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本科毕业论文(设计)文献综述范例
论文题目: 温室环境测控系统及其发展趋势
摘要 :本文阐述了温室环境测控系统在国内外的发展情况,包括从温室诞生起,美国、日本、荷兰等温室测控技术发展比较先进的国家在各自领域内的研究成果,以及国内引进温室技术后,各个高校及专业人员就自己擅长的方面进行探索并取得一定的研究成果。其次浅谈了温室测控系统的发展前沿,即该领域的先进技术,如无线电监控系统、GPRS技术、远程温室大棚控制系统等。最后具体讲述了温室测控中主要的影响因素,包括温度、湿度、光照、CO2浓度,以及当下比较适宜的处理办法。
关键词 : 温室环境测控;无线电监控;远程监控
Greenhouse environment controling systems and its
development
Abstract : This paper said the development of the greenhouse environment control system at home and aborad , since the birth of greenhouse , United States , Japan , the Netherlands and other greenhouse monitoring and control technology more advanced countries in their respective areas of research , and after the introduction of greenhouse technology as well as domestic , various universities and professionals to explore their own good and have made certain aspects of the research results . Second ,on the forefront of the development of the greenhouse control system , such as radio control system , GPRS technology , remote control system of greenhouse and so on . Finally , Specific about the main factors of greenhouse monitoring and control , Including temperature, humidity , light , CO2 concentration and the more appropriate approach at present Keyword: greenhouse monitoring and control technology ; radio control system ; remote control system of greenhouse.
引言
目前,我国农业正处于从传统农业向以优质、高效、高产为目标的现代化农业转化新阶段。而温室作为现代化设施农业的重要产物,在国内多数地区得到了广泛应用。温室可以模拟成一个由人工智能监测的半封闭生态系统,它可以避开外界种种不利因素的影响,人为控[1]制或创造适宜农作物生长的气候环境。由于温室中各种环境因素是可以人为控制的,因此控制技术直接决定着温室中农作物的产量和质量。
温室测控系统一般包括三个模块:环境信息采集模块、数据处理模块和执行模块。在目前的测控系统中,环境因子的采集主要包括温度、湿度、CO2浓度、光照强度、土壤湿度等。
1温室环境测控在国内外的发展
自二十世纪七十年代温室诞生以来,各国对测控技术的研究越来越多,也越来越深入,逐步向着网络化、智能化、综合化的方向发展[2]
1.1国外温室技术发展概况
美国是最早发明计算机的国家,也是将计算机应用于温室控制和管理最早、最多的国家之一。美国开发的温室计算机控制与管理系统可以根据温室作物的特点和要求,对温室内光照、温度、水、气、化肥等诸多因子进行自动调控,还可利用温差管理技术实现对花卉、果蔬等产品的开花和成熟期进行调节及控制。
在日本,作为设施农业主要内容的设施园艺建设相当发达,比如塑料温室和其它人工栽培设施达到普遍应用,设施栽培面积位居世界前列,蔬菜、花卉、水果等普遍实行设施温室生产,并针对种苗生产设施的高温、多湿等不良环境进行了若干设施项目的研究[3],主要有设施内播种装置、苗接触刺激装置、苗灌水装置和遮光装置的开闭装置、缺苗不良苗的检测及去除和补栽装置、CO2施肥装置等方面的自动化研究[4]。
2002年,英国伦敦大学农学院利用计算机遥控技术,可以观测50km以外温室内的温度、湿度等环境状况并远程控制。另外针对CO2浓度对作物的影响这一点,温室中通常安装通风机,搅动空气使温室中的CO2浓度一致[5]。
荷兰园艺温室发展较早,由于地处高纬度地区,日照短,全年平均气温较低等不利于作物生长的气候因素,因此集中较大力量发展经济价值高的鲜花和蔬菜,大规模地发展玻璃温室和配套的工程设施并且全部采用计算机控制,大大提高了作物的产出及品质要求。
现今随着科技的不断发展,国外温室业正致力于高科技的广泛应用。遥测技术、网络技术、控制局域网已逐渐应用于温室的管理与控制中,近几年各国温度控制技术提出建立温室行业标准并朝着网络化,大规模,无人化的方向发展[6]。
1.2国内温室技术发展概况
国内的计算机应用开始于70年代中期,当时主要用于数据的统计分析和计算。自70年代末起,我国陆续从美国、日本、荷兰等国引进了许多先进的现代化温室技术,在借鉴及学习发达国家高科技温室技术的基础上,我国农业科研工作人员进行了温室内部温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因子控制技术的综合研究,在边学习边发展的道路上我国温室技术也有了长足的进步。
早期温室技术引进是1987年中国农业科学院引进了FELIXC 512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[7]。到了90年代初期,计算机开始用于温室的管理和控制领域。
2000年,金钰研究了工业控制机IPC在自动化温室控制中的应用[8]。该研究是以工业控制机为核心采集环境信息,控制外围设施执行控制。实现了温室的封闭环境控制,但该系统布线复杂,维护困难且成本过高。
2005年,杜辉等研究了基于蓝牙技术的分布式温室监控系统[9]。该系统将蓝牙技术和现场总线技术相结合运用于温室群的监控,提高了系统的可靠性、降低了数据传输过程中干扰。但由于蓝牙技术本身的不成熟,与其他技术相结合以后会导致系统的紊乱,难以调控,顾该系统的实际应用仍需要深入研究。
2007年,唐娟等研究了基于新型AVR单片机的温室测控系统[10]。该系统把个体生产和规模化生产相结合,在单个温室大棚生产实现智能自动化的基础上实现连栋温室大棚的规模化生产。
2008年,周茂雷,郭康权研究出了基于ARM7微处理器的温室控制器系统[11]。该系统能通过AD算法实现温室各路模拟量、开关量实时动态采集,将采集到的数据经处理后定时保存并送出控制量。
2 温室技术新型发展
现代化农业设施技术得到了极大的发展,利用不同的先进科技创造了利于作物生长的温室环境,下面讲述了五种新型温室技术。
2.1无线电监控系统
随着生产规模的不断扩大,大棚数量的增多,有线监测系统布线复杂、维护困难、不能任意增加节点等缺点就暴露出来了. 随着电子技术的发展,出现了一体化的无线收发芯片nRF905,该芯片体积小巧,外围只需添加少量几元件即可工作,而且编程简单,可实现信息的无线传输, 以上位机为信息处理终端,构成了温室大棚环境参数监控系统, 该系统具有无需布线、可以任意增减采集点、结构简单、功耗低及组网方便等特点,因而具有较高的实用价值[12]
2.2 GPRS技术的应用
GPRS (General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称,是一种基于GSM (Global System for Mobile Communications)系统的无线分组交换技术。同一无线信道又可以由多个用户共享,只有当某个用户需要发送或接收数据的时候才会占用信道资源,从而有效地利用了信道资源。监控中心服务器通过GPRS 可以在移动状态下使用各种采集到的信息数据, 在移动通信服务商提供的GPRS业务平台上构建温室大棚环境监控信息数据传输系统, 实现智能化温室控制信息采集点的无线数据传输,监控系统同时可以实现资料、指令的.反向传输,以达到远程控制的目[13]。的温室大棚环境监控中心也可以通过服务器来浏览各个温室大棚的作物生长状况。
2.3 基于CAN和Profibus总线的温室分布式监控系统
CAN(controller area network)总线是一种分布式实时控制系统的串行通信局域网[14-15],其信号传输采用短帧结构,具有传输时间短、受干扰的概率低、实时性强、性能好和可靠性高等优点,广泛应用于各种控制系统中的检测和执行机构之间的数据通信。
Profibus总线的温湿度分布式测控系统也和CAN总线的功能差不多。在现有的各种现场总线中, Profi2bus 总线占有很大的市场份额, 并提供了DP、PA3和FMS三种协议类型。
2.4 虚拟仪器的应用
温室大棚测量系统的发展经过了模拟仪器、分立元件仪器、数字化仪器和智能化仪器,到现在发展到了虚拟仪器。虚拟仪器以计算机为核心组成的虚拟仪器平台,可以通过不同的虚拟仪器软件实现多种测试功能,能由虚拟仪器代替部分传统的仪器硬件,并利用虚拟仪器强大的数据采集和数据分析功能,进行各种信息的处理,然后将结果送出显示或控制调节机构,调节大棚的环境参数[16]。
2.5 远程温室大棚控制系统
为实现农民对大棚的简捷控制,实现农民增产增收,远程温室大棚控制系统显然是一项值得研究和推广的工程。该系统实时要求很高, 传输距离较远, 对稳定性以及抗干扰性的要求也很高, CC2Link造价低廉, 能满足现场环境的通讯要求而成为主要的新型现场通讯方式,另外以太网实时、高速且传输距离较远, 而成为主流的远程通讯方式。两者相结合便实现了温室大棚远程控制网[17]。
3 影响作物生长的各项因素及处理办法
作物的生长发育,一方面取决于作物本身的遗传特性,另一方面取决于外界环境条件。在生产上,则要通过优良的栽培技术及创造适宜的环境条件来控制生长和发育。
影响作物生长发育的主要环境条件包括:温度(空气温度及土壤温度)、光照(光的强度和光周期)、水分(空气湿度和土壤湿度)、土壤(土壤肥力及土壤溶液的反应)、空气(大气及土壤中空气的特性,CO2的含量,有毒气体的含量)、生物条件(土壤微生物及病虫害)等。下面就温度、湿度、光照、CO2浓度这四方面进行具体的论述。
3.1 温度
作物的生长发育环境中以温度最为敏感,也是最重要的。自然环境下,温度在时间上随
四级变化而周期变化,在空间上随纬度和海拔的升高而降低。
另外在室内的话,由于作物的茂密生长会使得温度的空间变得比较复杂,实际上温度的空间分布受室外气候因子、室内调控方式、植物群体结构的综合影响,空气温度不论在水平方向还是在垂直方向往往都不均匀。
处理办法:
目前温室的温度调控主要包括增温、保温、降温[18]。加温有热风采暖系统、热水采暖系统、土壤加温三种形式;保温包括减少贯流放热和通风换气量、增大保温比、增大地表热流量;降温最简单的途径是通风.
3.2 湿度
适宜的空气湿度和土壤湿度是温室内作物健康生长的重要条件。根据研究发现,除了阴雨天以外,室内午后过低的空气湿度会导致作物发生光合作用的午休现象。
一般情况下,作物适宜的相对湿度是60%~80%。所以温室内空气相对湿度的大小直接影响作物的光合作用,影响作物生产的质量;另外,空气湿度过大,作物植株也易于生病。
土壤湿度对植物的影响也很大,若温室内排水不良,灌水不当,土壤渗水性不好,造成土壤水分过剩,使土壤中的氧气减少,植物根部呼吸的水分减少,从而影响植物的水分代谢,阻滞植物的生长或者发生根部腐烂的情况[19]。
处理办法:
除湿的方法有通风换气、加温除湿、覆盖地膜、使用除湿机、除湿型热交换通风装置。 加湿的方法包括喷雾加湿、湿帘加湿、温室内顶部安装喷雾系统[20]。这几种方法除了有加湿功能还可以达到降温的功效.
3.3 光照强度
光照是作物生长发育的关键条件之一。没有光照,就谈不上植物的生长,光照不足,势必影响植物的生长发育。
光照的强度直接影响到作物光合作用的强度。与室外相比较,室内光明显的差异表现在数量减少,光质改变及光分布不均匀等三个方面,从而形成独特的温室光环境[21]。
处理办法:人工调节大棚外部设施的方法来改变温室内的光照强度
呵呵 这个来不了
一辈子可能就这一次了 自己试着写写或许也不错 没有你想象的那么难的
你是要园林方面的吧,园路是打错字了吧。@_@
关于规范园林设计行业的思考
关于规范园林设计行业的思考
摘 要:主要阐述了园林设计行业现状,园林设计师的培育、执业制度和管理组织,行业法规完善五方面的想法与建议。
关键字:风景园林;园林行业体系;综述
一、行业现状
现代意义的园林(landscape architecture)学科从19世纪50年代发展到今天已经有了更广泛的意义和要求,是艺术和科学的综合体,涉及了建筑、植物、生态、艺术、旅游、环保、地质、地貌、社会经济发展等等方面,需要设计者掌握和具有各个方面的综合素质。园林设计是非常严肃的专业工作,一个不专业、不符合规范、不合理的设计方案足以造成重大的生态环境的破坏。
由于目前我国园林设计市场的不规范性导致了设计者、设计单位良莠不齐的现象。首先很多的非专业的、无经验的、职业素质不高的设计者充斥着设计队伍。其次我国实行设计单位资质分级制,不同资质单位的专业人员配置,场地、硬件设备要求,工作的范围都有严格的规定。但是市场经济体制下各种专业人员的流动性很大,资质的高低或有无资质都不能准确地反映设计单位的工作能力。
由于这种不规范性导致设计市场的不平衡的竞争。设计单位之间经常以降低设计费率来拿到设计业务,本来设计费率已经取了国家规定费率的下限,这种不正常的竞争更使得设计单位雪上加霜,不堪重负。再加之业主经常要求设计任务在很短的时间内完成,使得设计单位、设计师不能够投入精力进行设计项目前期的充分论证,后期的施工现场指导,最终导致项目进度缓慢甚至破坏自然环境。
不平衡的竞争直接的受害者是中型的设计单位特别是无资质的新兴设计单位。因为大型的设计单位都是改革开放之前已经成立的国有单位,拥有很高的资质,在业主动辄追求高资质、境外设计师的情况下,占尽优势。但是这些单位毕竟是少数,数量上完全不能满足现今我国日益扩大的园林设计市场的要求,以及设计理论的创新。
由于园林设计规范、制度的不完善,使得设计单位在方案与业主单位发生分歧时,常为了单位的生存和设计资金按合同规定比较准时的回笼,难以坚持自己的正确意见,有时甚至变成了业主单位的制图员。同时由于设计单位不能有效的对施工材料、园林小品、灯具、苗木等园林产品的使用和项目竣工验收发表意见,常常使得很多不符合设计要求的产品进入施工中,影响了设计的最终效果。
在园林设计日益对自然环境、城市环境、生态系统产生重大影响的今天,规范园林设计行业已经成为亟待解决的问题。规范园林设计行业笔者认为主要包括园林师的培育、执业认证、管理,设计法规完善等四个方面。
二、园林设计师的培育
现在从事园林设计的设计师专业背景复杂,如:建筑、室内设计、环境艺术、艺术园林、园林建筑、园艺等等。在园林设计行业形成初期这样的现象比较合理。如:奥姆斯特德(Olmsted, Frederick Law, SR.)是作家、自然资源保护论者,安德鲁·杰克逊·唐宁(Downing, Andrew Jackson)是园艺师,哈兰·巴塞洛缪(Bartholomew, Harland)是规划师、市政工程师,西尔维斯特·巴克斯特(Baxter, Sylvester)是记者、活动家等等。但是在园林行业发展已经比较成熟的今天,我们更需要的是经过严格园林专业培育的职业园林师,我们的培育方式、内容等也亟需进行规范和改革。
2.1 学科的规范
目前我国的园林专业在不同学校名称也不统一,有环境艺术、艺术园林、景观建筑、园艺、园林、风景园林、造园学、风景建筑、景园建筑、园林建筑等,甚至“造园林建筑艺术”等等,五花八门令人困惑。课程的设置也不相同,但毕业后都从事园林设计行业,这样不利于我国园林学科和环境建设的发展。其实教育部普通高等学校本科专业目录(1998)已经有明确的说明,园林(090401)属于环境生态类(0904),农学(09)学科门类。全国自然科学名词审定委员会(1985)林学名词审定委员会1989年颁布的《林学名词》(1989)的行业规范也有了园林这一明确的规定。我们的各个高等院校应该规范的使用本科专业名称。
但是在进一步的深化研究教育的《授予博士、硕士学位和培养研究生的学科、专业目录(1997)》上园林专业却不是作为一个完整独立的学科而存在的。在这份目录上与园林有关的仅有一个专业和一个方向,即:园林植物与观赏园艺(090706)属于林学类(0907)农学学科门类(09),081303城市规划与设计(含风景园林规划与设计)。这与园林在现代社会经济环境中起到的作用和需要是完全不对等的。对此我们应该及时转变观念,规范园林学科使其成为一个完整的与建筑学,城市规划形成三足鼎立,缺一不可,相互无法替代的学科专业。规划师过于注重系统和规限,建筑师又过于注重个人创造以及争取规限内的自由,园林师将以其全方位的理论与实践能力消除空间的假定和不确定因素,推动多领域的合作。
虽然我们的现代园林行业起步比较晚,有着“国情”的限制因素,但这不应该成为改变的因素。我们的东方近邻已经做出榜样,走在了前列。日本在造园方面传承中国古典园林历史悠久,但是自1964年开始,其建筑学、城市规划和园林设计有了全面的发展。到1985年已经一跃成为此项研究的东方强国,开始输出自己的专业理论和技术,建筑学、城市规划和园林设计专业事务所发展到150家,从业技术人员达两千多名(1985年统计)。
2.2 学制的完善
园林设计是专业性很强的综合体,需要经过严格的全面地专业学习。但是目前我国园林专业的学制和在校学习时间都不符合园林设计专业的要求。我国园林专业实行4年本科学制,一年级大概10月开学,四年级六月毕业,共计44月,期间约有5个月假期,理论上学生学习时间有39个月,约三年零三个月。但是实际上在我国是从二年级才真正开始专业课程的,四年级上半期结束课程,春节不到学生已经在为找工作而奔波了,实际上课时间只有23个月,不足两年。我们就不必说3年学制的园林大专生了,这么短的时间是根本不够的。笔者建议采用5年学制,并且保证专业学习的实际时间,才能切实的培养出比较合格初级园林师。
2.3 教学方式的改革
目前我国的园林专业教学方式采用课堂的分科理论教育和实习的综合实践教育。由于资金的不足,一般只有2~3次实习,每次约半月时间,基本上是到一些风景区和环境比较好的城市如:上海、杭州、苏州、广州、深圳等去观摩,在教学体系中占比重较小。
对于园林这样实践性和综合性都很强的专业,这不到10%实习时间实在是微不足道,并且效果也并不明显。另外到企业去实践也不太现实。首先在有限的时间内不能在企业中学到比较综合的、全面的知识,因为企业的业务不能够保证在这段时间内是综合的;其次很多企业只是让实习的学生进行初级的描图工作,很难了解和掌握设计的全过程。
因此笔者建议采用5年学制,拿出30%~40%的时间进行大量的案例教学。这样才能让学生知道不同地形特点、不同气候区域、不同地域文化的园林项目方案的产生过程、实施效果、产生的社会影响等等。
2.4 专业设置的认证
以前基本上只有国家林业部部属的几所高校设立了园林专业,基本上是1~2班,每班30人左右。目前由于园林行业属于朝阳产业,毕业生很好找工作,园林专业也像雨后春笋似的,几乎每一个大一些的院校都设置了园林专业。每年的在校生和毕业生多了很多倍,但是教师的人数并没有随之增长,很多学校教师严重不足,很多毕业一二年的学生任教。这样的情况对于园林设计行业的素质是极大的考验。
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