现代温室发展现状文献综述

专业文献综述题目:现代温室发展现状文献综述姓名:邱林娇，汤杰，汪德朋学院:工学院专业:机械设计制造及其自动化班级:机制111学号:33111116,33111118,33111119指导教师:章永年职称:2014年5月11日南京农业大学教务处制现代温室发展现状文献综述邱琳娇汤杰汪德朋摘要：基于我国居民生活水平不断提高而产生的巨大市场，现代温室产业快速发展。现代温室系统作为一种集农业、信息、控制等多学科为一体的综合性控制系统，它的发展的核心是自身系统的控制问题。对于温室系统的研究，当前，部分专家已然构建出几种模型，以便于对该系统进行可操作的分析。发展现代温室的关键是如何推进该系统的自动控制，基于目前设想的理想系统，几种新技术在温室系统中的运用研究成为当前温室系统研究的热点领域。关键字：自动控制；系统模型；建设思想；新技术Abstract:Basedonthecontinuousimprovementoflivingstandards,themoderngreenhouseindustryhasdevelopedrapidlyandhadhugemarketprospects.Moderngreenhousesystemisanintegratedcontrolsystemwhichincludesagriculture,informationtechnology,controlSystemsandmanyotherdisciplines,thecoredevelopmentiscontrolproblemsofitsownsystem.Currently,someexpertsalreadyconstructedseveralmodelstooperablyanalyzethegreenhousesystem.Thecriticalpathishowtopromotetheautomaticcontrolsystem.Upontheassumptiveidealsystem,theapplicationofseveralnewtechnologieshasbeenhotfieldsinthegreenhousesystemresearch.Keywords:automaticcontrol;systemmodel;constructionofideology;newtechnology0引言温室作物生产是高度集约化的生产方式，高回报率的经济活动，同时又对技术要求要高。当前，我国温室产业快速发展，从而带动了温室系统研究及相关技术的蓬勃发展。作为一个控制系统，温室系统主要利用传感装置获取温室内温度、湿度、CO2浓度等多因子信息控制农业现代温室现代温室与其它学科关系信息，并对信息进行综合分析，基于分析结果与理想因子之间的偏差，系统执行机构进行相应举措，以改变因子参数，最终达到控制效果，同时力求低投入，高回报。面对复杂多变的温室系统内各因子变量，如何推进温室产业发展?本文将主要从系统技术角度对当前温室系统发展现状进行综述。1温室系统模型构建温室系统中，温度、湿度、CO2浓度等多因子复杂多变，且对温室内环境影响的方式与程度各不相同。即使同一因素在同一时刻也会因空间位置不同，从而形成不同参数，进而产生不同的环境响应。这种复杂性给温室系统的研究带来了巨大的困难。针对这种情况，业界经过相关研究，从中抽象出几种系统模型，从而使得这种研究实现了很强的针对性与可操作性。以下着重介绍三种典型的温室系统模型。林东亮利用混合系统理论和方法进行温室环境系统建模分析和温室环境智能控制系统设计;他认为温室小环境中的各因子变量可视为离散事件子系统，可以利用微分方程对其进行建模分析，从而进一步探究温室系统中的多时间尺度、非线性、智能控制等问题。而顾寄南等则将整个温室系统视为一个大系统，根据生长速率、环境因子和投入成本三个子模型以及它们之间的动态联系构建出综合动态模型，着重从“个体-综合”的角度进行综合分析。同时，徐丽鸿等认为一个真正意义上的温室系统模型不应仅局限于科学研究，而应面向实际生产；在他所构建的模型中综合考虑了技术、技术投入、回报之间的关系，从而使得温室系统模型的构建更加贴近实际。2温室自动控制系统当前，对现代温室系统研究的核心话题就是温室自动控制系统。从控制器类别角度进行划分，目前科学研究以及实际运用中的自动控制系统主要有以下几种：1、自动控制系统基于工业控制计算机。该系统是支持多变量输入输出的智能控制系统，它利用传感器获取温室内各因子模拟输入量，经相应变送器得到数字信号，在自编软件支持下采集数据，计算机对其进行处理分析，通过比较输入量与理想参数之间的偏差，输出开关量，利用执行机构进行给水、通风等的调整，力求相关参数逼近理想值。2、自动控制系统基于单片机。汪永斌，吕昂等研制的系统下位机以89C51为核心，每个下位机与上位机（PC机）之间用RS-585通信，用户在PC机上输入各因子经验值。传感器用LTM8901输出数字信号。控制器对比室内测量值与输入值，由对比偏差输出开关量。3、自动控制系统基于PLC。比如用CZOOHS作为下位机，COMPAQ计算机为上位机以形成温室控制系统，采集室外和室内影响因子参数，综合分析，以驱动控制。现代温室自动控制示意图3现代温室发展趋势1、生产工业化：荷兰的温室产业之所以高度发达，其中一个主要原因就是工业化生产。对比之，我国的温室生产很大一部分属于精耕细作式的生产方式。所谓工业化指的不仅是设施本身是工业化集成技术的产物，更指温室生产中从育种到给水施肥，最终到包装运输销售的整个过程中贯穿工业化生产的思想和方式。这种工业化的温室生产方式将极大带动相关新知识和新技术的推广普及，从而推动整个行业的快速发展。2、控制智能化：当前，计算机技术、传感技术和控制技术快速发展，从而带动温室控制系统由简单的以数据为中心向以知识为中心转变。这种转变在追求低成本，高效益的工业化的今天是大势所趋。智能化依托于新科技，将人从繁杂的体力和脑力劳动中解脱出来，使温室系统自己“思考”，甚至“决策”。3、管理网络化：结合我国幅员辽阔、气候各异、生产技术水平不一以及劳动者素质差异显著等实际情况，有些专家设想利用网络技术给各种生产信息一个沟通共享的平台。这样，就可以对不同区域进行监控管理，对各种信息综合分析，从而大幅度提高科学管理水平，提高劳动生产率。而今，网络技术的普及以及进一步发展，为这种设想的实现提供了可能。4、产业标准化：我国温室产业发展较快，但是温室标准化的问题一直难以解决，造成了市场混乱、产品良莠不齐、缺乏监督标准等一系列问题，这极大制约了温室产业的进一步发展。温室的标准化涵盖系统设施到管理监测销售的多个方面。我国温室标准亟待制定，从而规范温室产业生产发展。当然，这种标准的制定既要与国际接轨，又要充分考虑传感器温度湿度CO2浓度单片机湿度湿度中心控制器PLC工业计算机执行机构环境因子风扇喷水温度CO2浓度。。。。。。。。。。。。我国生产实际。5、设施模块化：温室产业的高速发展需要相关硬件和软件设施的支持。温室结构模块化的设计理念就是从提高整个系统柔性以及各个部分使用效率角度提供这种支持。温室本体各部件以及控制、执行机构各部件日趋标准化、模块化，这种趋势满足了降低生产成本，简化结构的生产要求。4温室建设思想以及新技术应用举例1、基于嵌入式web服务器的远程实时监控：产业化的温室生产不再是多人管理一个温室的精耕细作生产方式，而是向着一人管理多个远距离温室的模式过渡，这是工业化生产的本质要求。为了适应这种需求，温室系统中的信息控制环节就应同步改进。郑强等研究的基于嵌入式web服务器的远程监控系统以web服务器为核心，将系统与Internet技术结合，利用CGI技术实现各因子数据与服务器的实时动态交互[4]。这样的系统传输功率大，组网容易，运行速度高，实时性强，能够使得用户在远程端通过web浏览器就可以实现一对多的实时精确调控。2、基于物联网和云计算的智能化平台：现代温室的精致化生产使得温室控制系统每天都在不间断地获取，处理，分析海量的信息。基于物联网与云计算的智能化温室系统包括三个部分：由众多传感器节点构成的信息感知层，具有实现信息传输以及连接系统各部分功能的信息传输层，功能繁多的信息应用层[5]。这种设计利用多传感器节点获取变量参数，利用经验值预判参数走向以及实时参数异常，经分析，显示用户所需要的信息。用户据此进行无人值守的远程监测，从而大幅度降低人工工作量，提高管理的精确性和产品的质量。3、无线布控思想应用：传统温室系统中有各种传递数据的线，这种有限系统有很大的弊端：成本高、可靠性和移动性差、结构复杂。针对此，于凯研究了一种无限数据传输系统。该系统以C8051F020单片机为核心对多点变量数据进行采集，采集数据既能在本地显示，又能够无线传输到主控机，以进行进一步分析。主控机与各从机也采用无线收发模块，从而达到协调一致、和谐统一的效果。4、控制系统的群测群控能力：当前，温室控制系统只能监测一个或少个变量参数，缺乏各变量间控制的关联能力，使得系统控制不够精确。基于此，温室产业集成化技术应该能够适应温室发展的需求。该集成化技术能够检测多种参量的实时变化，并根据各参量变化情况以及各参量之间关系（例如光照强度与湿度的关系），综合分析，立足于各变量间的矛盾与统一，协调控制，达到一种和谐的效果。为了满足这种需求，除了硬件设施的改进，更重要的是自编软件的支持。当前，这种设计仅停留在实验阶段，不过，计算机网络技术的发展以及软件编制水平的提高，给这种研究的使用带来了可能。5结语当前，温室产业的快速发展带动了相关技术的研究热度。现代温室系统中的核心是自动控制系统，意欲提高整个系统的控制水平，使得控制更稳，更准，更快，各种新思想、新技术、新方法的应用至关重要。目前，温室系统研究中的难点和重点主要集中为：研发综合调控技术，开发智能调控管理技术。而这些问题的解决最终要依靠于新技术的运用。可以说，现代科技驱动已经并将继续推进温室产业的健康快速发展。参考文献：[1]周颖,邱建军.北方新型温室循环农业模式种植效益与发展对策研究[J].中国生态农业学报,2014,22(1)[2]刘俊,宋宝林.国际温室蔬菜、花卉种植状况与应用中的现金技术[J].科技博览,2013(12)[3]华晶,何火娇,殷华.基于WSN的农业温室环境监控系统[J].农机化研究,2013(11)[4]郑强,彭琳.基于嵌入式Web服务器的远程温室监控系统设计[J].农机化研究,2013(11)[5]刘洋,张刚,韩璐.基于物联网与云计算服务的农业温室智能化平台研究与应用[J].计算机应用与研究,2013(11)[6]聂海强.温室环境控制方法研究[J].科研发展,2013(22)[7]刘海洋，王慧.温室环境信息实时监测与控制系统的设计[J].农机化研究,2014(4)[8]孙小春,孙小迎.温室信息传输技术研究[J].信息技术,2013(6)[9]IPMEssen.IPMEssen.2013Catalogue[Z].Essen-Germany:A.SutterFairBusinessGMBH,2012.[10]Fitz-Rodriguez,KubotaE,GiacomelliC,etal.Dynamicmodelingandsimulationofgreenhouseenvironmentsunderseveralscenarios:Aweb-basedapplication[J].ComputersandElectronicsinAgriculture,2010,70(1):105－116.[11]VanthoorBHE.AModel-basedGreenhouseDesignMethod[D].Wageningen:WageningenAgriculturalUniversity,2011.