温室环境智能检测与控制系统设计.pdf

96 97科技资讯 SCIENCE TECHNOLOGY INATION科技资讯2018 NO.24SCIENCE TECHNOLOGY INATION农业与生态环境DOI10.16661/ki.1672-3791.2018.24.097温室环境智能检测与控制系统设计①刘光伟 刘璐衡水学院数计学院 河北衡水 053000摘 要 近年来，伴随科学技术的不断进步与发展，我国农业形势也发生了深刻变化。依靠科技的力量，农业生产进入了快速发展的新时期。本文设计了一种温室环境智能监测与控制系统，具有低成本、实用性强的优势，促进我国农业朝向智能化、高端化方向发展，希望本研究能够有助于推进我国农业智能化进程，为相关领域人士提供一定的借鉴。关键词 温室环境 智能监测 控制系统 设计中图分类号 S261 文献标识码 A 文章编号 1672-3791201808c-0097-02①基金项目本文系衡水学院2011年度校级课题项目“温室环境智能监测与控制系统设计”（项目编号20 1031）的最终性研究成果。作者简介刘光伟（1979，3），男，汉族，河北衡水人，本科，讲师，研究方向控制理论与控制工程。刘璐（1972，4），女，汉族，河北衡水人，本科，教授，研究方向人工智能、计算机应用。当 前 ，我 国 农 业 生 产 发 展 进 入 全 新 的 时 期 ，改 善 生 态环境，加速结构调整，提高农业整体收益，以及增加农民收入势在必行。传统的粗放型增长方式存在着诸多层面的弊端，转变农业生产方式，推动农业生产朝向资源节约、高效、可持续的方向发展具有一定的现实性意义。近年来，工厂化农业在我国受到高度重视，具有效益显著，资源高效利用以及知识和技术密集等诸多方面的优点。1 温室环境智能监测与控制系统设计的意义近年来，我国温室产业迅猛发展。据不完全统计，截至2017年底，我国已有现代化大型温室总面积达580hm2，其中，约有20是引进温室面积。这主要由于早在20世纪90年代中期，我国已经根据我国基本国情以及地理气候特点，设计了一大批大型温室，总面积达400hm2，具 有 适 用 性强 、性 价 比 高 的 特 点 。如 今 ，我 国 依 然 在 加 快 温 室 项 目 建 设的步伐，这大大有助于推动我国工厂化农业的发展。从总体上来看，我国拥有的温室面积在全球居首位，但都是一些简易设施，如日光温室、塑料大棚等。并且，在温室项目建设中，依然存在着一系列的问题，如含量低、环境控制能力差 、生 产 潜 力 有 限 、抵 御 自 然 灾 害 的 能 力 弱 等 。要 想 进 一 步推动我国温室项目建设，还需要从很多方面进行改进例如加强基础设施建设，引进先进的温室设备，加强对工作人员的培训，提高其操作技能，建立和完善温室项目管理机制，加强对温室环境的控制等。在对温室环境智能监测与控制系统的设计中，涉及传感技术、计算机技术、通讯技术、环境科学、生物技术等诸多相关学科。尽管如此，国内尚未研发出一种功能齐全的温室环境监控系统，例如，市面上所出现的大多为二氧化碳控制器、温湿度控制器、温度控制器，这些多为单因子控制器。国内所生产的这些温室环境控制系统通常造价较高，价格不菲，让很多农民望尘莫及。设计出一种实用性强、低成本、多功能的温室环境监控系统具有十分重要的现实性意义。2 温室环境智能监测与控制系统总体设计农作物的健康生长离不开适宜的生长环境，温室中的各项环境因子对于农作物的生长发挥着至关重要的作用。通常情况下，温室是模拟农作物生长的气候条件，并尽可能地消除一些不利于作物生长的环境因素，帮助农作物来最 大 限 度 地 克 服 来 自 于 外 界 气 候 的 制 约 ，进 而 实 现 提 高 农作物产量，缩短生产周期以及收获最大经济效益的目的。在 农 作 物 生 长 过 程 中，相 关 内 环 境 因 子 包 括 二 氧 化 碳 浓度、光照度、湿度、温度等。我们有必要对温室中的这些环境因子进行科学合理的调节，一是农作物处于一个最佳的生长环境之中，尽可能地满足农作物光合作用、呼吸作用和蒸腾作用所需，以实现低耗高产的目的。基于此，在对温室中环境因子调节时，我们要采用一定的科学技术原理，包括控制技术、计算机技术、环境科学、园艺学、通讯技术等。这些学科为微生物提供最佳的环境条件提供了有力的理论保障。下文将对这些环境影响因子及其控制一一进行阐述。第一，温度控制。温度是影响农作物健康生长的一个重要环境因子，其中。我们需要重点了解植物生长的“三基点”温度，即最高温度、最低温度和最适温度。植物在最适温度时会得到最快的生长，当处于最高温度和最低温度时，就会出现生长代谢受阻的情况。通过对大量植物的生长实验，我们发现，大多数温带植物一生长温度为25℃30℃，如菜豆、南瓜、茄子、黄瓜、番茄、辣椒等。由于我国大部分地区处于温带，一年之中温度变化较大。在炎热的夏季和寒冷的冬季，都不适宜农作物的正常生 长 ，温 室 大 棚 内 对 度 进 行 控 制 ，使 其 保 持 在 农 作 物 最 适宜的温度范围内至关重要。本系统采用温度传感器对温室内环境温度进行检测，并采用相关的措施对温度进行升降调节。一般情况下，在（下转256页256 PB科技资讯 SCIENCE TECHNOLOGY INATION科技资讯2018 NO.24SCIENCE TECHNOLOGY INATION学 术 论 坛3 依靠体育科技，发展协调能力网球现代教学是体育科学教学。在没有任何健全的体育科学基础的情况下，不可能理解网球的教学过程这意味着在日常训练中需以体育科学为基础。体育科学为网球教学提供了一个更好、更全方面的理论支撑，有助于发展网球教学理论和教育。运动医学、网球技术、心理学、训练理论和其他主要运动科学的进步发展对为所有年龄段和各个比赛水平的运动员提供无损伤训练计划有着重要的影响。这就是为什么体育科学已经成为全世界体育教育教学计划中重要组成部分的原因。就 协 调 能 力 而 言 ，网 球 是 要 求 最 苛 刻 的 运 动 之 一 。因 为 对手的每次发球和回球都是不同的，按时到达并有效地击球需要很好的协调能力，它是发展技术技能和利用其他运动能力作为速度和力量的基础。学习网球技术必须先发展一般的 、特 定 的 协 调 和 与 网 球 相 似 的 技 能（ 如 接 球 或 投 掷 ）。4 遵循网球运动规律提高水平网球运动是一项技术性很强的运动，学习者要遵循该运动技能的形成规律，才能更好地参与到此项运动中去。在当今的网球运动中，技术被看作是正确的生物力学原理的 一 种 功 能 ，并 作 为 更 有 效 地 实 施 战 术 的 手 段 ，每 一 个 动作都应该被视为解决战术问题的工具。技术发展的目标是构建一个个性化的绩效模型，每个学员都有权以独立的方式执行学习，但要遵循生物力学原理，否则训练就会事倍功半。5 结语尽 管 网 球 运 动 的 发 展 存 在 着 明 显 的 民 族 差 异 ，但 主 要的教学方法仍然遵循和围绕相似的网球运动发展规律进行开展，使得网球运动更具时尚和吸引力。尤其是对年轻一 代 来 说 ，更 是 希 望 让 更 多 的 宣 传 活 动 和 现 代 教 学 方 法纳入网球训练中，以期更好地推动网球运动的发展。参考文献[1] Crespo M,Unierzyski P.Review of modern teaching s for tennis[J].RicydeRevistaInternacional De Ciencias Del Deporte,201531-10.[2] Iserbyt P, Madou B,Elen J,et al.Task card instruction The effect of different cue sequences on students learning in tennis[J].European Physical Education Review,2010,163237-249.[3] 陈昱.我国普通高校网球运动开展现状及对策分析[J].体育科技文献通报,2005,241108-110.[4] 吕昕.略谈高校网球教学训练技巧及方法[J].当代体育科技,2017,7578-79.[5] 王永.刍议网球发展的学校之路[J].军事体育学报,2002,214115-117.[6] 王国胜.高校网球教学改革和发展策略研究[J].内蒙古体育科技,2017162-63.冬季，使用暖风机来增加温室内环境温度并且温差越大的情况下，开启暖风机的时间越长。在夏季，常采用自然通风的办法，来降低环境温度，并依据环境温度差异的大小，来选择开启天窗或者侧窗。此外，当具有较强的光照强度时，可以张开遮阳网，来进行整体温室的降温。第二，湿度控制。湿度也是影响农作物正健康生长的一 个 最 重 要 环 境 因 子 ，并 且 ，温 室 内 湿 度 主 要 来 自 于 土 壤湿度和空气湿度。过大或过小的空气湿度都不利于植物的 正 常 生 长 ，空 气 湿 度 过 大 时 ，农 作 物 光 合 作 用 也 会 增 强 ，以至于植物疯狂的生长，开花结果受到影响。同时，在较高的湿度条件下，植物病虫害的发生概率也会更高。相反的，如果空气湿度过低，那么，农作物会发生受到水分胁迫而生 长 受 阻 。例 如 当 土 壤 中 的 湿 度 过 大 ，将 会 导 致 土 壤 中的氧气减少，植物的呼吸作用困难，不利于生长发育。同时，当土壤的含水率过少时，同样干扰植物的水分代谢，植物出现萎蔫的现象。另外，植物在不同的发育期，对湿度的要求也不同。我们需要在掌握农作物生长特性的基础上，合理控制温室环境的湿度。控制温室环境的湿度适宜植物的正常生长，夏季光照强度较大时，我们也可以使用遮阳网。一方面控制环境的温度，同时，由于温度控制和湿度控制之间存在着一定的耦合性，因此，也能实现对温室环境湿度的控制。在冬季，天气寒冷时，采用热风机对环境进行加温，在温度上升的同时也降低了环境的湿度。第三，传感器的选择。我们要求传感器能够敏锐的感知温室环境，并高效地对温室环境进行调节，做到长期、上接97页）稳定。不同的温度传感器灵敏度不同，我们有必要对不同类型的传感器性能进行分析，充分讨论每一种传感器的优点和缺点，找出最适宜用于温室环境中的度传感器。综上所述，设计一种温室环境智能监测与控制系统具有十分重要的现实性意义，本文分析了影响植物正常生长的环境因子以及系统软件和硬件，然后基于这些参数，设计了一种用于温室环境的智能检测与控制系统，希望本研究能够为相关人士提供一定的参考，同时，相关领域的专家学者们在今后的研究中从更多层面进行分析。参考文献[1] 张冰,余艳伟,鲁绍坤,等.基于物联网的集散控制系统在温室群环境监测控制中的应用[J].江苏农业科学, 2018,101336-37.[2] 王鹏,许明海.基于LabVIEW的温室环境检测测试系统的研究[J].电脑知识与技术,2018,12965-67.[3] 徐立.基于Android和Zigbee的农业温室环境监控系统设计[J].南通职业大学学报,2018,25266-67.[4] 季永权.基于ZigBee无线传感网络的温室智能监控系统的研究与应用[D].浙江农林大学,2018.