1 绪论
1.1本课题研究背景
根据我国第二次农业普查的数据显示，截止到2008年，我国农业所培养的蔬菜面积81千公顷\在这一个大基数的培养面积中，大棚的面积465千公顷，寿光、青州一带大多数是这样的大棚\另外，中小棚建筑面积231千公顷\在蔬菜供应方面，大小棚和蔬菜所种植的蔬菜723千公顷，占全国全部蔬菜种植总面积的4.3%\种植的水果和园艺苗木184公顷，占全国果园总面积的1.80/0\农业的生态建设和设施建设为主导的高科技农业发展，大大的促进了农产品的质量的提高，也促进了数量的快速增长。
对于蔬菜大棚来说，温度、湿度、光照度是衡量蔬菜大棚的三项重要指标，它直接影响到栽培作物的生长和产量，蔬菜的生长都是在一定的环境中进行的，其在生长过程中受到环境中各种因素的影响，其中对蔬菜生长影响最大的是环境中的温湿度及光照度。环境中昼夜的温湿度、光照度变化大，其对蔬菜生长极为不利。因此必须对环境的温度和湿度进行监测和控制，使其适合蔬菜的生长，来提高其产量和质量。但传统的人工的测试方法费时费力、效率低，且测试的误差大，随机性大。因此，研究一种低廉、使用方便且测量准确的检测装置是非常有必要的，本课题就是以太原市为背景，以番茄为研究对象设计的一款智能数据采集系统。
1.2 国内外现状
1.2.1 国内外总体发展状况
从国内外蔬菜大棚控制技术的发展状况来看，控制技术大致经历三个发展阶段 ：手动控制，自动化控制，智能化控制。
（1）手动控制
这是在温室大棚技术发展初期所采取的控制手段，其时并没有真正意义上的控制系统及执行机构。种植者既是温室大棚环境的传感器，北京利康搬家公司又是对作物进行管理的执行机构，他们是环境控制的核心。通过对温室大棚
内外的气候状况和对作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节温室大棚内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生长状况的反应是最直接、最迅速且是最有效的，它符合传统农业的生产规律。但这种控制方式的劳动生产率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求较高。 （2）自动控制
这种控制系统需要种植者输入温室作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定温室大棚环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的温室控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变温室大棚环境设定目标值，可以自动地进行环境气候调节，但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时做出反应利康搬家公司电话，难以介入作物生长的内在规律。目前我国绝大部分自主开发的大型现代化温室大棚及引进的国外设备都属于这种控制方式。 （3）智能化控制
这是在温室大棚自动控制技术和生产实践的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同作物生长的专家控制系统技术。温室大棚控制技术沿着手动、自动、智能化控制的发展进程，网站优化向着越来越先进、功能越来越完备的方向发展。由此可见，温室大棚环境控制朝着基于作物生长模型、温室大棚综合环境因子分析模型和农业专家系统的信息自动采集及智能控制趋势发展。
1.2.2 国外现状
世界发达国家如荷兰、美国、以色列等大力发展集约化的蔬菜大棚产业，蔬菜大棚内温度、光照、水、气、肥实现了计算机调控，从品种选择、栽培管理到采收包装形成了一整套完整的规范化技术体系。
美国是最早发明计算机的国家，也是将计算机应用于蔬菜大棚控制和管理最早、最多的国家之一。美国有发达的设施栽培技术，综合环境控制技术水平非常高。环境控制计算机主要用来对蔬菜大棚环境进行监测和控制。以蔬菜大棚为例，蔬菜大棚内监控项目包括室内温度、湿度、相对空气湿度、通窗状况、
泵的工作状况、CO2浓度；大棚外监控项目包括大气温度、太阳辐射强度、风向风速、相对湿度等。蔬菜大棚数据采集系统的应用给种植者带来了一定的经济效益，提高了决策水平，减轻了技术管理工作量，同时也为种植带来了很大方便。
以园艺业著称的荷兰从20世纪80年代以来就开始全面开发蔬菜大棚计算 机自动控制系统，并不断地开发模拟控制软件。目前，荷兰自动化智能玻璃蔬菜大棚制造水平处于世界先进水平，荷兰开发的蔬菜大棚计算机控制系统是通过人机交互界面进行参数设置和必要的信息显示，可绘制出设定参数曲线、修正值曲线以及测量的数据曲线，可以从数据库内调出设定的时间段内参数以便于必要的数据查询，并能直接对计算机串行口进行操作，完成上位机与下位机之间的通信。上位机软件集参数设置、信息显示、控制等功能于一体，同时还能够很好地完成蔬菜灌溉和气候的控制和管理。
此外，国外蔬菜大棚业正致力于向高科技方向发展。遥测技术、网络技术、控制局域网已逐渐应用于蔬菜大棚的管理与控制中。控制要求能在远离蔬菜大棚的计算机控制室就能完成，即远程控制。另外该网络还连接有几个通讯平台，用户可以在遥远的地方通过形象、直观的图形化界面与这种分布式的控制系统对话，就像在现场操作一样，给人以身临其境之感。
国外对蔬菜大棚环境控制技术研究较早，始于20世纪70年代。蔬菜大棚先是采用模拟式的组合仪表，采集现场信息并进行指示、记录和控制。80年代末出现了遍布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统。现在世界各国的蔬菜控制技术发展很快，一些国家在落实自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展。
1.2.3 国内现状
我国农业计算机的应用开始于20世纪70年代，80年代开始应用于蔬菜控制与管理领域。20世纪90年代初期，中国农业科学院农业气象研究所和作物花卉研究所，研制开发了蔬菜大棚控制与管理系统，并开发了基于Windows操作系统的控制软件；90年代中后期，江苏理工大学毛罕平等人研制开发了蔬菜大棚软硬件控制系统，能对温度、光照、CO2 、湿度等进行综合控制，是目前国产化蔬菜大棚计算机控制系统较为典型的研究成果。在此期间，中国科学院石家庄现代化研究所、中国农业大学、中国科学院上海蔬菜生理研究所等单位
也都侧重不同领域，研究蔬菜大棚设施的计算机控制与管理技术。“九五”期间，国家科技攻关项目和国家自然科学基金均首次增设了工厂化农业(设施农业)研究项目，并且在项目中加大了计算机应用研究的力度，其中“九五”国家重大 科技产业工程“工厂化高效农业示范工程”中，直接设置了“智能型连栋塑料蔬菜结构及调控设施的优化设计及实施”的专题。
20世纪90年代末，河北职业技术师范学院的闫忠文研制了大棚温湿度测量系统，能对大棚内的温湿度进行实时测量与控制。中科院合肥智能机械研究所研制了“农业专家系统开发环境—DET系列软件”和智能蔬菜自动控制系统，能够有效地提高作物产量、缩短生长期、减小人工操作的盲目性。北京农业大学研制成功“WJG-1”蔬菜大棚环境监控计算机管理系统，采用了分布式控制系统。河南省农科院自动化控制中心研制了“GCS—I型智能化蔬菜大棚自动控制系统”，采用上位机加PLC的集散式控制方法，软件采用智能化模糊算法。中国农业大学设计研制的“山东省济宁大型育苗蔬菜大棚计算机分布式控制系统”，实现了计算机分布式控制。
1.2.4 我国蔬菜大棚存在的问题
(1)科技含量和总体发展水平较低。我国设施栽培起步晚、基础差，没有将其作为整体工程问题研究。从设施装备到栽培技术的生产管理不配套，生产不规范，难以形成大规模商品生产。
(2)我国现有的蔬菜控制系统仍以控制一个蔬菜为主，没有基于蔬菜群的控制系统。这样降低了生产管理的效率。
(3)蔬菜测控系统的通信仍然采用有线方式。我国蔬菜测控系统的通信主要有485总线以及CAN总线等有线方式。这些有线通信方式不仅使得蔬菜内的信号线和动力线错综复杂，而且导致系统的可靠性降低，安装维护工作量变大，同时也不利于农业机器人等移动设备的作业，难以达到蔬菜生产的“工厂化农业”水平。
(4)缺少基于农业专家知识的上位机管理系统。我国目前的蔬菜控制系统中，一些上位机只限于存储采集的历史数据，没有根据农业专家知识的实时控制管理系统。
(5) 设施水平低，抵御自然灾害的能力差。我国目前部分蔬菜的建筑材料主要是钢材和玻璃。但没有形成国家统一的标准和工厂系列的产品，且应用率
