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外遮阳薄膜大棚智能控制的国内外研究

作者:www.njtyyl.cn 发布于:2019-03-20 21:01:35 点击量:

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外遮阳薄膜大棚智能控制的国外研究

将计算机技术用于环境控制则开始于20世纪60年代。到80年代中期,用于外遮阳薄膜大棚中的计算机在日本已有1000多台,荷兰5000多台。

外遮阳薄膜大棚环境控制技术是随自动化检测技术、过程控制技术、通讯技术及计算机技术的发展而发展起来的。国外对外遮阳薄膜大棚环境控制技术研究较早,自20世纪70年代起采用模拟式组合仪表,采集现场信息并以相关的模拟式仪表进行指示,记录和控制。1978年日本东京大学的学者首先研制出微型计算机外遮阳薄膜大棚综合环境控制系统;80年代采用数字式单元组合仪表进行指示,记录和控制;随着计算机技术的发展,80年代末出现了分布式控制系统;目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在,日本,荷兰,美国,以色列等发达国家可以根据外遮阳薄膜大棚作物的要求和特点,对外遮阳薄膜大棚内的诸多环境因子进行调控。美国和荷兰还利用差温管理技术,实现对花卉,果蔬等产品的开花和成熟期进行控制,以满足生产和时常的需要。研究的现状正朝着完全自动化和无人化方向发展。此外,对自动化外遮阳薄膜大棚环境的优化控制研究已在进行。日本还利用传感器和计算机技术,进行多因素环境远距离控制装置的开发。英国农业部在一些农业工程研究所里正进行外遮阳薄膜大棚环境(外遮阳薄膜大棚小气候,温,光,湿,通风,二氧化碳施肥等)与生理、外遮阳薄膜大棚环境因子的计算机优化和外遮阳薄膜大棚自动控制等课题的研究。

外遮阳薄膜大棚智能控制的国内研究

我国自汉代就已经开始用外遮阳薄膜大棚种植葱韭等蔬菜,近代外遮阳薄膜大棚则开始于20世纪30年代的冬季不加温“日光外遮阳薄膜大棚”,大规模的外遮阳薄膜大棚生产则在本世纪70年代末和80年代初开始,经过近20年的发展,我国外遮阳薄膜大棚生产面积(包括日光外遮阳薄膜大棚塑料外遮阳薄膜大棚)已达到120万hm2,跃居世界第一,在外遮阳薄膜大棚产品生产、实际应用和配套技术研究方面都得到了长足的发展,形成了不同档次、不同系列化的外遮阳薄膜大棚产品,初步形成了一定的产业规模。

国内对外遮阳薄膜大棚环境控制技术研究起步较晚。农业计算机的应用开始于20世纪70年代中期,到80年代初期计算机开始应用于外遮阳薄膜大棚的管理和控制领域。自20世纪80年代以来,我国工程技术人员在吸收发达国家高科技外遮阳薄膜大棚生产技术的基础上,进行了外遮阳薄膜大棚中温度、湿度和二氧化碳等单项环境因子控制技术的实践证明,单因子控制技术在保证作物获得最佳环境条件方面有一定的局限性。1982年中国农业科学院引进了FELIXC-512计算机系统,并建立了全国农业系统的第一个计算机应用研究机构。清华大学首先介绍了应用单片机控制人工气候箱的方法和思路。上海园林工具厂研究了以节能为目标的外遮阳薄膜大棚微机控制系统。吉林工业大学,浙江大学,山东果树研究所等都进行过一些相关研究,浙江农业大学,江苏理工大学等单位还提出了一些气候物理过程的模型理论。然而对于自动化外遮阳薄膜大棚环境的优化控制尚未有过研究。90年代,在引进的基础上,搞了一些研究性质的环境控制系统,如吉林工业大学研制的问世环境自动检测系统,可以自动调节外遮阳薄膜大棚内温度,湿度等参数;90年代初期,中国农业科学院农业气象研究所和蔬菜花卉研究所,研制开发了外遮阳薄膜大棚控制与管理系统,并采用VisualBasic开发了基于Windows操作系统的控制软件;1996年江苏理工大学研制出一套外遮阳薄膜大棚环境控制设备,能对营养液系统、温度、光照、CO2施肥等进行综合控制,在一个150M2的外遮阳薄膜大棚内,实现了上述四个因子的综合控制,是目前国产化外遮阳薄膜大棚计算机控制系统较为典型的研究成果。1997年以来,中国农业大学在外遮阳薄膜大棚环境的自动控制技术方面也取得了一定的成果。在此期间,中国科学院石家庄现代化研究所、中国科学院上海植物生理研究所等单位也都侧重不同领域,研究外遮阳薄膜大棚设施计算机控制与管理技术。国家农业信息化工程技术研究中心,以示范推广为主,在多年研究基础上,集成网络技术,无线技术,视频技术等开发了自主版权的外遮阳薄膜大棚智能控制系统。“九五”期间,国家科技攻关项目和国家自然科学基金委,均首次增设了工厂化农业(设施农业)研究项目,并且在项目中加大了计算机应用研究的力度。其中“九五”国家重大科技产业工程“工厂化高效农业示范工程”中,直接设置了“智能型连栋塑料外遮阳薄膜大棚结构及调控设施的优化设计及实施”专题。

近年来,在国产化技术不断取得进展的同时,也加快了引进国外大型现代化外遮阳薄膜大棚设备和综合控制系统的进程。这些现代外遮阳薄膜大棚的引进,对促进我国外遮阳薄膜大棚计算机的应用与发展,无疑起到了非常积极的推动作用。可以看出我国外遮阳薄膜大棚设施计算机应用,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。但是,大部分不够理想。在技术上,以单片机控制的单参数单回路系统居多,尚无真正意义上的多参数综合控制系统,与欧美等发达国家相比,存在较大差距,尚需深入研究。

自90年代以来,随着计算机技术、农业应用电子技术、传感器智能化技术、机械电子一体化技术和计算机网络技术研究的发展,外遮阳薄膜大棚技术体系已经成为主要发达国家面向21世纪,为合理利用农业资源、提高农产品产量、降低生产成本、保护生态环境、提高农产品在国际市场竞争力的前沿性研究领域。




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