• 2、国内
国内农业计算机的应用开始于 70 年代中期， 到80年代初期开始研究计算机应用于温室环境 的控制管理。进入90年代随着国外现代化温室 设备不断引进以及温室计算机应用水平的提高， 特别是现代化信息技术的飞速发展，也为设施 农业提供了前所未有的发展动力。但总体来说， 国内温室作物模型的研究方面尚处于前期准备 阶段或起步阶段。
• 荷兰 的作物生长模拟模型特点是强调作物的共性，只 要输入所需要的统一参数和数据，模型可适合于大多 数作物。这就决定于模型 在应用于评价农业生态系统 生产力和农场决策方面的研究工作较深入 。但模型对 播种密度，光合产物在各器官分配受光温水影响，库 和源间的关系和根系生长及其对养分和水分吸收机理 考虑较粗。 • 美国建立的作物生长模型，深入考虑作物共同生长机 理，还强调各种作物的特点，建立不同作物生长模拟 模型。 主要目的是研究作物生长生物化学过程和环境 的关系及解决作物栽培和管理中的一些实际问题 ，为 作物生长管理和决策提供依据。
1. 基于现场总线技术的 计算机分布式控制系统
现场总线计算机分布式控制系统示意图
国内首创的新一代网络集成式全分布温室控制系统 系统特点
①现场控制设备具有通信的功能，具有设备之间互可操作性， 便于构成底层控制网络；
②通信标准公开一致，使系统具备良好的开放性；
③功能块与结构规范化，使相同功能设备间具有互换性； ④控制功能下放到现场，系统结构具备良好的机动灵活性； ⑤用一对双绞线可挂接多个控制设备，节省安装和维护费用； ⑥采用数字传输监控信息，大大提高了系统的可靠性；
三、现状与问题
• 相当一部分温室、尤其是大型连栋温室生产效益低。 • 生产能耗大、成本高。 • 温室环境调控能力和调控水平、生产管理水平低，仍主要是 依据管理者个人经验和主观感觉进行决策的粗放式管理。 • 温室环境调控与生产管理设施未完善配套。 • 温室是一个复杂的系统，室内环境受外界自然条件、结构和 环境调控设施等因素影响；而温室栽培植物的生长和产量、 品质是环境、水肥和生产管理等多因素综合作用的结果。因 此，温室环境的合理调控和生产高效管理是一项复杂的工作， 只有依靠有效的调控管理设施，采用现代计算机信息技术， 实行智能化调控，才可以达到理想的效果。
2
研究意义
科学价值
•
通过作物模型的建立和模拟分析，研究作 物生产系统的内部结构、要素之间的相互关系、 系统整体的机理和功能等，从中发现新的规律和 知识，为优化管理决策提供科学依据。
•
经济意义
完善的模型可以不同成度地代替物理试验， 田间需要几个月甚至若干年才能完成的试验， 用计算机模拟只需要几分钟或几十分钟即可完 成。它具有周期短、易于调控、不受人为因素 和客观条件制约等特点，节省大量人力财产， 加快了研究周期
温室作物生长模拟模型的 研究与应用
一、作物生长模拟模型的概念与研究意义
1
概念
• 所谓模型是指对现实系统经过简化的或抽象的表示。 • 所谓模拟是指通过数学方法研究系统的结构、功能和相关 行为。 • 作物生长模拟模型用以定量和动态地描述作物生长、发育 和产量形成过程及其对环境的反应。 • 该模型综合了作物牛理、生态、气象、土壤、水肥、农学 等学科的研究成果，采用系统分析方法和计算机模拟技术， 对作物生长发育过程及其与环境和技术的动态关系进行定 量描述和预测。核心是对整个作物生产系统知识的综合和 对生理生态过程及其相互关系的量化。
国际上大致在70年代末80年代开始进行温室作 物模拟研究，较大田作物晚10年左右。研究集 中在番茄、黄瓜等，也包括一些花卉。
如有代表性的模型有 TOMGRO(Tomato Growth Simulation Model)，这是关于温室番茄生长的 动态模型， 另一个是 HORTISIM(Horticultural Simulator)， 意思园艺模拟器。
图像监视分析模块
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可自动水平扫描和水平、垂直步进 可实现图像的拉近、退远 定时、定点自动采集作物图像并保存 分析图像、计算作物形态参数
2. 温室环境监测专用传感器的研制
①土壤(基质)水分传感器 • 利用驻波率原理， 国际首创 • 测量精度高(含水量 0～50％VOL时， 精度为±3％VOL) • 可靠性好
除此之外，通过模型的应用指导生产中的 管理决策，设施工程设计。
二、国内外研究与应用现状
• 1、国际
上世纪自60年代以来，随着农业计算机技术的应 用普及，开展作物模拟的研究逐步兴起。以荷兰、美 国为代表，在作物计算机模拟技术方面得到很大发展， 建立了不少作物模拟模型。较有代表性的如 荷兰的ELECROS模型——作物碳素平衡模拟模型、 MCAROS模型——全年作物生长模型， 美国的CERES(Crop-Environment Resource Synthesis) 模型——作物-环境资源综合系统、 COMAX-GOSSYMCotton Management Expert system-Gossypium Simulation Model)模型——棉花 专家管理计算机模拟系统模型 。
• 较多温室环境监测与控制系统硬件与软件依赖国外进口。
四、研究成果
1. 基于现场总线技术的计算机分布式控制系统 2. 温室环境监测专用传感器的研制 3. 温室栽培作物生长模型仿真系统 4. 温室环境综合模拟、分析预测模型 5. 温室智能化监测与管理总系统软件 6. 灌溉施肥过滤一体化机 7. 温室水肥信息采集与灌溉施肥自动控制系统 8. 温室作物栽培管理专家决策支持系统
⑦系统集成灵活，便于推广，便于扩展和升级。
上位机
电器控制柜
测控模块
温 室 智 能 控 制 器
特点： • 采用485总线与测控模块联接，便于扩展 • 具有实时采集、存储、控制控能 • 可脱离上位机独立工作 • 便于实现温室的集群控制 • 具有自主知识产权，填补国内物的图像 • 可进行自动水平扫描和水平、垂直步进 • 可实现图像的拉近、退远 • 定时、定点自动采集作物图像并保存