智慧型作物生长环境监测与管理技术研究

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1、博士学位（毕业）论文智慧型作物生长环境监测与管理技术研究学位申请人：赵睿明指导教师：马跃进教授蔡振江教授学科专业：农业机械化工程学位类别：工学博士授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一二年十一月二十八日分类号：单位代码：10086密级：公开学号：200503智慧型作物生长环境监测与管理技术研究ResearchonIntelligentCropGrowthEnvironmentMonitoringandManagementTechnology学位申请人：赵睿明指导教师：马跃进教授蔡振江教授学科专业：农业机械化工

2、程学位类别：工学博士授予单位：河北农业大学答辩日期：二零一二年十一月二十八日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北农业大学有关保留、使用学位论文的规

3、定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编：摘要我国是世界农业大国，农业是我国的传统和基础产业。随着我国农业的基础条件、投入程度、科技程度等的不断改良和进步，农产品产量大幅度增长。但是，我国在农业

4、发展中仍然面临着诸多的问题与挑战，普及符合我国国情的科技农业是促进我国农业发展的必经之路。本研究面向广大农村，针对我国北方地区简易温室大棚中的作物生长环境监测及作物生产管理展开，主要研究工作及创新由两大部分组成：1、基于太阳能供电的环境监测系统。主要研究工作包括：（1）针对简易大棚的内部简陋等实际环境，系统采取太阳能供电方案，提高了监测装置安装的方便性；（2）通过以微处理器作为控制器集成各种传感器实现了对简易大棚内环境的空气温湿度、光照强度、CO2浓度和土壤湿度等参数的采集、存储；（3）研究了环境监测系统通过

5、蓝牙技术与智能手机进行通讯，对各项参数信息进行传输。主要创新包括：（1）监测装置新颖的结构设计以及太阳能供电方案使得监测系统的灵活性、便携性得到了很大的提高，并且整个监测装置的便携性以及低成本使得其在农村简易大棚中推广奠定了基础；（2）监测系统中蓝牙技术的应用，可以快速便捷的为智能手机提供足够的数据进行现场决策。2、分布式专家决策系统。主要研究工作包括：（1）结合专家系统理论以及农业专家系统的体系结构，在后台的PC机端开发了农业专家决策系统，其中的推理机采用了基于改进GP（GeneticProgramming

6、）的不确定性推理算法，来增加其推理能力；（2）在WM（WindowsMobile）系统下的智能手机平台上开发了简化的专家决策系统，对简易大棚内的简单情况进行现场决策指导，其中推理部分采用混合推理算法，环境控制决策部分采用模糊解耦算法，实现了温湿度解耦控制，提高了决策的准确性；（3）针对智能手机端决策系统无法解决的复杂情况，利用GSM网络，将问题发送给后台的PC机端决策系统进行解决，实现了分布式专家决策系统之间的通信。并且可以将该决策结果存入当前智能手机端系统数据库，实现了系统知识库的动态更新。主要创新包括：（

7、1）以WM智能手机为桥梁，实现了普通农户和专家决策系统的无缝链接，真正实现了专家决策系统的普及应用；（2）针对PC和智能手机各自的硬件特点设计了分布式专家决策系统；（3）针对现有农业专家决策系统只能处理简单情况，对于复杂多变情况很难准确的给出解决方案，在推理机部分采用改进的GP算法增加了后台PC端专家决策系统的推理能力。通过实地测试，本研究中的监测系统能够在我国北方简易大棚环境条件下良好地运行，实现了对各项参数数据进行实时、精确的监测和采集；分布式系统中的智能手机端系统可以在现场给出有效的决策管理方案，对于较

8、为复杂的病虫害等问题通过后台PC端系统也能得到有效的解决。低成本、安装简便灵活以及智能手机的普及使得本研究达到了在广大农村简易大棚中进行普及推广的要求。关键词：简易温室大棚；WM智能手机；专家决策系统；改进GP算法ResearchonIntelligentCropGrowthEnvironmentMonitoringandManagementTechnologyName:ZhaoruimingMaj