溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究方案

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1、托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究方案我國是一農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是國家的重要經(jīng)濟(jì)命脈。提高單位面積的作物的產(chǎn)量、生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的迫切要求，而溫室大棚是實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)的一個重要的組成部分。溫室大棚是一種可以改變植物生長環(huán)境，根據(jù)作物生的最佳生長條件，調(diào)節(jié)溫室氣候使之一年四季滿足植物生長需要，不受氣候和土壤條件的影響，能夠避免外界四變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊⑶夷茉谟邢薜耐恋厣现苣甑厣a(chǎn)各種不同的蔬菜、鮮花等反季節(jié)作物的一種溫室設(shè)施。溫室生產(chǎn)以達(dá)到調(diào)節(jié)作物生長過程中的產(chǎn)期，促進(jìn)在不同時期作物

2、的發(fā)育提高作物品質(zhì)、產(chǎn)量等為目的。溫室棚依照不同的屋架、采光材料又可分為很多種類，如玻璃溫室、塑料溫室等。溫室結(jié)構(gòu)的建造標(biāo)準(zhǔn)是既能密封保溫，便于通風(fēng)降溫。但是作物要想現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、僅僅靠溫室保溫是不行的，需要對農(nóng)作物的生長環(huán)境進(jìn)行多方位多的精確采集和實時的控制。目前國家提出要狠抓農(nóng)業(yè)科技革命的新型農(nóng)業(yè)道路，實施數(shù)字化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)溫室大棚是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展改革的一大措施。數(shù)字化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)溫室大棚技術(shù)是從生產(chǎn)理念、經(jīng)營主體、農(nóng)業(yè)裝備、先進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力等方面進(jìn)行農(nóng)業(yè)的改革，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)調(diào)控差異，科學(xué)利用資源，采用信息化經(jīng)營管理

3、和組織方式進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目標(biāo)管理。與普通的溫室大棚相比，數(shù)字化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)溫室大棚不僅能夠種植優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)反季作物而且將電子、計算機(jī)、通信和自動控制等信息技術(shù)引入到本領(lǐng)域中，朝著精細(xì)農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)的方向發(fā)展。數(shù)字化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)溫室大棚系統(tǒng)，可以定量獲取和分析農(nóng)業(yè)環(huán)境的多種參數(shù),實現(xiàn)對環(huán)境的多點檢測，其檢測目標(biāo)可以是溫度、濕度、光照、振動、壓力、水/土壤/空氣成分等，能對大棚內(nèi)個環(huán)境參數(shù)達(dá)到良好的檢測，進(jìn)而協(xié)調(diào)控制大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，使大棚內(nèi)的環(huán)境條件能夠適宜作物的成長。對溫室大棚內(nèi)的內(nèi)的環(huán)境因子進(jìn)行多點多參數(shù)的采集，一般需要在土

4、壤中鋪設(shè)大量的線纜，使得對作物托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！的耕作造成了一定的困難，采用無線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集可以解決上述問題；根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)，需對溫室大棚的環(huán)境進(jìn)行良好的控制，有效地控制大棚內(nèi)作物在生長過程中需要的水分、通風(fēng)以及溫度等，高度有效地利用各種資源以求得到最大的產(chǎn)出。大棚內(nèi)高溫高濕的環(huán)境對控制系統(tǒng)的可靠性控制要求很高，常用的單片機(jī)系統(tǒng)難以滿足要求，而采用可編程邏輯控制器（PLC）作為大棚的主控制器，可大大提高系統(tǒng)的可靠性。本文所設(shè)計的基于ZigBee的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)可很好地滿足大棚的控制要求。托普物聯(lián)網(wǎng)作為

5、物聯(lián)網(wǎng)推進(jìn)研發(fā)的主體，致力于溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)，并制定多種方案，根據(jù)實際的具體情況，根據(jù)不同的情況，將溫室大棚的系統(tǒng)研發(fā)力盡做到最好。國外研現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)的國外研究現(xiàn)狀在15～16世紀(jì)，法國、荷蘭、日本就開始建造簡易溫室大棚。栽培過時令蔬菜或小水果。17世紀(jì)開始采用爐和熱氣加熱以玻璃為材料的溫室大棚。19世紀(jì)在法國、英格蘭、荷蘭出現(xiàn)了雙面玻璃材料的溫室大棚，這個時期的溫室大棚主要種植葡萄、黃瓜、草莓等。在19世紀(jì)后期，溫室大棚種植技術(shù)從歐洲傳到美洲及其世界各地。在1860年美國就建立了世界上第一個溫室

6、大棚試驗站，到20世紀(jì)初美國已有1000多個溫室大棚用于各季蔬菜種植。20世紀(jì)50年代，美國、加拿大的溫室大棚生產(chǎn)達(dá)到高峰，荷蘭、德國的溫室大棚工業(yè)化生產(chǎn)業(yè)已興起。溫室調(diào)控技術(shù)至今經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展過程。初期是使用傳感儀表對溫室設(shè)施中的光照、溫度等參數(shù)進(jìn)行測量，再使用手動或電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如幕簾、通風(fēng)設(shè)備等）施行簡單控制。歐美等國家在30年代就相繼建立了人工氣候室，這些氣候室就是在人工的調(diào)解下進(jìn)行的。在溫室大棚中人工對農(nóng)作物的環(huán)境參數(shù)的控制還不是太準(zhǔn)確，大部分的控制屬于經(jīng)驗控制。隨著傳感儀器儀表及執(zhí)行器技術(shù)的進(jìn)步，溫室大棚逐步可以

7、實現(xiàn)分別對植物所需的環(huán)境參數(shù)如對溫度、濕度、光照等幾乎所有室內(nèi)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行動控制的智能監(jiān)控系統(tǒng)。從80年代開始，根據(jù)不同作物、不同生長階段及外界環(huán)境托普物聯(lián)網(wǎng)開創(chuàng)智慧農(nóng)業(yè)新時代！變化對溫室環(huán)境進(jìn)行綜合調(diào)節(jié)控制的技術(shù)得到了快速的發(fā)展。荷蘭、日本、以色列、美國、韓國、加拿大等國家是設(shè)施農(nóng)業(yè)十分發(fā)達(dá)的國家，大棚以大型溫室棚為主。這些高水平大型溫室大棚的環(huán)境控制系統(tǒng)能夠根據(jù)傳感器采集室溫、地濕、室內(nèi)濕度、葉濕、二氧化碳濃度、溶液濃度、風(fēng)速、風(fēng)向、土壤含水量等植物生長狀態(tài)所需的環(huán)境相關(guān)參數(shù)，結(jié)合作物生長環(huán)境所需的適宜條件，有效調(diào)節(jié)有關(guān)設(shè)備

8、裝置，將室內(nèi)溫、濕、光、水、肥、氣等諸因素綜合協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。隨后在溫室大棚智能控制技術(shù)方面，借鑒了工業(yè)領(lǐng)域的先進(jìn)成果，技術(shù)水平不斷提高，除了對溫室大棚進(jìn)行監(jiān)控外，計算機(jī)優(yōu)化環(huán)境參數(shù)、節(jié)能、節(jié)水及設(shè)施裝備的可靠性等很多方面都取得了不錯的技術(shù)成果，根據(jù)傳感器的