设施农业环境智能监控管理系统研制与应用

为了应对设施农业向工厂化农业转变的国际趋势，研究我国现阶段设施农业发展的现状和市场需求，采用分布式网络控制、开放式界面、智能管理和模块结构，实现温室环境的智能监控与管理，提高温室生产环境自动控制系统水平。重点从设施农业环境传感器研制、环境参数采集、设施农业环境模型建立、环境智能监控管理和网络服务技术等方面进行了探讨，研制了适应我国国情的温室环境监控管理系统技术平台。     

国内外温室产业发展现状与研究进展

介绍了设施农业的相关概念、内涵和类型,分析了国内外温室产业的发展现状和研究进展。在总结国外温室产业发展现状、标准化进程以及设施结构、作物和环境模型、环境智能监控技术等科研进展的基础上,浅析了我国温室产业发展中存在的问题,并对今后温室产业的发展方向提出了建议。     

设施农业温室大棚智能控制技术的现状与展望

设施农业的发展是农业现代化的重要标志,也是现代化农业发展的重要建设任务。温室大棚智能控制作为设施农业种植与生产过程中的关键环节,是提高生产效率、保障农作物品质的重要措施,近年来,已成为国内外热门研究课题。温室环境是一种非线性、强耦合性、多干扰性、时滞性的动态环境系统,温室内环境因子与环境因子、植物生长情况与环境因子之间都存在复杂的能量关系。因此,如何高效经济地实现温室内多因子间的复合控制是温室环境控制过程要解决的关键问题。我国的智能温室大棚技术较国外发展晚,在控制方法、控制技术和控制成本等方面都与国外先进技术存在较大差距。为了促进我国设施农业温室大棚智能控制技术的快速发展,推动设施农业领域的技术进步,总结了国内外温室大棚智能控制技术的发展过程,重点对模糊控制、神经网络控制和专家系统控制等温室控制算法进行了分析和比较,展望了设施农业温室大棚智能控制技术的发展方向。     

基于移动互联的远程温室监控终端系统研究

温室(群)环境监控系统是设施农业自动化管理系统,在智慧农业发展中扮演重要角色。结合江苏农牧科技职业学院园艺温室物联网平台——JYP平台,对移动监控业务流程及功能进行设计,重点研究了服务接口交换、移动通信、数据解析等关键技术及实现方法,提出了远程温室监控智能终端解决方案,运用Android、SSI框架、Web服务、超文本传输协议(hypertpct transfer protocol,简称HTTP)等技术,设计实现基于Android的温室远程监控智能终端系统。经系统测试,可实时获取现场环境感知数据,监控环境变化情况,进行远程控制。该方案对提升现代设施农业自动化、智能化管理水平、效率和服务质量,具有示范效应和现实意义。     

温室监控设备在农业生产中的应用

进入21世纪以来,新兴技术的应用在农业发展中成为必然趋势。随着各国现代化农业的不断发展,温室大棚开始广泛应用于各种作物的种植。温室大棚环境监控系统对于提高农业生产的工作效率起到了巨大的推动作用。农业物联网技术在农业中的应用,可以真正解决三农问题,在保障农产品质量、产量的同时还可以保障农产品的安全性。本文有针对性地对温室监控设备在农业生产中的应用进行了深入的探讨分析,并指出其发展方向,为我国设施农业的发展提供借鉴。     

基于物联网的设施蔬菜环境监控系统设计

针对设施蔬菜生产管理方面存在的环境难把握、人工管理成本高等问题,采用农业物联网框架,综合集成Zig Bee、单片机、传感器、计算机等技术设计了设施蔬菜环境监控系统,实现了本地远程实时查看温室内空气温湿度、土壤墒情、光照强度、二氧化碳等环境指标,可通过反控节点控制温室辅助设施启停,从而达到精准控制温室环境目的。该系统能为设施蔬菜栽培提供一个适宜的生长环境,为设施蔬菜优质高产高效提供一种技术手段。     

沈阳农业大学工厂化农业技术服务中心

沈阳农业大学工厂化农业技术服务中心隶属于设施园艺省部共建教育部重点实验室。其设计的北方地区高效节能型日光温室,在东北三省、内蒙、河北等地已经大面积推广应用,其中辽沈Ⅳ型目光温室在辽宁、内蒙成为工厂化育苗的主要温室类型。同时,还研发了日光温室系列配套设施设备,如:温室环境监控仪、温室卷帘机、温室顶部通风系统、日光温室专用行走式喷水车等,多次荣获国家省市奖励。     

江西省农业物联网综合服务平台的设计与实现

以设施温室环境为研究对象,基于设施温室蔬菜对环境条件的不同需求,设计搭建物联网农业综合服务平台。通过传感器、摄像头感知设施温室内空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、二氧化碳浓度和光照强度等环境因素以及生产实时画面,实现对设施温室环境的有效监测、监控。研究设施温室的病虫害测报防控系统能够和温室设备远程自动化控制,实现对设施温室环境的自动调节,有效减少病虫害对生产作业的有害影响,搭建农业综合服务平台,提高对设施温室环境的感知与病虫害的预警和综合诊断能力,为农业生产管理提供更为便捷的应用服务。农业综合服务平台可实现电脑PC端、手机客户端2种方式登录,使平台的应用更加广泛与便捷。     

江西省农业物联网综合服务平台的设计与实现

以设施温室环境为研究对象,基于设施温室蔬菜对环境条件的不同需求,设计搭建物联网农业综合服务平台。通过传感器、摄像头感知设施温室内空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、二氧化碳浓度和光照强度等环境因素以及生产实时画面,实现对设施温室环境的有效监测、监控。研究设施温室的病虫害测报防控系统能够和温室设备远程自动化控制,实现对设施温室环境的自动调节,有效减少病虫害对生产作业的有害影响,搭建农业综合服务平台,提高对设施温室环境的感知与病虫害的预警和综合诊断能力,为农业生产管理提供更为便捷的应用服务。农业综合服务平台可实现电脑PC端、手机客户端2种方式登录,使平台的应用更加广泛与便捷。     

北方日光温室智能监控系统的设计与实现

建立日光温室智能监控系统,能够推动我国北方日光温室设施园艺现代化,对日光温室的智能监控有助于提高设施园艺的产量,实现对日光温室的现代化管理。针对中国北方日光温室设施农业环境数据的监测与环境控制需要,设计了一套以ST公司的STM32单片机为控制核心并符合北方日光温室环境的智能监控系统,该系统综合运用传感器技术,自动检测技术和通讯技术等实现对日光温室温度、湿度、光照度、CO2浓度的采集、存储、显示、监测和控制,并对采集到的温室环境因子数据进行了线性回归分析。完成了对环境温室的实时遥测,遥调和遥控,同时能提供各温室环境因子的历史记录和数据。运行结果表明:该智能监控系统运行稳定,测量结果准确可靠,扩展性强,可以满足控制要求,具有良好的应用前景。     

国外设施农业的现状及发展趋势

设施农业是在人为可控环境下进行的高效农业生产方式,具有抵御风险能力强．物质和能量投入大,知识与技术高度密集,地区差异性显著以及经济、社会和生态三重性等特点。国外设施农业起源于公元前4世纪。20世纪70年代以来,设施农业发展迅速,目前已经发展到较高水平,表现在：设施园艺、集约化生产已具有相当规模．形成了成套的技术、完整的设施设备和生产规范。国外设施农业的发展趋势是：设施标准化、大型化．作业机械化,设施环境监控系统自动化、智能化、网络化,农业生产工厂化,等。剖析了设施农业的内涵与特征,回顾了国外设施农业的发展历程,分析了国外设施农业的发展现状,指出了全球设施农业发展的新趋势。参40     

太阳能-水源热泵联合加热温室系统研究

为了探索太阳能-水源热泵技术在设施农业领域的应用方法和发展潜力,寻求解决温室加温费用高、存在污染等问题的方法,对一种用于温室的太阳能和水源热泵联合加温系统进行了试验研究。结果表明:此项研究对太阳能-水源热泵这项新能源技术在农业领域的应用具有重要的意义,可减少连栋温室水源热泵加温系统一次性投资和运行成本,降低能源消耗,为太阳能水源热泵联合作为温室有效的加温系统提供了一定的理论依据。     

油桃设施栽培中容易出现的几个问题和解决办法

随着宁夏设施农业的大力发展,利用日光温室大棚栽植油桃,发展设施园艺经济农户也越来越多。但油桃设施栽培管理需要一定的科学技术。     

基于物联网技术的设施作物环境智能监控系统

为了提高设施作物生产管理的智能化水平,结合设施作物监管需求,基于物联网技术,研制了设施作物智能监测系统。在设施作物生长发育过程中,该系统可以全程对设施作物进行实时监控,实现了温室内光、温、气等环境参数和生产现场远程视频的实时监测,还可以远程自动控制湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、加温补光等设备,从而实现了温室环境的自动调控,提高了获取数据的效率和准确性。通过在实际生产中应用,该系统具有功耗低、成本低、扩展灵活、性能稳定等优点,说明了该系统设计的合理性、稳定性与实用性。该系统的构建和运行,为设施作物长势进行实时跟踪监测与综合分析以及管理提供决策支持。     

温室太阳能与空气源热泵联合加温系统的试验

为了探索太阳能、空气源热泵技术在设施农业领域的应用方法和发展潜力,寻求解决温室加温费用高、存在污染等问题的方法,对一种用于温室的太阳能和空气源热泵联合加温系统进行了实验研究,介绍了系统的总体设计和试验方法,并在昆明地区对系统性能和温室加温效果进行了实验。结果表明：在昆明地区最冷月1月,蓄热水箱平均水温可达41.1℃,空气源热泵运行时,制热系数COP平均值均在3以上。无论晴天还是阴天,温室都能够满足作物生长需求。为太阳能空气源热泵联合作为温室有效的加温系统提供了一定的理论依据。     

TOPSIS法在设施农业种植模式综合评价中的应用

[目的]针对设施农业高投入、高产出、高效益、高品质和高技术含量等特点,探索应用TOPSIS方法对温室不同种植模式进行综合评价.[方法]根据阿克苏地区设施农业具体情况选择12个评价指标,应用TOPSIS方法对下挖式温室大棚与普通温室大棚不同种植模式的效益进行综合评价.[结果]普通温室大棚(芹菜-芹菜-芹菜)的综合效益最好.[结论]在种植模式相同的情况下,下挖式温室大棚的综合效益高于普通温室大棚的综合效益.     

谈基于Web的设施农业气象信息监测与预警系统

提出了基于Web的设施农业气象信息监测与预警系统。即实时采集温室中气象数据,通过GPRS无线专网自动传输到服务器上,并且在Internet网络上实时发布实时气象监测信息、监测图片、温室气象预警信息、天气预报等服务。该系统用ASP、ADO、FushionChart等技术将实时资料、历史资料、气象预报信息等以Flash动画的形式显示;方便用户直观地了解温室的实时气象信息、及时掌握温室的气象预警、预报信息。为农户科学管理温室、科学种植提供科学依据。     

设施农业环境智能监控管理平台设计与实现

为了提高设施农业生产管理的精细化、自动化、智能化水平,在设施环境监控硬件架构设计与开发的基础上,融合作物模型与农业专家知识,采用模块化设计与B/S(Browser/Server)架构,研制了设施农业环境智能监控管理平台,该平台实现了大棚内温、光、水、肥等环境数据和现场视频图像信息的远程实时监测、智能处理、预测预警、远程调控、辅助管理等功能。实例应用表明,现场传感器及执行设备选择自由、安装方便,传输数据稳定,设备执行可靠,业务平台统一,系统操作简单,可满足高中低不同类型农业设施环境智能监控管理的需求,具有良好的应用前景。     

无线传感器网络在设施农业中的应用进展

探索无线传感器网络在设施农业中的应用,研制基于无线传感器网络的设施农业环境监控系统,已经成为研究热点。提出了基于无线传感器网络的设施农业环境监控系统的基本结构,对国内外相关典型应用成果进行了评述,对目前存在的主要问题进行了剖析,同时提出了未来的努力方向。目前,基于无线传感器网络的设施农业环境监控系统还存在诸多问题,包括感知网络的功能性问题、传感器的即插即用问题、无线传感器网络与广域网的互连问题、上位机软件的功能性问题、传感器节点的功耗问题、监控系统的安全性问题等。未来需要解决这些问题,以进一步提高基于无线传感器网络的设施农业环境监控系统的自动化、智能化程度,使之满足设施农业应用的实际需要。图2表1参33