【基于單片機的農業(yè)大棚溫室系統設計國內外文獻綜述2500字】

基于單片機的農業(yè)大棚溫室系統設計國內外文獻綜述1國外研究現狀溫室系統，也被稱為設施農業(yè)，國外相關國家起步較早，在農業(yè)現代化的過程中，長期處于領先地位，在解決耕地面積較少、耕作環(huán)境較差的過程中，發(fā)揮了重要的作用，使得相關國家從農業(yè)小國轉變成農業(yè)出口大國，對于我國的農業(yè)現代化發(fā)展具有重要的參考價值。在國外的農業(yè)發(fā)展中，最具代表作用的就是荷蘭，荷蘭國土面積約為41864km2,耕地面積不足三分之一，人均耕地僅有0.06公頃，但是自上世紀60年代開始，荷蘭就不斷在玻璃溫室等設施農業(yè)上下功夫，不但緩解了耕地面積對于生產的制約，還成為了僅次于美國的農業(yè)生產大國，并且在蔬菜、花卉等領域位列全球首位。設施農業(yè)在荷蘭的快速發(fā)展有其客觀原因，也有其主觀因素，荷蘭分為三個階段發(fā)展了其溫室建設過程，初期階段是上世紀初期前五十年，發(fā)展方式主要是建設簡單的溫室框架，沒有其他相關措施，主要目的只為了抵御寒冷空氣，保持室內溫度。中期階段主要是上世紀中葉到80年代，通過荷蘭政府的相應優(yōu)惠政策，各種溫室相繼出現，溫室環(huán)境調控也相應健全，包括保溫措施、CO2施肥以及無土栽培等。新型Venlo溫室出現，使這種鋼架支撐輕便、透光率好的溫室被廣泛采用，溫室的生產環(huán)境和生產效率顯著提高。上世紀90年代至今這一階段，溫室發(fā)展的面積基本穩(wěn)定在一萬公頃，在技術基本成熟的現階段，主要追求的目標是可持續(xù)發(fā)展，溫室功能多樣性，低能耗溫室都是發(fā)展方向，現階段的荷蘭溫室建設，已經發(fā)展成一個集合多種功能的綜合產業(yè)。以色列耕地面積小，并且國土面積大部分處于沙漠地帶，造成了以色列農業(yè)環(huán)境干旱少雨的特點，但是經過長時間的探索和發(fā)展，形成了先進的現代化溫室，主要應用現代化灌溉技術，解決了用水問題，并且在此基礎上使得農業(yè)發(fā)展迅速，從原來的農業(yè)弱國變成如今的年產值75億美元的產業(yè)，創(chuàng)造了沙漠中的奇跡，由于其出口的農產品暢銷歐洲，被稱為“歐洲冬季廚房”。同荷蘭、以色列面臨的問題不同，日本水資源豐富，但是耕地面積較小，并且面臨日益嚴峻的老齡化問題，所以日本在發(fā)展設施農業(yè)的道路上比較注重節(jié)省人力，發(fā)展出緊湊型、集約型的精細控制模式。日本的智能溫室，利用計算機系統，對溫室內的溫度、濕度、CO2濃度、光照強度、土壤營養(yǎng)成分進行精細控制，使溫室內環(huán)境基本不受外部條件變化的影響，根據調查數據顯示，日本的植物工廠單位面積的產出價值可達露天環(huán)境的100多倍，進而使得溫室的建設可以不受種植地位置的制約，更好的創(chuàng)造經濟效益和社會價值。由以上三個國家的設施農業(yè)發(fā)展過程，可以看出因地制宜的重要性，不同國家根據自己的具體需求，開發(fā)出了合適的溫室模式。我國幅員遼闊，不同的地理環(huán)境存在不同的氣候特點，所以可以借鑒他國的發(fā)展經驗，發(fā)展相關技術，結合我國當地實際，開發(fā)適合的溫室系統，是現代農業(yè)以后需要發(fā)展的趨勢和目標。2國內研究現狀我國作為一個農業(yè)大國,早在兩千多年前就將種植栽培技術應用于蔬菜、花卉等農作物?？咳肆透ｉ_墾貧瘠的土地，眾多的農民整天都在農地里辛苦勞作，但是抵抗不了天然災害，例如水災、旱災、蝗蟲侵襲等。在20世紀30年代，簡易的塑料大棚開始在遼寧南部和北京地區(qū)用于冬季種植蔬菜瓜果，以實現農作物的豐收。相比于2000多年前，取得了巨大的進步，人們開始學會抵抗一些低級的災害，例如氣溫的突然下降、狂風的吹襲、正午太陽的暴曬等。同世紀70年代，我國開始對溫室大棚技術的研究和應用。人們可以抵抗更高級別的一系列災害，提升了作物的出產率和成活率。80年代，計算機、高科技芯片技術等逐漸應用于溫室環(huán)境中，對溫室環(huán)境中的溫濕度、二氧化碳、土壤營養(yǎng)液濃度、光照等方面進行研究。計算機控制系統被中國農科院首次運用于溫室大棚中。90年代初，我國有關科研、教學單位開始圍繞主要蔬菜的環(huán)境控制問題設計出一批具有我國知識產權的溫室大棚控制系統。成功以北京農業(yè)大學、江蘇理工大學研制的一系列新型溫室大棚控制系統為代表，取得了一定成效。20世紀90年代中期是我國溫室大棚快速發(fā)展階段，從農業(yè)大國如荷蘭、以色列、日本等引進現代化溫室。90年代后期，工廠化高效農業(yè)示范工程列為國家重點科技產業(yè)工程。21世紀開始，單片機應用于溫室大棚控制系統，出現了設計生產日光溫室的公司，這些公司的溫室產品型號較多，但一般采用的控制系統為單片機嵌入式測控系統，但是因為人機界面不友好，操作難度大，所以沒有被廣泛應用。2015年，周敏、韓宇光、王軍安和朱廷賀等，提出了新型溫室控制理論。其理論根據溫室大棚的控制要求，使用可編程控制器作為核心，在后期運行的試驗程序中，系統可以穩(wěn)定運行，PLC與組態(tài)王的聯合使用，不但提高了系統的可靠性，而且能較好的人機交互，操作簡便，便于推廣普及。綜上所述，我國溫室大棚研究的起步晚，溫室理論和技術還不夠完善。雖然經過多年的發(fā)展，溫室建設發(fā)展已取得了顯著成效，但是與發(fā)達國家還有不小的差距。一是我國的自創(chuàng)性還不足，許多溫室都不是自己研發(fā)的，很多是從國外引進的，不能適應我國的環(huán)境。二是智能化程度較低，系統精確性、穩(wěn)定性不足，管理仍以經驗為主。三是農業(yè)發(fā)展不規(guī)范，溫室大棚管理者缺乏專業(yè)知識，系統操作上存在困難?，F代溫室及配套設施已采用集體化和規(guī)范化生產，將市場經營和國際化的市場體系一起運作，溫室大棚的智能化發(fā)展將成為今后一個重要產業(yè)，對人類的發(fā)展具有極其重要的意義。我國需要適應于我國農業(yè)環(huán)境現狀的溫室智能監(jiān)控系統，并將其運用到現代化農業(yè)種植領域中去，將這樣的技術廣泛推廣。參考文獻[1]周敏,韓宇光,王軍安,朱廷賀.基于西門子PLC的智能溫室控制系統設計[J].實驗室研究與探索,2014,33(12):99-101+125.[2]陳哲,李德英,劉衛(wèi)兵,丁玉雄.基于S7-1200PLC與觸摸屏的西瓜溫室大棚智能控制[J].自動化與儀表,2019,34(07):35-38+64.[3]吳淑娟.基于PLC的大棚智能溫室控制系統設計[J].岳陽職業(yè)技術學院學報,2017,32(06):74-78+84.[4]丁莉君.基于PLC的智能溫室控制系統的設計[J].科技資訊,2018,16(04):32-33.[5]李雅靜,孟慧,張小青.基于PLC控制系統的溫室灌溉系統設計[J].機械工程與自動化,2018(06):165-166.[6]李宗昊,楊潔.基于PLC技術的花卉溫室自動控制系統研究[J].南方農機,2020,51(20):80-82.[7]王宏濤,李紅莉,程真英,陳曉懷.基于PLC的溫室自動監(jiān)控系統設計[J].實驗室研究與探索,2017,36(05):21-23+71.[8]曾令培.基于PLC的智能農業(yè)溫室大棚控制系統設計[J].南方農機,2017,48(19):38-39.[9]程睿,吳澤全,徐冬,蔡曉華.PLC在溫室控制系統中的應用[J