温室大棚

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温室大棚建设技术

国内外智慧温室发展现状及趋势

西方一些发达国家尤其是欧美开始比较快的发展温室种植技术,像美国、以色列、加

拿大等发达国家开始采用仪表采集温室中的现场信息并根据指标进行控制,基本实现了农

业生产的机械化以及自动化。但是当时温室控制中只是利用到单因子控制技术,即只是对

温湿度、光线强度、CO2等环境条件分别进行控制。

温室环境领域的控制技术伴随着计算机技术的发展与应用也在不断的发生变化。美国

出现了一种融合了气候调节、农田灌溉与作物的肥料供应的一个整体的一体化的温室网络

管理系统,该系统通过对各种生产管理进行融合然后根据传感器的输入来调节各部分进行

执行动作,以达到最经济最有效的手段进行控制温室。

以色列温室农业采用计算机环境控制系统,具有先进的温室结构及空气温湿度调控系

统,配合幕帘、天窗等辅助设备,自动调节光线强度。监控室内的中心计算机与现场控制

器相互通信,方便地控制滴灌和微喷灌系统进行灌溉和施肥,可达到80%~90%的水肥利

用率。

加拿大温室农业使用计算机辅助温室管理软件,对生产过程中采集的数据进行实时的

分析处理,降低生产成本,减少农药使用,提高温室经济效益。

总之,国外智能温室产业发展早,经济效益高。随着微型计算机技术的不断进步,现

代测控技术、无线网络技术、运程遥测技术以及专家系统技术等在温室的控制与管理上的

应用,大大提高了温室控制系统的先进性,并且许多研究者都提出了新的控制思想和和控

制算法来改善温室系统的控制。以计算机技术为核心的温室综合环境控制系统,真正迈入

了智能化、网络化阶段。

国内温室大棚控制技术概况

我国的农业发展已有相当长的历史,蔬菜、花卉等农作物的种植栽培技术早在两千年

前就已经开始发展了。20世纪30年代,我国北方地区就开始在冬季利用原始的塑料大棚种

植蔬菜。但这种温室大棚的光照、温度等环境条件都还不能完全满足喜温作物的生长需求。

20世纪80年代,我国农业科研人员在温室环境的控制和管理领域开始应用计算机,对

温室中的温度、湿度、光照等环境因子的控制技术进行了研究。1982年,中国农业科学研

究院建立了第一个农业系统计算机研究机构,并首次在温室环境的控制中应用了计算机系

统。温室环境控制系统的研究在我国逐步发展起来。20世纪90年代,根据我国开始根据自己的国情及当时的温室大棚,开始设计适合中国的温室大棚控制系统。先后有中国农机化研究院研制出的新型的温室环境智能控制系统。

进入21世纪后,温室环境控制技术在国内又得到了较快的发展。但由于一般采用单片

机嵌入式测控系统作为控制系统,形成的是单片机系统,所以人机界面很不友好,非专业

人员使用困难,难以操控,所以自动控制模式一般处于闲置状态,造成资源的浪费。

总体上看,我国温室农业的自动化水平及智能化技术程度与发达国家相比,还处于落

后水平,并且与发达国家相比还存在着较大的差距。因此,我们应该研制出适合我国农业

发展国情的初能温室控制系统,并广泛的推广应用在农业生产中。

温室控制技术发展趋势

随着现代农工业技术及计算机技术的发展与进步,温室环境控制系统也正在向着智能

化、信息化、优质、高效、低耗等方向发展。

1.

多因子控制方式温室大棚内的湿度、温度、光线强度、CO2浓度等它们之间的耦合性的很强,当其中的某一环境因子变化时将对其他的环境因子也会产生影响,所以单因子控制方法将难以实现温室大棚内环境的调节,这就要求控制方式由单因子控制向着多因子控制方向发展,提高温室大棚环境控制的控制效果。虽然多因子控制的方法应用前景良好,但现阶段的技术水平还很难实现。

2.

温室控制智能化

随着科学技术的飞速发展,温室控制系统的自动化水平不断提高,由原来单一的数据

采集和控制,向着以专家系统为代表的智能化系统发展。由于温室环境的控制过程极其复

杂,它是具有变量多、耦合强、干扰大、非线性以大时滞的复杂系统,其数学模型难以建

立,因此常规的工业控制方法很难实现。美国、荷兰、日本等一些温室技术比较先进的发

达国家,开始将模糊控制、神经网络控制、遗传算法等先进的控制算法应用到温室控制系

统中,温室生产基本实现了自动化及智能化。

3.

温室分布式控制系统

目前大部分温室控制系统都是采用一台主机电脑和多个具有单独控制功能的终端处

理设备构成。了主机——终端的模式,通过一台计算机做控制中心对其他子系统进行控制

管理。这种模式控制的灵活性好,可靠性低,如果主控计算机一旦出现故障,整个的控制

系统便无法正常工作。因此分布式计算机控制系统将成为温室控制系统的发展方向,该

系统采用服务器——客户模式,即整个系统的控制功能不是由控制中心的计算机完成的,

而是由系统中的每一个子处理器(PLC、单片机)进行处理所采集的数据并进行控制,每

个子处理器不受控制中心的影响而独立工作。分布式控制系统由于具有可靠性高、扩展功

能强以及适应性好等优点,而将会成为温室控制系统发展的方向。

4.

温室控制信息化、网络化在高科技发展迅速的现代社会,导致信息化、网络化发展进程的加快,因此将网络信息技术应用到温室大棚的控制系统中将会发展成一种潮流趋势。随着现代测控技术、网络技术、无线传输技术以及计算机技术的不断进步,温室大棚环境控制系统的发展将会向着开放式、多因子、多层次以及综合性的方向发展。