文献综述-测控051-陈杰

基于单片机温室大棚监控系统的软件设计

文献综述

陈杰

(电子信息工程学系 指导教师： 黄永华)

一、研究背景及动态 中国作为一个农业大国，农业的发展状况至关重要，要发展农业就必须走农业现代化这条道路。随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分，是中国走农业现代化的一种有效途径，符合我国的当前国情，因此温室大棚的研究备受重视。

我国温室农业历史悠久，早在公元前221～206年间，就曾有“冬种瓜于骊山 陕西 谷中温处，瓜实成”的记载[1]。这就是我国，也是世界上最原始的温室栽培。国外温室栽培的起源，以罗马为最早。我国从20世纪60年代末开始发展温室产业，其主要以反季节生产的蔬菜和园艺作物的种植为主，发展迅速，产业日趋壮大。世界各国的现代温室于20世纪60年代逐步完善并快速发展。第二次世界大战后，各国致力于自身的经济发展。随着经济迅速恢复和快速发展，人们的生活质量大幅度提高，对农产品提出了更高的要求及更多的需求，因而对生产温室的需求逐年上升。随着科学技术的进步和工业水平的提高，农业的工业化进程加快了设施农业应运而生，在全球迅速崛起，并形成资金、技术和劳动力密集型的高新技术产业，成为当今世界最具活力的产业之一[2]。社会的需求、技术和经济的支持，使得现代温室快速发展。

我国近代温室发展经历了三个阶段：(1)发展改良型日光温室阶段：改良型温室的特点是造价低，能就地取材，保温性能好，适合我国北方气候条件，但冬季光照差，地炉使室内空气污染，对作物生长不利。目前单坡温室仍然是我国温室的主要形式。(2)发展大型玻璃温室阶段：大型玻璃温室的特点是其形式以大型连栋方式出现，温室骨架为全钢结构，涂防锈漆，电动开窗，燃油锅炉加温，并安装喷灌装置。但结构性能仍然不够好，由于大面积连片，缺乏通风降温装置，夏季室内温度过高无法进行生产。(3)发展大型现代温室阶段：现代温室主体骨架由采用经热镀锌防锈处理的型钢材组成，具备相应的抗风雪等载荷的能力；采用玻璃、塑料薄膜、硬质塑料、PC板等透光材料覆盖及相应的卡槽、卡簧、铝合金型材等紧固、镶嵌构件，具有透光和保温的性能；配备有遮阳、降温、加温、通风换气等配套设备和栽培床、灌溉施肥、照明补光等栽培设施；此外，还有环境调控的控制设备等，形成完整成套的技术和设施设备[2]。

二、评述

由于温室大棚种植符合我国的当前国情，是农业现代化实现的重要环节，在国家的大力支持下，近几年得到了快速发展，但发展的同时依然存在着许多不足之处，其归结起来主要有以下几个方面：

(1)自动化水平不高 目前大部分的温室还依然采用传统的方法，人们主要采用温度计、湿度计来采集温度值和湿度值，通过人工操作加热、加湿、通风和降温设备来控制温湿度。温室内耕种机具操纵方便性差，绝大多数还要靠人工作业，工效低，劳动强度大，费用高，导致设施农业高劳动生产率和高土地利用率的效能得不到充分发挥。

(2)规模效益差 目前我国现用温室还有很大一部分是由国外引进的，国外现代化温室比较适合在气候温和、四季温差较小的地区使用，但我国土域广阔，特殊的气候条件超出了国外温室的适用范围。一个地区冬季的光照状况和低温的强度与频率是发展温室的限制因素，因此研究温室的地区气候适应性对日光温室的布局和采取的措施就显得相当重要。我国加温温室的分布与国外不同，许多温室生产先进的国家，都把温室建立在冬季光照和温度条件相对比较优越的地区，以减少温室能源的消耗。而我国90%的温室集中在三北寒冷地区的大中城市周围。这些温室每年需投入大量的能源用来冬季加热，夏季降温；而温室产量产值又很低，经济效益差[3]。因此引进或自行设计温室，应因地制宜，才能取得一定的经济效益。

(3)设施结构简陋 我国设施结构较简陋，内部调控设备和功能不齐全、 不完善，设施内的技术落后以及总体规划不尽合理，综合配套栽培技术水平低，没有最大限度地发挥其作用，导致了我国设施农业种植面积位居世界第一，但产量并不理想。我国在温室种植实现机械化方面还有些欠缺。

随着现代温室智能化的不断完善，人们对温室环境的控制不断提出新的要求，电子技术、计算机与通信技术的飞速发展又为温室环境的控制不断完善注入了新的活力。它未来的发展趋势:

(1)温室的大型化：单片机控制系统的发展依赖于现代计算机和新型硬件的发展[4]。在计算机普及的年代，这有力地推动了单片机控制系统的发展。新型软件和硬件的使用，结合Internet网络技术的控制，极高地提高了工作效率，在自动控制和管理上为温室大型化的实现奠定基础。

(2)设施的成套化：近几年，国外温室及大棚的内部设备日趋完善，各项作业都实现了机械化操作，在采暖、通风、光照、施肥、灌溉、运输等方面，基本上实现了自动控制，并开始用微机控制各种调节系统。温室