农作物温室环境智能监控系统研究背景意义及国内外现状.docVIP

农作物温室环境智能监控系统研究背景意义及国内外现状 1研究背景及其研究意义 1 1.1研究背景概述 1 1.2项目研究意义 2 2国内外研究现状 3 2.1国外研究现状 3 2.2国内研究现状 4 1研究背景及其研究意义 1.1研究背景概述 农业是国家重要的支柱产业，我国作为世界第一农业大国，农业生产在我国经济建设和社会发展中占有举足轻重的地位。良好的气候与生态环境条件是农业生产的重要保障，而我国幅员辽阔，气候与生态环境条件相对恶劣，制约农业的发展。 我国作为世界第一农业大国，在农业也是积累的相当多的经验和知识，但我国大部分地区都存在山多土地少，土质不好，土壤资源匮乏，气候条件复杂多变等劣势，这些劣势对农作物的生长极其不利；况且随着社会的进步，从事农业生产的人也日趋减少，而社会的对农产品的需求却日益增高，原有农作种植方式已经不能满足社会发展的需要，必须对传统的农业进行技术更新和改造。因此，在我国发展现代化农业和生态农业是今后农业发展的必然趋势，推广高新技术在农业生产中的应用势在必行。而现代温室农业技术就能满足以上的要求。 温室控制技术主要针对湿度、温度、光照度等温室作物生长必须的外在物理要素进行调节，以达到作物生长的最佳条件。现代温室控制技术主要是能通过系统实时采集温室环境的温湿度和光照度，以达到温室植物生长环境实时监控的目的。近年来，我国在温室控制技术方面也做了很多的研究，并在温室栽培等方面取得了显著成果。但由于我国在这方面的研究时间不算长，在配套技术与设备上都比较匮乏，使得环境的监控能力不高，生产力有限。能够实现全年生产的大型现代化温室很少。而且需要进口温室设备，但投资又太大，需要的操作人员的素质要求也高。所以我国温室环境控制还有很多地方需要改善与提高。 温室环境智能监控系统的研究涉及到计算机技术、传感器技术、控制技术、通讯技术、生物技术以及环境科学等多种技术和学科。在21世纪前，由于缺乏核心技术的支撑，功能齐全的完全智能化的温室环境监控系统实际应用的还不多。但是，随着无线传感器网络技术的不断发展与成熟，其运用于环境监控方面的优势逐步突显，其相对廉价的成本和丰富便利的应用功能为温室智能控制系统的建立提供了有力的技术支撑平台。因此，在我国研究基于无线传感器网络技术的温室相关控制系统，具有其独特的科研价值和使用性。 1.2项目研究意义 温室是一种可以改变植物生长环境、为植物生长创造最佳条件、避免外界四季变化和恶劣气候对其影响的场所。它以采光覆盖材料作为全部或部分结构材料可在冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物。温室生产以达到调节产期促进生长发育，防治病虫害及提高质量、产量等为目标。 建造温室的目的就是为了模拟适于作物生长的气候条件，创造人工气象环境以消除外界对作物生长不利的环境因素来促进作物生长，使其部分或全部克服外界气候的制约，从而缩短农作物的生长周期，提高作物的产量，获得可观的经济效益。由于影响作物生长的因素主要是温度、湿度、光照度，所以温室的主要目的就是要能对温度、湿度、光照度进行监控。也就是温室环境监控，其平台就是温室环境监控系统。 温室环境测控系统通信方式主要有以下几种，基于485总线或CAN总线的有线通信方式，基于ZigBee协议、蓝牙的短距离无线通信方式，基于GPRS、GSM的远距离无线通信方式。有线通信方式使得温室内的信号线、动力线错综复杂，恶劣的温室环境易导致线缆老化，系统可靠性降低，安装维护难度大，不利于农业机器人等移动设备作业。无线通信方式无需布线、组网灵活、易升级，无线通信设备可以在网络覆盖范围内随意移动和重新组网，相对有线通信方式具有明显的优势。 但目前在温室中使用的无线通信方式存在一定的局限性，如蓝牙通信设备成本高、功耗大(在不充电的情况下仅能工作几周)，当作为主设备时只能连接7个从设备；GPRS和GSM通信利用付费的电信网络，频繁的数据传输增加了温室测控系统的使用成本。而基于ZigBee协议提供的无线网络平台集成度可靠性高功耗低成本低体积小整个网络所使用的无线频率是国际通用的免费频段(24～248 GHz ISM)，传输的方式是抗干扰能力强的直序扩频方式(DSSS)网络的自组织、自愈能力强CO2浓度等环境因子，因此温室无线传感网络测控系统在国内外市场潜在用户巨大、市场前景良好，经济效益显著。同时将改善温室等设施内工作环境和工作条件，保障农民身体健康，提高农民生活质量，有助于解决“三农”问题，为我国农业现代化做出贡献。对于促进农业的增产、增收，推进我国农业智能化进程具有极为重要的意义。因此项目实施具有巨大社会效益。 2国内外研究现状 2.1国外研究现状 国外对温室光照环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现