基于传感网温室农作物生长测控系统设计与实现

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1、计划类别：科技支撑计划—农业指南代码：2006申报ID号：江苏省科技计划项目申报书(科技支撑计划)项目名称：基于传感网的温室农作物生长测控系统的设计与实现承担单位：淮安信息职业技术学院所在地区：淮安市高教园区单位地址：大学城枚乘东路3号邮编：223003项目负责人：朱祥贤王威电话：13905237528主管部门：科研产业处申报日期：2011年3月6日江苏省科学技术厅二○一一年一、立项依据1、本项目国内外科技创新发展概况和最新发展趋势现代农业正在朝着智能化、精准化和集约化的方向发展，它摒弃了粗犷型的增长模式，给国家和地区，尤其是经济落后地区，带来了巨大的经济效益和社会效益，同时

2、带动了区域经济的发展。如何方便、有效地对温室农作物的生长参数进行监测和控制，如何提高农业生产的信息化水平是目前设施农业、智能农业研究的重点。国内外都进行深入细致的研究,特别是发达国家在这方面应用相当广泛,下面就国内外该领域的科技创新发展概况与发展趋势加以阐述:（1）国外科技创新发展概况自20世纪70年代以来，国外温室农业发达国家在温室环境配套工程技术方面也进行了大量研究，并取得了一些技术成果。以荷兰为代表的欧美国家温室园艺规模大、自动化程度高、生产效率高，温室农业主体没备温室内的光、水、气、肥等均实现了智能化控制；以色列的现代化温室可根据作物对环境的不同要求，通过计算机对内部

3、环境进行自动监测和调控，实现温室作物全天候、周年性的高效生产；美国、日本等国还推出了代表当今世界最先进水平的全封闭式生产体系，即应用人工补充光照、采用网络通讯技术和视频技术进行温室环境的远程控制与诊断、由机械人或机械手进行移栽作业的“植物工厂”，大大提高了劳动生产率和产品产出率。具体应用比如：英国无线系统公司开发的一系列的无线通讯设备，如适于分布广泛的花园温室或储藏室的无线的霜冻和入侵警报系统、便携的无线电视系统、远程无线洒水系统、加热和通风控制系统等等；希腊loukfarm公司开发的温室控制单元系统由计算机、气象站和营养液控制系统组成。该系统与装有控制软件的计算机相连，可以

4、进行数据采集和处理，还可以进行远程控制；美国GreenAir公司生产的GHC100模型6温室控制器具有全方位的控制能力，可实现从简单的低成本通风控制到全方位的温室控制，为植物提供最优的生长环境。国外温室农业智能化发展的方向是：内部环境因素(如温度、湿度、光照、CO2浓度等)的调控由过去单因素控制向利用环境计算机多因子动态控制系统发展；温室环境控制和作物栽培管理向智能化、网络化方向发展，即将计算机技术作为一种手段，融于各类技术之中，实现整个系统的自动监测与集中控制。（2）国内相关技术发展现状当前，我国的温室农业发展正在朝着智能化、精准化、信息化迈进，一些研究和试验正在紧密、有序

5、地开展。国内有关科研院所在温室环境管理系统、栽培模式、温室降温、补光、除湿和增施CO2，等方面也展开了卓有成效的研究工作，初步形成了具有中国特色的现代化设施农业技术体系。如北京市农业机械研究所研发了具有中国特色的节能日光温室及适应于不同领域的新型系列温室、现代化温室环境智能控制系统等设施设备；国家农业信息技术研究中心进行了温室环境监控系统和决策支持系统的研究开发。以上是我国在温室农业下所作出的一些成绩，但是从总体上来讲，我们相距国外的应用、科研水平，离真正的智能农业的要求还有一定的距离。国内温室农业发展的现状是：环境调控技术与设备落后，智能化程度不高，对于农作物的生长参数测控

6、缺乏理论基础与量化指标；绝大多数园艺智能设施类型过于简易，因此对环境的调节和控制十分有限，因此对农作物的生长测控不够精细；缺乏与我国相适应的温室优化控制软件；温室内的物理模型、作物的生长模型和温室生产的模型不够合理。（3）温室农作物生长测控技术的发展趋势随着技术的发展，温室环境监控技术正向智能、精确化、信息化、节能化等方向发展，以下三个方面将是温室农作物生产测控研究的几个重要方向:①作物模型的研究以及作物模型与温室智能控制的结合作物模型用于描述作物生长发育情况与作物生长环境因素之间的关系，作物模型是实现精准农业的基础，也是实现自动化农业生产的关键技术。作物模型大致可分为机理模

7、型和经验模型，温室控制系统需要建立用环境参数描述的作物模型，并与作物的生长模型相结合，根据作物品种提供相应的控制策略，实现全自动的智能温室。②基于传感网和工业以太网的温室监控系统。无线传感器网络技术作为一种新型网络技术，以其低功耗、自由组网、低价位等特点，特别适合温室内空间繁杂、有线布线不方便的应用场合，低廉的价格和维护成本也使得传感网技术在温室农业发展中的应用更具优势。另外，工业以太网具有和Internet相兼容的结构和协议，因此通过工业以太网接入Internet将节省软硬件的开发，大大提高系统的稳定