96 97科技資訊 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技資訊2018 NO.24SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2018.24.097溫室環(huán)境智能檢測與控制系統(tǒng)設(shè)計劉光偉 劉璐(衡水學(xué)院數(shù)計學(xué)院 河北衡水 053000)摘 要 ：近年來，伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，我國農(nóng)業(yè)形勢也發(fā)生了深刻變化。依靠科技的力量，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)入了快速發(fā)展的新時期。本文設(shè)計了一種溫室環(huán)境智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)，具有低成本、實用性強(qiáng)的優(yōu)勢，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)朝向智能化、高端化方向發(fā)展，希望本研究能夠有助于推進(jìn)我國農(nóng)業(yè)智能化進(jìn)程，為相關(guān)領(lǐng)域人士提供一定的借鑒。關(guān)鍵詞 ：溫室環(huán)境 智能監(jiān)測 控制系統(tǒng) 設(shè)計中圖分類號 ：S261 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ：A 文章編號 ：1672-3791(2018)08(c)-0097-02基金項目：本文系衡水學(xué)院2011年度校級課題項目“溫室環(huán)境智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)設(shè)計”（項目編號：20 1031）的最終性研究成果。作者簡介：劉光偉（1979，3），男，漢族，河北衡水人，本科，講師，研究方向：控制理論與控制工程。劉璐（1972，4），女，漢族，河北衡水人，本科，教授，研究方向：人工智能、計算機(jī)應(yīng)用。當(dāng) 前 ，我 國 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 發(fā) 展 進(jìn) 入 全 新 的 時 期 ，改 善 生 態(tài)環(huán)境，加速結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高農(nóng)業(yè)整體收益，以及增加農(nóng)民收入勢在必行。傳統(tǒng)的粗放型增長方式存在著諸多層面的弊端，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝向資源節(jié)約、高效、可持續(xù)的方向發(fā)展具有一定的現(xiàn)實性意義。近年來，工廠化農(nóng)業(yè)在我國受到高度重視，具有效益顯著，資源高效利用以及知識和技術(shù)密集等諸多方面的優(yōu)點。1 溫室環(huán)境智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)設(shè)計的意義近年來，我國溫室產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2017年底，我國已有現(xiàn)代化大型溫室總面積達(dá)580hm2，其中，約有20%是引進(jìn)溫室面積。這主要由于早在20世紀(jì)90年代中期，我國已經(jīng)根據(jù)我國基本國情以及地理氣候特點，設(shè)計了一大批大型溫室，總面積達(dá)400hm2，具 有 適 用 性強(qiáng) 、性 價 比 高 的 特 點 。如 今 ，我 國 依 然 在 加 快 溫 室 項 目 建 設(shè)的步伐，這大大有助于推動我國工廠化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。從總體上來看，我國擁有的溫室面積在全球居首位，但都是一些簡易設(shè)施，如日光溫室、塑料大棚等。并且，在溫室項目建設(shè)中，依然存在著一系列的問題，如含量低、環(huán)境控制能力差 、生 產(chǎn) 潛 力 有 限 、抵 御 自 然 災(zāi) 害 的 能 力 弱 等 。要 想 進(jìn) 一 步推動我國溫室項目建設(shè)，還需要從很多方面進(jìn)行改進(jìn)例如：加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，引進(jìn)先進(jìn)的溫室設(shè)備，加強(qiáng)對工作人員的培訓(xùn)，提高其操作技能，建立和完善溫室項目管理機(jī)制，加強(qiáng)對溫室環(huán)境的控制等。在對溫室環(huán)境智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)的設(shè)計中，涉及傳感技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、生物技術(shù)等諸多相關(guān)學(xué)科。盡管如此，國內(nèi)尚未研發(fā)出一種功能齊全的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，例如，市面上所出現(xiàn)的大多為二氧化碳控制器、溫濕度控制器、溫度控制器，這些多為單因子控制器。國內(nèi)所生產(chǎn)的這些溫室環(huán)境控制系統(tǒng)通常造價較高，價格不菲，讓很多農(nóng)民望塵莫及。設(shè)計出一種實用性強(qiáng)、低成本、多功能的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實性意義。2 溫室環(huán)境智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)總體設(shè)計農(nóng)作物的健康生長離不開適宜的生長環(huán)境，溫室中的各項環(huán)境因子對于農(nóng)作物的生長發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通常情況下，溫室是模擬農(nóng)作物生長的氣候條件，并盡可能地消除一些不利于作物生長的環(huán)境因素，幫助農(nóng)作物來最 大 限 度 地 克 服 來 自 于 外 界 氣 候 的 制 約 ，進(jìn) 而 實 現(xiàn) 提 高 農(nóng)作物產(chǎn)量，縮短生產(chǎn)周期以及收獲最大經(jīng)濟(jì)效益的目的。在 農(nóng) 作 物 生 長 過 程 中，相 關(guān) 內(nèi) 環(huán) 境 因 子 包 括 二 氧 化 碳 濃度、光照度、濕度、溫度等。我們有必要對溫室中的這些環(huán)境因子進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)節(jié)，一是農(nóng)作物處于一個最佳的生長環(huán)境之中，盡可能地滿足農(nóng)作物光合作用、呼吸作用和蒸騰作用所需，以實現(xiàn)低耗高產(chǎn)的目的。基于此，在對溫室中環(huán)境因子調(diào)節(jié)時，我們要采用一定的科學(xué)技術(shù)原理，包括控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、環(huán)境科學(xué)、園藝學(xué)、通訊技術(shù)等。這些學(xué)科為微生物提供最佳的環(huán)境條件提供了有力的理論保障。下文將對這些環(huán)境影響因子及其控制一一進(jìn)行闡述。第一，溫度控制。溫度是影響農(nóng)作物健康生長的一個重要環(huán)境因子，其中。我們需要重點了解植物生長的“三基點”溫度，即最高溫度、最低溫度和最適溫度。植物在最適溫度時會得到最快的生長，當(dāng)處于最高溫度和最低溫度時，就會出現(xiàn)生長代謝受阻的情況。通過對大量植物的生長實驗，我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)溫帶植物一生長溫度為2530，如菜豆、南瓜、茄子、黃瓜、番茄、辣椒等。由于我國大部分地區(qū)處于溫帶，一年之中溫度變化較大。在炎熱的夏季和寒冷的冬季，都不適宜農(nóng)作物的正常生 長 ，溫 室 大 棚 內(nèi) 對 度 進(jìn) 行 控 制 ，使 其 保 持 在 農(nóng) 作 物 最 適宜的溫度范圍內(nèi)至關(guān)重要。本系統(tǒng)采用溫度傳感器對溫室內(nèi)環(huán)境溫度進(jìn)行檢測，并采用相關(guān)的措施對溫度進(jìn)行升降調(diào)節(jié)。一般情況下，在（下轉(zhuǎn)256頁)256 PB科技資訊 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION科技資訊2018 NO.24SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION學(xué) 術(shù) 論 壇3 依靠體育科技，發(fā)展協(xié)調(diào)能力網(wǎng)球現(xiàn)代教學(xué)是體育科學(xué)教學(xué)。在沒有任何健全的體育科學(xué)基礎(chǔ)的情況下，不可能理解網(wǎng)球的教學(xué)過程這意味著在日常訓(xùn)練中需以體育科學(xué)為基礎(chǔ)。體育科學(xué)為網(wǎng)球教學(xué)提供了一個更好、更全方面的理論支撐，有助于發(fā)展網(wǎng)球教學(xué)理論和教育。運(yùn)動醫(yī)學(xué)、網(wǎng)球技術(shù)、心理學(xué)、訓(xùn)練理論和其他主要運(yùn)動科學(xué)的進(jìn)步發(fā)展對為所有年齡段和各個比賽水平的運(yùn)動員提供無損傷訓(xùn)練計劃有著重要的影響。這就是為什么體育科學(xué)已經(jīng)成為全世界體育教育教學(xué)計劃中重要組成部分的原因。就 協(xié) 調(diào) 能 力 而 言 ，網(wǎng) 球 是 要 求 最 苛 刻 的 運(yùn) 動 之 一 。因 為 對手的每次發(fā)球和回球都是不同的，按時到達(dá)并有效地?fù)羟蛐枰芎玫膮f(xié)調(diào)能力，它是發(fā)展技術(shù)技能和利用其他運(yùn)動能力作為速度和力量的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)網(wǎng)球技術(shù)必須先發(fā)展一般的 、特 定 的 協(xié) 調(diào) 和 與 網(wǎng) 球 相 似 的 技 能（ 如 接 球 或 投 擲 ）。4 遵循網(wǎng)球運(yùn)動規(guī)律提高水平網(wǎng)球運(yùn)動是一項技術(shù)性很強(qiáng)的運(yùn)動，學(xué)習(xí)者要遵循該運(yùn)動技能的形成規(guī)律，才能更好地參與到此項運(yùn)動中去。在當(dāng)今的網(wǎng)球運(yùn)動中，技術(shù)被看作是正確的生物力學(xué)原理的 一 種 功 能 ，并 作 為 更 有 效 地 實 施 戰(zhàn) 術(shù) 的 手 段 ，每 一 個 動作都應(yīng)該被視為解決戰(zhàn)術(shù)問題的工具。技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是構(gòu)建一個個性化的績效模型，每個學(xué)員都有權(quán)以獨立的方式執(zhí)行學(xué)習(xí)，但要遵循生物力學(xué)原理，否則訓(xùn)練就會事倍功半。5 結(jié)語盡 管 網(wǎng) 球 運(yùn) 動 的 發(fā) 展 存 在 著 明 顯 的 民 族 差 異 ，但 主 要的教學(xué)方法仍然遵循和圍繞相似的網(wǎng)球運(yùn)動發(fā)展規(guī)律進(jìn)行開展，使得網(wǎng)球運(yùn)動更具時尚和吸引力。尤其是對年輕一 代 來 說 ，更 是 希 望 讓 更 多 的 宣 傳 活 動 和 現(xiàn) 代 教 學(xué) 方 法納入網(wǎng)球訓(xùn)練中，以期更好地推動網(wǎng)球運(yùn)動的發(fā)展。參考文獻(xiàn)1 Crespo M,Unierzyski P.Review of modern teaching methods for tennisJ.RicydeRevistaInternacional De Ciencias Del Deporte,2015(3):1-10.2 Iserbyt P, Madou B,Elen J,et al.Task card instruction: The effect of different cue sequences on students learning in tennisJ.European Physical Education Review,2010,16(3):237-249.3 陳昱.我國普通高校網(wǎng)球運(yùn)動開展現(xiàn)狀及對策分析J.體育科技文獻(xiàn)通報,2005,24(1):108-110.4 呂昕.略談高校網(wǎng)球教學(xué)訓(xùn)練技巧及方法J.當(dāng)代體育科技,2017,7(5):78-79.5 王永.芻議網(wǎng)球發(fā)展的學(xué)校之路J.軍事體育學(xué)報,2002,21(4):115-117.6 王國勝.高校網(wǎng)球教學(xué)改革和發(fā)展策略研究J.內(nèi)蒙古體育科技,2017(1):62-63.冬季，使用暖風(fēng)機(jī)來增加溫室內(nèi)環(huán)境溫度并且溫差越大的情況下，開啟暖風(fēng)機(jī)的時間越長。在夏季，常采用自然通風(fēng)的辦法，來降低環(huán)境溫度，并依據(jù)環(huán)境溫度差異的大小，來選擇開啟天窗或者側(cè)窗。此外，當(dāng)具有較強(qiáng)的光照強(qiáng)度時，可以張開遮陽網(wǎng)，來進(jìn)行整體溫室的降溫。第二，濕度控制。濕度也是影響農(nóng)作物正健康生長的一 個 最 重 要 環(huán) 境 因 子 ，并 且 ，溫 室 內(nèi) 濕 度 主 要 來 自 于 土 壤濕度和空氣濕度。過大或過小的空氣濕度都不利于植物的 正 常 生 長 ，空 氣 濕 度 過 大 時 ，農(nóng) 作 物 光 合 作 用 也 會 增 強(qiáng) ，以至于植物瘋狂的生長，開花結(jié)果受到影響。同時，在較高的濕度條件下，植物病蟲害的發(fā)生概率也會更高。相反的，如果空氣濕度過低，那么，農(nóng)作物會發(fā)生受到水分脅迫而生 長 受 阻 。例 如 ：當(dāng) 土 壤 中 的 濕 度 過 大 ，將 會 導(dǎo) 致 土 壤 中的氧氣減少，植物的呼吸作用困難，不利于生長發(fā)育。同時，當(dāng)土壤的含水率過少時，同樣干擾植物的水分代謝，植物出現(xiàn)萎蔫的現(xiàn)象。另外，植物在不同的發(fā)育期，對濕度的要求也不同。我們需要在掌握農(nóng)作物生長特性的基礎(chǔ)上，合理控制溫室環(huán)境的濕度?？刂茰厥噎h(huán)境的濕度適宜植物的正常生長，夏季光照強(qiáng)度較大時，我們也可以使用遮陽網(wǎng)。一方面控制環(huán)境的溫度，同時，由于溫度控制和濕度控制之間存在著一定的耦合性，因此，也能實現(xiàn)對溫室環(huán)境濕度的控制。在冬季，天氣寒冷時，采用熱風(fēng)機(jī)對環(huán)境進(jìn)行加溫，在溫度上升的同時也降低了環(huán)境的濕度。第三，傳感器的選擇。我們要求傳感器能夠敏銳的感知溫室環(huán)境，并高效地對溫室環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，做到長期、(上接97頁）穩(wěn)定。不同的溫度傳感器靈敏度不同，我們有必要對不同類型的傳感器性能進(jìn)行分析，充分討論每一種傳感器的優(yōu)點和缺點，找出最適宜用于溫室環(huán)境中的度傳感器。綜上所述，設(shè)計一種溫室環(huán)境智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)具有十分重要的現(xiàn)實性意義，本文分析了影響植物正常生長的環(huán)境因子以及系統(tǒng)軟件和硬件，然后基于這些參數(shù)，設(shè)計了一種用于溫室環(huán)境的智能檢測與控制系統(tǒng)，希望本研究能夠為相關(guān)人士提供一定的參考，同時，相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者們在今后的研究中從更多層面進(jìn)行分析。參考文獻(xiàn)1 張冰,余艷偉,魯紹坤,等.基于物聯(lián)網(wǎng)的集散控制系統(tǒng)在溫室群環(huán)境監(jiān)測控制中的應(yīng)用J.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué), 2018,10(13):36-37.2 王鵬,許明海.基于LabVIEW的溫室環(huán)境檢測測試系統(tǒng)的研究J.電腦知識與技術(shù),2018,12(9):65-67.3 徐立.基于Android和Zigbee的農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計J.南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報,2018,25(2):66-67.4 季永權(quán).基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用D.浙江農(nóng)林大學(xué),2018.