殷瑞芝

摘 要 農(nóng)業(yè)園藝溫室的智能化控制系統(tǒng)可以搜集整體相關(guān)環(huán)境因素數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)，以達到對各個環(huán)境因素進行控制的目的?；诖?，總結(jié)溫室智能化控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程，并以4種不同硬件控制系統(tǒng)的智能化控制系統(tǒng)為例，說明我國智能化控制系統(tǒng)的進步性。最后，提出現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)園藝溫室的智能化控制系統(tǒng)的問題，期待研究人員可以解決相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞 農(nóng)業(yè)；溫室；智能化控制系統(tǒng)

中圖分類號：S625 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）24--02

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的步伐也越來越快。采用智能化系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)園藝溫室進行控制不僅是研究人員的研究對象，也是實踐的重點。本文認為，不同溫室內(nèi)的農(nóng)作物需要不同的溫度、濕度和光照等環(huán)境因素，采用智能化控制，可以提高環(huán)境因素控制的精確度，提高產(chǎn)量。

1 溫室智能化控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程

在20世紀80年代，我國開始了農(nóng)業(yè)園藝溫室智能化控制系統(tǒng)的研究。在研究初期，研究人員就已經(jīng)掌握了溫室內(nèi)微機控制技術(shù)。直到20世紀90年代末，通過向西方國家進行學習和研究，我國的溫室智能控制技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展，可以自行生產(chǎn)先進的環(huán)境控制設(shè)備。在研究人員的努力下，我國溫室智能化控制系統(tǒng)從無自主生產(chǎn)能力到具有自主創(chuàng)新能力，取得了長遠的進步。2012年，我國已經(jīng)開發(fā)出基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和嵌入式技術(shù)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。這種智能系統(tǒng)可以對溫室的里外環(huán)境進行檢測，并顯示溫度和濕度情況。同時，可以根據(jù)不同農(nóng)作物的要求對環(huán)境進行控制和調(diào)節(jié)，以滿足農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

2 采用智能化控制系統(tǒng)的意義

農(nóng)作物生長需要合適的光照、二氧化碳、溫度和濕度等，缺乏任何一項因素都難以健康成長。農(nóng)業(yè)園藝溫室的智能化控制系統(tǒng)可以搜集整體相關(guān)環(huán)境因素數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)，以達到對各個環(huán)境因素進行控制的目的。從農(nóng)作物產(chǎn)量的角度來看，智能化控制系統(tǒng)可以增產(chǎn)增量，最大限度地提高農(nóng)戶經(jīng)濟效益。從農(nóng)作物質(zhì)量的角度來看，智能化控制可以保證農(nóng)作物的質(zhì)量，提高單株農(nóng)作物的價值。從環(huán)境保護的角度來看，智能化控制系統(tǒng)可以精確化肥用量，確保不過量使用農(nóng)藥和化肥，避免溫室內(nèi)部對外部環(huán)境的污染。

3 農(nóng)業(yè)園藝溫室智能化控制硬件系統(tǒng)

在研究人員的努力下，我國的農(nóng)業(yè)園藝溫室智能化控制系統(tǒng)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。系統(tǒng)中最重要是便是智能控制硬件系統(tǒng)。目前，我國的溫室智能控制系統(tǒng)有4種模式。

3.1 以單片機為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)

以單片機為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的組成部分包括控制設(shè)備、智能傳感器、底層基本結(jié)構(gòu)和前臺機組。前臺機組的核心即是單片機，單片機可以自動控制和檢測數(shù)據(jù)，其測量數(shù)據(jù)可以自動存儲并輸送至主計算機內(nèi)，在主計算機內(nèi)對數(shù)據(jù)進行處理。以單片機為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)可以對溫室里外的濕度、溫度和光照等環(huán)境因素進行測量，并輸出測量數(shù)據(jù)，控制相應(yīng)設(shè)備。以單片機為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)成本較低，且操作簡單，但也有部分缺點，如故障率較高和布線復(fù)雜等。

3.2 以可編程邏輯控制器為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)

以可編程邏輯控制器為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)的功能齊全、可靠性較高且抗干擾能力較強，達到高效溫室的控制要求。其主要原理在于監(jiān)測溫室里外的環(huán)境因素，并與上位機通信，為農(nóng)作物生長調(diào)節(jié)參數(shù)。2011年，陶平[1]設(shè)計了以可編程邏輯控制器為基礎(chǔ)的主控結(jié)構(gòu)，將從主節(jié)點輸出的數(shù)據(jù)傳輸至可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的環(huán)境因素數(shù)據(jù)對設(shè)備進行控制，從而滿足農(nóng)作物生長要求。

3.3 以工業(yè)控制機為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)

以工業(yè)控制機為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)是由工控機、執(zhí)行機構(gòu)輸出輸入設(shè)備和多種傳感器組成的。2008年，針對溫室農(nóng)作物的生長需要，石磊[2]等研制了基于ARM微控制器的溫室智能控制系統(tǒng)。ARM溫室智能控制系統(tǒng)用微處理器代替單片機，配合繼電器和傳感器對溫室里外的環(huán)境進行監(jiān)控，該設(shè)計方式提高了硬件的功能性，而且系統(tǒng)的整體性也有所提高。以工業(yè)控制機為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)安裝簡單，成本較低且維修方便。

3.4 以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)

以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)意味著信息處理現(xiàn)場化，現(xiàn)場實現(xiàn)控制功能。這種方案增加了系統(tǒng)的信息量，減少了傳輸信息的光纜長度。該系統(tǒng)成本較低，布線簡單，可以長距離傳輸信息且可靠性較高，非常適用于大面積溫室控制，這些優(yōu)勢表明以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。2008年，陳東陽[3]設(shè)計了以AT89C51WD單片機為基礎(chǔ)的高性能網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，對溫室采用參數(shù)控制。

4 現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)園藝溫室的智能化控制系統(tǒng)的問題

近幾年，雖然農(nóng)業(yè)園藝溫室的智能化控制系統(tǒng)的功能取得了進步，但仍存在著一些不足，主要有：第一，溫室自動控制主要以單環(huán)境因素為主，無法對氧氣、二氧化碳、溫度和濕度等方面因子進行綜合研究；第二，我國大部分地區(qū)的溫室控制智能化程度較低，依然在依靠個體經(jīng)驗進行環(huán)境管理，并未實現(xiàn)智能化；第三，多數(shù)地區(qū)的溫室管理方法較為粗放，無法根據(jù)具體農(nóng)作物的要求進行精細操作；第四，智能化技術(shù)使用率較低，主要局限于大型農(nóng)業(yè)公司和企業(yè)。要克服這四點困難，未來還需對溫室智能控制系統(tǒng)繼續(xù)進行研究，以降低成本，提高應(yīng)用率。

5 總結(jié)

在發(fā)達國家，農(nóng)業(yè)園藝溫室應(yīng)用智能化控制系統(tǒng)的范圍較為廣泛。在我國，智能化控制系統(tǒng)的大范圍應(yīng)用還有很長的一段路要走。本文首先總結(jié)了溫室智能化控制系統(tǒng)的發(fā)展歷程，認為溫室智能控制系統(tǒng)對農(nóng)作物的數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境都具有重要意義。然后以4種不同硬件控制系統(tǒng)的智能化控制系統(tǒng)為例子，說明我國智能化控制系統(tǒng)的進步性。最后，提出現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)園藝溫室的智能化控制系統(tǒng)的問題，期待研究人員可以解決相關(guān)問題。

參考文獻

[1]陶平.PLC智能控制系統(tǒng)在棚栽溫室上的應(yīng)用[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2011，4（15）：947-951.

[2]石磊，李天華.基于作物生長模型的溫室智能控制系統(tǒng)[J].農(nóng)機化研究，2008，2（9）：71-73.

[3]陳東陽.基于AT89C51單片機的蔬菜大棚控制系統(tǒng)[J].計算機與現(xiàn)代化，2008，1（28）：4-6.

（責任編輯：趙中正）