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溫室環(huán)境自動(dòng)控制存在的若干問題
發(fā)布時(shí)間:2020-06-18
武漢新普惠溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)管理控制系統(tǒng)。它將農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)技術(shù)與當(dāng)今的溫室控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合,將農(nóng)業(yè)專家的知識(shí)自動(dòng)地運(yùn)用到溫室的實(shí)時(shí)控制。即該溫室系統(tǒng)可根據(jù)專家系統(tǒng)的儲(chǔ)備知識(shí),自動(dòng)決策和選擇控制參數(shù),以適合作物的生長。溫室農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)控制技術(shù)要應(yīng)用計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制技術(shù),是一門橫跨人工智能理論、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、信息技術(shù)、生物學(xué)、電子科學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)和環(huán)境控制等兒大學(xué)科,綜合了多種高新技術(shù)的邊緣學(xué)科。
現(xiàn)代化大型溫室實(shí)現(xiàn)智能化控制,必須具備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、自然通風(fēng)系統(tǒng)、外遮陽系統(tǒng)、內(nèi)保溫系統(tǒng)、濕簾、風(fēng)扇強(qiáng)制降溫系統(tǒng)、CO:補(bǔ)氣系統(tǒng)、微霧系統(tǒng)、補(bǔ)光系統(tǒng)、灌溉/施肥系統(tǒng)、育苗系統(tǒng)、頂噴淋系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、植保系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、采摘系統(tǒng)等配套設(shè)備。而作為溫室控制載體的控制系統(tǒng)則由先進(jìn)的控制器、性能可靠的傳感器、完善的尖端控制程序、打印機(jī)和顯示器等組成,以實(shí)現(xiàn)對(duì)上述溫室配套設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行監(jiān)控。
武漢新普惠溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)控制過程如下:溫室,環(huán)境參數(shù)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作參數(shù)等信息通過各傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī),農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)根據(jù)不同作物在不同時(shí)期的生理需要,在作物生長的不同時(shí)期自動(dòng)設(shè)定溫度、濕度、光照和CO:濃度等的最佳值域作為理想數(shù)據(jù),并將實(shí)際檢測數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)的偏差作為溫室氣候的調(diào)節(jié)量。當(dāng)溫室內(nèi)的溫度超過設(shè)定偏差上限,計(jì)算機(jī)發(fā)出調(diào)節(jié)指令,執(zhí)行機(jī)構(gòu)打開通風(fēng)降溫系統(tǒng);如果溫室內(nèi)溫度低于設(shè)定偏差下限,計(jì)算機(jī)發(fā)出調(diào)節(jié)指令,打開通風(fēng)換氣系統(tǒng);當(dāng)濕度低于設(shè)定濕度的下限時(shí),計(jì)算機(jī)發(fā)出調(diào)節(jié)指令,打開加濕系統(tǒng);當(dāng)CO:濃度超出限定值域時(shí),計(jì)算機(jī)自動(dòng)開關(guān)通風(fēng)換氣系統(tǒng)和COZ發(fā)生器,等等。
2 溫室控制存在的問題
①農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)自身存在的問題。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的技術(shù)還不十分成熟,由專家整理出來的知識(shí)大多屬于這個(gè)領(lǐng)域的淺層知識(shí),形式上也中幾要是條件規(guī)則型知識(shí)。而且目前各種專家系統(tǒng)在收集、整理農(nóng)業(yè)專家知識(shí)時(shí)并沒有把專家是如何學(xué)習(xí)和獲得這些知識(shí)的過程整理出來,這樣開發(fā)的專家系統(tǒng)并不具有真正的學(xué)習(xí)能力,結(jié)果導(dǎo)致系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)只能處理人類專家見過的各種情況,不能隨機(jī)應(yīng)變。
②采集數(shù)據(jù)的束縛。至今為止,溫室控制技術(shù)還中幾要停留在對(duì)溫室環(huán)境因子的監(jiān)控上,并沒有考慮溫室作物本身的生理過程,諸如植株的溫度、光合作用和蒸騰作用等。事實(shí)上,溫室,的CO:濃度將根據(jù)植株光合作用的情況來決定,用蒸騰作用的實(shí)際數(shù)據(jù)來決定水分和營養(yǎng)液的供給量,根據(jù)植株溫度的測量值來進(jìn)行溫室內(nèi)的環(huán)境控制等。而且這些測量值將不斷與最佳作物生長模塊,的值進(jìn)行比較,這些值之間的不同就可能造成作物生長發(fā)育過程,的不良結(jié)果。這也就對(duì)溫室控制技術(shù)提出了更高的要求。
③農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)在溫室實(shí)時(shí)控制,的應(yīng)用有局限性。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)對(duì)溫室環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,不同于開發(fā)單純的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng),其,設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)的“接口”問題。因此,在開發(fā)溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)時(shí),對(duì)農(nóng)業(yè)知識(shí)的表達(dá)及推理策略等要認(rèn)真考慮。同時(shí),將更多的農(nóng)業(yè)知識(shí)用于溫室生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制,不僅僅局限于對(duì)環(huán)境因子的專家指導(dǎo),例如通過圖像處理等技術(shù)使系統(tǒng)具備自動(dòng)病蟲害診斷等功能,將使溫室農(nóng)業(yè)專家控制系統(tǒng)的智能化程度更高。
3 溫室農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)控制技術(shù)的應(yīng)用前景
智能化溫室是在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略指導(dǎo)下開辟的農(nóng)業(yè)新方向。從作物產(chǎn)量角度來看,它具有很高的單位面積產(chǎn)出值;就環(huán)境保護(hù)角度而言,它不僅可以產(chǎn)出清潔的瓜果蔬菜,而且由于精確控制化肥及其它添加劑的用量,也避免了對(duì)土壤和地下水的污染。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),我國的大型溫室面積已超過700hm2,1000m“以上的連棟溫室全國32個(gè)省市自治區(qū)無一空白。溫室生產(chǎn)已從蔬菜擴(kuò)展到了花卉、瓜果以及畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖、林木育苗、食用菌、,草藥等領(lǐng)域。近年來,大型連棟溫室以每年超過100hm“的速度增長。
目前,國內(nèi)從事溫室制造的企業(yè)已從20世紀(jì)80年代的5~6家發(fā)展到300余家。我國的溫室環(huán)境控制技術(shù)與國外技術(shù)相比還比較落后,最近兒年才真正實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。目前我國的現(xiàn)代化溫室,除智能化控制系統(tǒng)外,硬件系統(tǒng)基本達(dá)到與國際同步的水平??梢?,將農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)應(yīng)用于溫室的實(shí)時(shí)監(jiān)控與自動(dòng)調(diào)控技術(shù)無疑是溫室發(fā)展的新亮點(diǎn),也是溫室控制技術(shù)發(fā)展的大勢所趨。其發(fā)展?jié)摿皯?yīng)用空間大,對(duì)農(nóng)民的實(shí)際生產(chǎn)有很重要的指導(dǎo)意義。既滿足了溫室生產(chǎn)的需要,又緩解了領(lǐng)域?qū)<胰狈Φ拿?,從而大大提高了科學(xué)技術(shù)的轉(zhuǎn)化率、到位率和普及率。
智能溫室控制系統(tǒng)