大棚彎管機在國內(nèi)研究現(xiàn)狀與可靠性
　　大棚彎管機在國外溫室環(huán)境控制系統(tǒng)研究開始于20世紀70年代末，首先研制出微型計算機溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用單因子控制方式，效果相對較差。到90年代采用模糊控制等智能控制技術(shù)，實現(xiàn)環(huán)境綜合控制。目前，國外溫室智能控制技術(shù)已經(jīng)達到比較完備的程度，溫室內(nèi)溫度、濕度、光照強度等環(huán)境因子通過計算機集中控制，通過控制電磁閥、暖風機、風扇等設備可以實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)自動調(diào)節(jié)。隨著科學技術(shù)發(fā)展，人工智能廣泛應用于溫室控制，美國學者提出一體化溫室網(wǎng)絡管理體系，將溫室中環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)、水肥灌溉等作為一個整體，系統(tǒng)根據(jù)溫室環(huán)境狀況輸出控制信號協(xié)調(diào)各部分動作，實現(xiàn)最優(yōu)控制。
　　國外的溫室栽培起源早，美國在1949建成第一個植物人工氣候室，開始研究植物對自然環(huán)境的適應和抗御能力。自20世紀70年代起，西方發(fā)達國家加大了在設施農(nóng)業(yè)上的投入和補貼，在溫室技術(shù)方面也進行了大量研究。荷蘭、以色列等歐美國家溫室園藝發(fā)展迅速，光照、溫度等環(huán)境參數(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了智能控制；隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，以色列推出了通過計算機調(diào)控溫室內(nèi)部環(huán)境參數(shù)的現(xiàn)代化溫室；到80年代，微型計算機技術(shù)發(fā)展迅速，歐美推出了以微型計算機為核心的溫室智能控制系統(tǒng)。溫室環(huán)境控制邁入智能化、網(wǎng)絡化階段。
　　我國溫室大棚發(fā)展比較晚，60年代僅利用簡易式塑料大棚來種植蔬菜，70年代以來，溫室技術(shù)開始有了較快的發(fā)展。80年代后從美國等發(fā)達國家引入先進的現(xiàn)代化溫室成套設備，通過吸收其先進經(jīng)驗，對我國溫室大棚智能控制技術(shù)的發(fā)展起到了積極作用。由于起步晚，引進的溫室設施在實際使用過程中也出現(xiàn)了很多問題，主要表現(xiàn)為以下幾點：
　　(一)引進的溫室設施價格昂貴，運行成本高，經(jīng)濟效益差，一般農(nóng)戶難以接受發(fā)展溫室產(chǎn)業(yè)不能只靠引進。我國的農(nóng)業(yè)技術(shù)人員吸收國外溫室設施先進技術(shù)經(jīng)驗的同時結(jié)合我國的特殊氣候特征和農(nóng)業(yè)發(fā)展水平，在溫室的智能控制系統(tǒng)方面進行了很多的探索和研究，形成了具有自主特色的現(xiàn)代溫室智能控制系統(tǒng)。20世紀90年代初，我國農(nóng)業(yè)科學院自主研發(fā)了基于Windows操作系統(tǒng)的溫室智能控制與管理系統(tǒng)；90年代中期，毛罕平和同事研發(fā)了能對營養(yǎng)液系統(tǒng)、溫度、光照、二氧化碳等綜合控制的溫室軟硬件控制系統(tǒng)。我國自主研發(fā)的智能控制系統(tǒng)已有很多投入使用。比如基于單片機的花房溫濕度控制系統(tǒng)、杭州市美人紫葡萄園自動控制精準滴灌技術(shù)試驗基地等。這些研究對于推動溫室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著積極地作用，填補了我國溫室大棚智能控制方面的空白。雖然我國溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是仍存在以下問題：
　　(1)溫室產(chǎn)業(yè)沒有相應的標準。我國不同地區(qū)氣候差異大，應根據(jù)不同地區(qū)和不同氣候條件建立溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展標準，做到發(fā)展模式有據(jù)可依。
　　(2)科學技術(shù)含量低。我國溫室大棚產(chǎn)業(yè)起步晚，基礎比較差。難以形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)。
　　(3)大多數(shù)的設施簡陋，抵御自然災害能力差。環(huán)境調(diào)控技術(shù)和設備落后，缺乏理論基礎與量化標準，環(huán)境的可調(diào)節(jié)程度有限。
　　(4)控制手段大多采用人工方式，調(diào)控效果差，與國外相比存在較大差距，而且國內(nèi)現(xiàn)有的一些研究成果很難被真正的推廣應用。
　　(二)引進的溫室設施一般是按照國外氣候條件設計，與我國的氣候差異大。溫室設施使用性能不理想。
　　(三)引進的溫室設施要求管理人員技術(shù)水平高，所以適用范圍小，很難普及使用。
　　我國是一個農(nóng)業(yè)大國，人多地少，提高單位面積的作物產(chǎn)量是現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的迫切要求，而溫室大棚就是一種可以改變植物生長環(huán)境，根據(jù)作物生長的最佳生長條件，調(diào)節(jié)溫室氣候使之一年四季滿足植物生長需要，不受氣候和土壤條件的環(huán)境影響，并且能在有限的土地上周年地進行農(nóng)作物生產(chǎn)的一種溫室設施。
　　農(nóng)作物在成長過程中需要的環(huán)境因子很多，適宜的溫度、濕度、光照強度以及C02濃度是作物實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的關(guān)鍵。但在溫室大棚內(nèi)對各種參數(shù)的測量需要大量布線，對耕作造成了很大的不便；另外大棚內(nèi)高溫高濕的環(huán)境對控制系統(tǒng)的可靠性控制要求很高，常用的單片機系統(tǒng)難以滿足要求。本課題設計的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)采用ZigBee的無線通信技術(shù)避免了繁瑣的布線的問題；采用可編程邏輯控制器(PLC)作為大棚的主控制器，提高了系統(tǒng)的可靠性。
　　大棚彎管機講首先設計了基于ZigBee的無線數(shù)據(jù)采集節(jié)點，對溫室內(nèi)溫度、濕度、C02濃度以及光照強度的環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建了ZigBee星型網(wǎng)絡，實現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)的無線傳輸；用PLC作為系統(tǒng)的主控機構(gòu)，將主節(jié)點傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過一定的通信格式傳輸給PLC以后，PLC根據(jù)系統(tǒng)設置的環(huán)境閩值對相應的執(zhí)行機構(gòu)進行控制，啟動增溫降溫、加濕除濕、遮陽補光等調(diào)控設備，從而使溫室環(huán)境符合作物的生長規(guī)律；為了實現(xiàn)對多個大棚的分布式控制，組建了基于RS-485總線的PLC分布式控制系統(tǒng)；采用易控工業(yè)組態(tài)軟件實現(xiàn)上位監(jiān)控設計，對整個PLC網(wǎng)絡控制系統(tǒng)進行監(jiān)控；利用易控工業(yè)組態(tài)軟件的Web發(fā)表功能，實現(xiàn)了溫室大棚組的遠程監(jiān)控，使得管理人員不深入現(xiàn)場同樣可以獲得溫室大棚的環(huán)境參數(shù)信息，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。
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