關于農業溫室大棚智能控制技術的現狀與展望探討

胡天讓 陳巖 陳創業 甘肅畜牧工程職業技術學院

引言

溫室大棚智能控制技術是在智能化技術的基礎上發展起來的，結合計算機技術與智能技術的優勢，為農業生產發展提供了更加現代化的條件。加強對于溫室大棚智能控制技術的應用探索，是當前階段農業大棚種植技術人員應當積極發展的工作方向。

一、當前階段，農業溫室大棚種植過程中應用智能控制技術存在的問題

隨著科學技術的發展水平不斷提高，智能控制技術在農業溫室大棚管理中開始了應用，但是由于技術水平不夠成熟，應用過程中還存在以下幾方面問題：其一，科技應用率低，該技術沒有完全發揮優勢；其二，通信方式有待革新，有線通信方式在農業溫室大棚中應用的局限性較大。

二、應用于農業溫室大棚的智能控制技術分析

近些年來，西方的農業溫室大棚技術在不斷地發展進步，相比之下國內的農業溫室大棚在對智能控制技術的應用上還有一定的欠缺。隨著物聯網行業的飛速發展，該技術的應用已經滲透到人們生活的方方面面，在現代化農業的發展過程中，物聯網技術越來越體現出價值，尤其是在智能溫室蔬菜大棚的遠程監控系統的應用過程中，農業生產力能夠得到有效的提高。

（一）設計原理

物聯網智能控制技術的原理是通過傳感裝置、計算機軟硬件設備以及網絡通信設備等可以實現農業物聯網的建立，對植物的生長環境監控以及綜合控制等具有重要的意義。

（二）設計方案

在物聯網智能控制技術的應用過程中，設計智能農業遠程監控系統需要建立在溫室大棚環境指標的監測基礎上，該技術的方案是設計終端測量模塊和終端控制模塊，實現對溫室大棚的環境控制。終端測量模塊用于遠程監測溫室大棚內的空氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度等，終端控制模塊根據測量模塊的結果，遠程控制溫室大棚的排風機、加熱裝置、滴灌裝置、卷簾裝置等。

（三）具體實現方式

應用物聯網智能控制技術需要以下幾個方面：（1）結合武威地區的氣象數據和自然環境因素，分析所種植的農作物對于生長環境的要求，分析該溫室大棚控制系統存在的問題。（2）根據各種因素對于農作物生長的影響，需要建立溫室控制系統的數學模型，總結分析溫度、濕度受外界因素的影響情況及各執行機構對溫室內溫度、濕度影響程度的大小。（3）對物聯網智能控制系統進行仿真實驗，探析其推理速度和動態及靜態性能。（4）在分析調研的基礎上，制定監控方案，將武威農業溫室大棚的田間數據進行匯總，編寫控制程序和手機客戶端程序。（5）采用Matlab/Simulink對物聯網智能控制技術在農業溫室大棚建立的控制系統進行建模與仿真，驗證改進后的溫室大棚系統的性能。并且通過對溫室大棚遠程監控系統田間試驗，驗證系統的可靠性和穩定性。

在針對武威地區的物聯網智能農業溫室大棚控制系統的研究過程中，系統的運行狀態會受到環境因素的干擾，同時系統的通信能力以及芯片處理能力都會受到一定的限制。因此，在應用物聯網智能控制技術的過程中，需要采用無線模塊來采集武威溫室大棚的相關數據，研究模糊控制和PID控制算法在系統運行性能上的作用，對系統的容錯能力進行不斷地增強，提高系統的運行穩定性。除此之外，在設計物聯網智能控制系統的過程中，還應當結合武威地區的用戶需求，將監控系統界面設計地簡潔、方便，便于用戶在實際工作過程中的操作。

三、智能控制技術在農業溫室大棚中的應用前景展望

當前階段，我國的農業溫室大棚智能控制技術已經有了一定程度的發展和應用，但是從長遠來看，該技術的發展潛力還沒有被完全挖掘和開發出來，在未來的農業經濟發展過程中，智能控制技術將會在農業溫室大棚管理中發揮更大的價值和作用，具體體現在以下幾個方面：

（一）無線傳感網絡的應用

隨著無線傳感技術的飛速發展，農業溫室大棚智能控制技術的無線化發展成為新的發展趨勢。無線傳感網絡的應用可以實現數據從節點到信息集中控制中心的傳輸。無線傳感網絡的低成本、低故障性相比于傳統有線網絡優勢顯著，能夠很好地彌補高溫、潮濕等不良環境腐蝕有線網絡設備線路的不足，在農業溫室大棚中應用前景非常廣闊。

（二）神經網絡控制技術的應用

智能控制技術中的神經網絡控制技術是通過設備的器件或者是系統來讓計算機實現人腦神經傳遞、分析過程中的模擬，然后給設備發出決策指令，完成對設備的智能控制。神經網絡控制技術以連接關系來分析和調整不同的并行節點，然后對信息進行處理，最后應用于實際農業溫室大棚的管理與控制。在當前階段，神經網絡控制技術的自學習能力、強大的邏輯能力以及知識表達能力等都是在實際的生產生活中非常大的應用優勢。

利用神經網絡控制技術可以模擬不同季節的環境條件，建立適宜作物生長的擬自然環境，滿足作物生長所需要的各項元素，包括溫度、濕度、光照、水分以及微量元素等。不同的農作物在生長過程中對于環境的要求有所不同，通過神經網絡控制技術建立網絡模型可以較好地滿足預期要求。例如，李倩等人應用神經網絡控制技術建立了溫室大棚的模型，用來模擬不通風條件下春季和冬季時節的溫度、濕度神經網絡預測模型。該模型的建立能夠在不同外部環境下的農業溫室大棚中，通過智能算法實現對溫室大棚未來環境條件的簡單預判，然后根據實際情況進行相應的調整，這樣在很大程度上能夠彌補溫室控制系統的滯后性。

（三）智能化專家系統的應用

農業專家系統控制技術可以與自動化技術進行融合，加上數據挖掘技術的支持，可以打造智能化專家系統，實現對農業溫室大棚內環境的全面監控。根據溫室大棚內不同農作物以及農作物不同生長發育時期的需求，智能化專家系統可以進行全面的分析，輸出溫室大棚環境控制管理的最優方案，從而為農作物生長提供適宜的條件。除此之外，智能化專家系統的應用還能在防治作物病蟲害等方面展現其優勢，在未來的農業發展中應用前景廣闊。

四、結束語

綜上所述，農業溫室大棚近些年來的發展前景越來越廣闊，尤其是在農業現代化發展的背景之下，各種先進的科學技術層出不窮，為農業溫室大棚的智能控制管理提供了更多的發展思路。在農業溫室大棚的智能控制管理過程中，智能控制技術的應用對于提高管理效率和質量具有重要的指導意義。利用智能控制技術的優勢來彌補傳統溫室控制的不足，可以實現溫室大棚農作物生長全過程的智能監控和管理，推進農業設施現代化、自動化、智能化的程度的進一步提高。