CFD数值模拟技术在温室环境因子调控中的应用

为了给作物提供适宜的生长环境，使作物免受外部气候条件的影响和虫害的入侵，控制温室内部的微环境十分重要。温室内部的微环境包括温度、湿度和通风速率等环境因子，对作物生长起着至关重要的作用。计算流体力学（CFD）作为一种数值模拟仿真技术，近年来已经广泛用于温室内微环境的模拟，利用CFD对温室内微环境进行模拟，实现温室内流场分布的可视化，有利于优化和改善环境调控措施。讨论了近年来国内外有关CFD在温室通风降温中的研究概况，介绍其在温室微环境模拟中的发展现状、面临的挑战及未来的应用前景。      

基于分段控制策略的温室智能测控系统设

以PID算法和模糊控制理论相结合的分段控制理论为控制策略,嵌入温室作物生长模型和栽培专家知识,基于RS485总线,设计了一个分布式温室智能测控系统,对温室生产环境因子进行实时监测、分析、智能决策输出,调节温室控制设备,创造最佳的温室作物生长环境条件.实践证明,分段控制算法使控制输出准确跟踪设置值.     

温室环境智能控制系统的研究

现代化温室通过各种传感器及微型计算机自动控制温室环境，为作物在不适宜生长的季节提供适宜生长的环境条件，以实现不时栽培、提早采收、延长生育期和增加产量。根据温室环境控制系统的要求。应用计算机控制技术，设计了适合作物生长的新型温室环境控制系统，实现了各个环境因子的控制。通过试用证明，其具有良好的稳定性。     

基于PLC与WinCC组态软件的智能温室控制系统设计

对温室环境中温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因子进行调控是实现设施作物生产高产、优质、高效的关键。以WinCC组态软件为上位机编程软件,以PLC为控制器,设计一种基于PLC的智能温室控制系统。该系统人机界面友好,性能稳定可靠,性价比高,能很好地实现对智能温室环境因子的自动控制,满足温室作物生长环境控制要求。     

现代农业温室环境控制策略研究进展

温室能够有效改善茄科作物(包括番茄、辣椒、茄子等)生长过程,温室环境控制策略对作物实现高效高产至关重要。为了充分利用国内外的研究成果、促进我国温室环境控制策略的研究应用,分别从常规比例微积分(Proportional Integral Derivative,PID)控制、模糊控制、人工智能控制、温室小气候模型和作物生长模型等5个方面,综述了温室环境控制策略的研究进展。针对目前我国该领域存在的问题,提出了今后应将智能温室控制与作物生长模型耦合,构建智慧型作物生长模型;针对不同区域作物的生长预测,与遥感技术进行结合,增强模型的普适性,形成具有中国特色的温室环境控制策略。     

基于嵌入式 Web 服务器的远程温室监控系统设计

针对传统温室监控系统实时性差、监控环境因子单一的问题,设计了一种基于嵌入式 Web 服务器的远程温室监控系统。该监控系统以嵌入式Web 服务器为核心,结合CGI 技术实现多传感器数据与控制界面的动态传输,通过Internet 远程访问嵌入式Web 服务器,实现用户通过 Web 浏览器对温室环境多因子参数的监测与控制。该系统保证了对温室环境因子的精确检测与实时控制,可为温室作物提供适宜的生长环境。     

基于经济最优目标的温室环境控制策略

将温室作物整个生长季节分为营养生长阶段和生殖生长阶段。在营养生长阶段，以温度优先为控制策略，即以温度为主控参数，根据温室内加温和降温的幅度等级来选择相应的执行机构，实现温室内作物栽培的环境参数控制要求。在作物生殖生长阶段，综合控制成本模型、温室环境的预测调控模型和作物生长模型，以温室产出与投入比最大为温室环境控制目标进行决策，为温室内作物生长提供经济适宜的环境参数和生长条件。以黄瓜为栽培对象，进行了温室周年生产。实践表明，按经济最优目标的控制策略来实现温室环境控制，既保证了作物正常生长的需要，又兼顾了经济成本。     

国内温室环境在线控制系统的研究进展

综述了温室在线控制系统的研究现状,按照温室在线控制系统的控制方法,将系统分为基于单片机控制、基于PLC控制、基于网络技术控制、基于工控技术控制(IPC)和基于总线技术控制等几类。目前,温室在线控制主要还是采用分段式控制和人工设定相结合的方法。未来温室在线环境控制的研究重点是控制系统的智能化和信号传输的无线化,通过综合考虑环境因子、作物生长及经济性等因素,来获得适合作物最佳生长条件的智能决策支持及控制系统。这将是未来温室在线控制系统的发展方向,能够达到改善作物品质和提高经济效益的目的。     

基于作物生长模型的温室智能控制系统

在对国内外温室智能控制系统进行调查分析的基础上,针对高档温室自动控制的需要,探索性地将温室作物生长模型引入到温室智能控制系统结构中,开发了基于作物生长模型的温室智能控制系统.该系统基于温室作物生长模型理论,对温室内外环境因子进行实时监测和智能化决策调节,为温室内作物生长创造最优化的生长条件.该系统功能强大,软硬件全中文界面,操作简便,运行可靠.     

北方日光温室群智能化环境控制系统的研究

针对我国北方日光温室的结构特点、生产条件及管理现状,应用计算机控制技术、通信技术和网络技术等,研制开发出集多功能于一体的温室群智能化控制系统。通过对温室内环境因子的实时检测,使用模糊控制算法,控制温室内设备,使温室内的环境因子达到适合作物生长的要求。     

温室环境控制与温室模拟模型研究现状分

综述了温室环境控制系统、控制策略及环境模拟等研究领域的发展状况.目前温室环境主要采用多处理器的分布式控制系统,控制器以结构通用、价格便宜的单片机为主,也可应用工业控制器,但工业控制器的价格较高.环境控制的研究重点是控制系统的智能化和信号传输的无线化,无线传输适合温室特点,为现场布线及后期维护带来方便.通过模拟模型可以了解结构特征、气象条件及作物生长等对温室环境的影响.综合考虑环境因子、作物生长及经济性的三级模型尚难以达到,目前主要还是采用分段式控制和人工设定相结合的方法.不必过分强调后级控制的精度,应结合作物生长模型进行环境优化调控并注意温室生产的经济性,加强控制理论与温室生产过程的结合.     

温室温湿度的远程监控系统

在科学研究中,为了研究作物在不同环境中的生长情况,需要控制不同的环境参数模型。在实际生产中,为了提供适合作物生长的生态环境,需要对温室环境参数进行实时监控。为此,基于LabVIEW平台,利用DataSocket技术开发了温室温湿度远程监控系统,实现了远程监控终端对温室温湿度的控制以及温湿度数据的实时共享。     

温室环境控制方法研究进展分析与展望

温室环境优化调控方法和技术能有效改善温室作物的生产条件,提高光能资源的利用效率,从而实现温室作物的高产、高效、优质生产。为了充分利用国内外的研究成果,促进我国在该领域的研究与应用,从基于设定值、智能算法、多目标优化、多因子耦合和基于作物生长信息的环境控制方法等5方面,综述了温室环境控制方法的国内外研究进展。针对我国该领域的研究现状和存在的问题,提出今后应解决光/温/营养耦合高效控制机理、植物表型高通量检测方法等重大科学问题,突破信息感知、物联网、智慧管控等关键技术,形成具有中国特色的温室智能化测控技术体系。     

基于奇异摄动理论的综合温室控制系统设计

为了建立集环境因子、作物生长过程和上层指标的综合温室控制系统,分析了现有温室控制研究成果,基于控制周期原则将温室控制系统分为分钟级温室环境因子控制系统(快速时变系统)、天或旬级的作物生长周期控制系统(中速时变系统)、年级的温室上层指标控制系统(慢速时变系统)。通过多时间尺度分析发现3类控制系统具有多时标特性,借助奇异摄动理论,对温室控制系统进行了分层递阶设计,进而得出该理论下的总体温室控制系统模型与控制器求解过程。通过算例演绎该设计方法的步骤,进行了仿真研究,结果表明,基于奇异摄动理论的温室控制系统设计思路清晰、计算量小、易于工程实现。     

作物生长和环境信息多传感检测系统设计

研发了适用于温室高架栽培作物的轨道式移动检测方法,设计了移动检测平台,可搭载作物生长和环境信息多传感检测装置,可实现对高架作物的茎、果、叶长势和冠气温差等生长信息,以及环境温湿度、光照强度等气象环境因子的检测。为了适应温室路面环境,提高行走的稳定性,移动检测平台采用轨道式机构设计,可利用温室加热管道为轨道。移动检测平台采用高举升降机构,结合5个自由度机械臂系统,能准确地将检测设备置于目标高度和预定位姿,实现对不同株型不同生长期温室高架栽培作物长势和环境信息的检测。     

温室环境对番茄干重影响的参数优化

番茄是设施蔬菜栽培的主要作物之一.为此,以温室番茄的干重作为温室环境控制的目标进行优化,为温室作物生长提供经济适宜的环境参数和生长条件;重点研究了温室内番茄生长的环境参数(温度、相对湿度、光照强度)对番茄干重的影响规律和温室环境系统最佳参数.试验结果表明,影响试验指标的主要因素是温度、相对湿度、光照强度,其较优组合是温度为31℃、相对湿度为69%、光照强度为71klx.     

基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的微喷自动装置

为了实现精准灌溉和节约用水的理念,提出了基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的温室微喷自动装置。通过分析温室参数和作物生产信息,利用传感器网络采集温室内温、湿度等环境因子,采用微喷灌调节和控制温室内环境,为农作物生长提供最有利的条件。文中重点研究了嵌入式内核系统、传感检测网络、数据处理单元及水泵送水管道组件的微喷自动控制装置,并搭建了试验平台。试验表明:该系统能实现对温室环境实施实时监测,可通过电磁阀控制执行器进行微喷灌水,有效控制环境因子,可靠性强、稳定性高,对微喷灌溉应用于农业种植具有重要指导意义。     

LWBR1Z-8-5型智能温室运行效果的测试分析

LWBR1Z-8-5型连栋智能温室是1999年由广东省科委下达给广东省农业机械研究所的新产品研制项目。该智能温室建设在广西南宁广西大学甘蔗研究所。甘蔗研究是该校的重点研究方向之一,在全国处于领先水平,该智能温室就是为了配合相关研究课题而建设的,于2001年初建成并验收。该智能温室可对室内、外的环境进行自动监测和显示,并对室内的环境按不同的要求及各环境因子间的相互关系进行自动调节和控制,以满足作物正常生长的需要。本文对LWBR1Z-8-5型连栋智能温室的运行效果进行了测试与分析。1温室规格及配置温室规格及配置见表1。2测试与分析…     

基于作物光照需求的温室光调控系统

针对传统的温室光照环境控制方法粗糙、易造成作物光照不足及能源浪费的问题,考虑作物生长对光照的需求,基于光合速率模型,分析环境温度对作物生长光照需求的影响,推导创建了温室补光模型;同时,应用无线通讯技术设计了一个基于作物光照需求的温室光环境远程控制系统,介绍了系统的软硬件结构;最后,针对秋冬季节温室环境在1天内的实际变化情况,对系统的光照调控方法进行验证。结果表明:该方法能够根据环境的实时变化采取不同的光照控制措施,既满足作物生长的需求,又能更有效地利用能源。     

组态软件在农业生产中应用的前景分析

计算机自动控制的智能温室已成为现代农业发展的重要手段和措施,其功能在于以先进的技术和现代化设施人为控制作物生长的环境条件,使作物生长不受自然气候的影响,做到常年工厂化生产,并进行高效率、高产值和高效益的生产.计算机自动控制包括肥水灌溉控制、综合环境控制、信息处理和紧急状态处理等.力控组态软件能够实现智能化温室的控制,即实现数据网络化、参数的批量控制和实时参数的检测等.