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分布式温室控制系统

摘要

针对农业环境自动化控制的需要，研制了“分布式智能型温室计算机控制系统”。该系统体系结构为中心计算机和单片机智能控制仪的主从式结构，系统采用实时多任务操作系统和农业温室专家系统的人工智能技术，对温室内外环境因子进行实时监测和智能化决策调节，为农作物创造最优化的生长条件。实时多任务系统使系统的通信，环境参数采集，控制可以同时进行：由于现场情况的复杂性和多变性，依靠精确数学模型的传统控制已经无法很好地解决问题，因此，本系统采用存储大量现场经验和知识的专家系统来达到控制的目的。采用专家系统从理论上去验证和分析系统，保证了系统运行的稳定性和可扩展性，降低了开发难度。系统硬件主要由环境因子实时监测模块、智能决策模块组成。软件部分采用COM组态方式实现，包括数据库管理模块、人工控制模块等几部分构成，具有操作简便，可靠性高，便于升级扩充等特点，已实现产品化。本系统软件采用组态方式实现，文中介绍了如何利用COM来实现用于工业控制系统的组态软件。传统的面向对象的设计思想已经难以适应现在的分布式软件模型的要求，组件化的程序设计思想是为了提高软件的可重用洼，可扩展性而出现的。组态软件则是为了满足控制系统现场情况的多变性而出现的。为了提高软件的可重用性．减少控制软件设计中的重复劳动，所以控制软件设计成为组态方式成为一种趋势。利用COM的思想，采取模块包装的方式来实现组态软件使得这样的软件能够直用于不同的控制系统。

关键词：温室专家系统人工智能组态软件单片机

１绪论

二十一世纪是生命科学的世纪。加强以现代农业生物技术为主体的农业高科技的研究与开发，是下个世纪我国农业领域能否掌握科技进步主动权的关键。发展农业高科技产业是促进我国农业高科技研究开发及其与经济建设紧密结合的重要途径。温室设旌的自动检测和控制技术能为作物创造良好的生长环境，同时温室内的高温、高湿作业环境，又需要作业的自动化技术。随着温室面积的扩大以及自动化装备的应用，如何进行温室的群管理，以降低运行成本、提高效率、实现环境的精确控制成为目前研究的关键问题。针对温室环境的自动控制技术、智能管理技术、温室群管理技术正在逐步得到应用，并正向无人化方向发展。．从计算机局域网到互联网，已形成了世界范围的计算机网络。由于信启．资源量大、更新传递速度快、遍及世界各地等特点，近年来它的应用取得了飞速的进展，同时在农业领域的应用也越来越广泛。近几年来，随着低价格、高性能计算机的普及应用以及计算机网络的低价格和高速度，人们在寻求将温室的计算机检测控制信息形成网络化，利用网络的优势来实现温室群的高效率栽培管理，环境控制的精确化、节能化以及设备成本的降低。本文主要介绍并分析远程分布式控制系统设计技术在温室环境控制上的应用。

国外研究现状

温室设施使用基于internet的远程控制技术可实现设施环境检测和控制，即在远离温室现场的场所，通过网络进行温室设施的温度、湿度等设施环境的确认．也可以变更加温器等环境控制没各的设定值。在发生异常情况时．可以自动通报到牛产者的电话或者传呼机上，远程进行紧急处置。使用该技术主要有以下的优点：１）可以利用网络的高效率管理，实现分敞控制功能，使坏境均匀化、节能．实现精确控制。２）降低设备成本，节省人力。３）实现温室的群管理。日本的四国电力集团丌发了“OPENPLANET（简称OP）”这一适合于双方向的远程监视控制系统。陔系统主要由检测控制用ＬＡＮ、信息采集单元、数据记录单元、分散控制器、ＯＰ服务器计算机等组成。由软件编程做成的模拟实物机器的“虚拟机ＶＭ”，可以在网络间任意传送。用ＰＣ机或ＰＤＡ及移动电话可以把这个“虚拟机”呼出来进行操作。OPENPLANET技术让“无论何地，分昼夜，只要机网相联，便能遥控自如”的构想变为方便易行的现实。该系统可以实现温室的群管理。

结合人工智能及其专家系统领域的研究优势．采用中央控制计算机与单片机智能控制器的主从式体系结构，实时多任务操作系统和农业温室专家系统，研制了了这套分布式智能型温室控制系统。系统对温度，湿度．光照等环境因子实行实时控制．多任务的控制方式提高了温室系统的灵活性，高精度传感器保证了控制精度；分布式体系结构使得控制部分与温室部分可以分离丌宋，两者通过一根总线进行多讥通信，降低了通信成本，使得系统能够很方便的实现远程自动控制或昔

环境组合条件．是温室控制技术的主要发展方向。由于控制方式的多样性以及温室数目，温室设备种类的变化．对温室控制软件有着更好的要求，即要求它能根据不同的场合进行软件组态。能够把大部分的开发工作集中在用户提出项目需求之前进行，这样可以保证用户提出需求或者调整需求后迅速生成或者改动系统。通过组态系统的实现．可以降低项目承接后的软件开