20世紀90年代早期，中國農業科學院農業氣象研究所和作物花卉研究所，研制開發了溫室控制和管理系統，并開發了基于windows操作系統控制軟件；90年代中后期，中國科學家研制開發了溫室軟硬件控制系統，能對營養液系統、溫度、光照、二氧化碳、施肥等進行綜合控制，是現在國產化溫室計算機控制系統較為經典研究結果。在此期間，中國科學院石家莊現代化研究所、中國農業大學、中國科學院上海植物生理研究所等單位也全部側重不一樣領域，研究溫室設施計算機控制和管理技術?！熬盼濉逼陂g，國家科技攻關項目和國家自然科學基金均首次增設了工廠化農業研究項目，而且在項目中加大了計算機應用研究力度，其中“九五”國家重大科技產業工程“工廠化高效農業示范工程”中，直接設置了“智能型連棟塑料溫室結構及調控優化設計及實施”專題。 1.2.3 中國溫室存在關鍵問題 ① 科技含量和總體發展水平較低。中國設施栽培起步晚、基礎差，沒將其作為整體工程問題研究。從設施設備到栽培技術生產管理不配套，生產不規范，難以形成大規模商品生產。 ② 中國現有