未來設(shè)施農(nóng)業(yè)展望

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來世界各地設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，正向高科技化、智能化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。面對(duì)這種新形勢(shì)，本文分析了國內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，并結(jié)合實(shí)際情況，提出了大力推進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)的思路。然后介紹國內(nèi)外先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)，包括人工智能技術(shù)、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)，以及建立設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室作物生長模型，并對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的未來發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)。

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，高新技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用人工智能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)作物生長的實(shí)時(shí)監(jiān)控。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是基于人工智能開發(fā)出來的一種應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，它能模擬農(nóng)業(yè)專家水平的領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)作物生長發(fā)育中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行指導(dǎo)、分析和判斷，然后做出相應(yīng)的措施。而物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)出來的，它把物體與互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合起來，在網(wǎng)絡(luò)上建立一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理，并通過操作終端，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：

設(shè)施農(nóng)業(yè)、人工智能、溫室作物生長模型、專家系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)

正文：

一、溫室作物生長模型

作物生長模型是指基于作物生理過程理論，對(duì)作物的'生長發(fā)育、產(chǎn)量以及形成過程進(jìn)行數(shù)學(xué)公式化的動(dòng)態(tài)模擬，并通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)這種模擬的一種用來預(yù)測(cè)作物生長、發(fā)育以及產(chǎn)量的模擬系統(tǒng)。溫室作物與大田糧食作物外形上有較大差異，但發(fā)育機(jī)理上無本質(zhì)區(qū)別。因此，可以說溫室作物模型研究是整個(gè)作物模型研究領(lǐng)域一個(gè)組成部分，而且由于其作物生長環(huán)境的可控性，使其在作物模型研究領(lǐng)域具有重要的地位。

一個(gè)理論完善且具有應(yīng)用價(jià)值的作物模型，應(yīng)包括有作物的光合作用、水分與營養(yǎng)平衡、形態(tài)發(fā)育、干物質(zhì)積累與分配等模塊。如果集成智能控制中模糊控制、專家控制、作物生長模型、預(yù)測(cè)控制技術(shù)和優(yōu)化算法，在高產(chǎn)出、高質(zhì)量、生長周期短及產(chǎn)出與投入比大的約束條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的智能控制。采用作物生長模型、環(huán)境預(yù)測(cè)模型和專家系統(tǒng)相結(jié)合的方法，把該技術(shù)嵌入到自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以達(dá)到對(duì)作物環(huán)境的最佳控制。這種方法充分利用了作物生長的機(jī)理模型和預(yù)測(cè)學(xué)方法，又利用了農(nóng)學(xué)專家的經(jīng)驗(yàn)，與目前的環(huán)境控制方法相比具有跨越式的進(jìn)步。

二、物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是將所有物品通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別裝置、基于光聲電磁的傳感器、3S技術(shù)、激光掃描器等各類裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、融合、處理，并通過操作終端，實(shí)現(xiàn)智能

化識(shí)別和管理。 通過在溫室內(nèi)布置光照、溫度、濕度等無線傳感器、攝像頭和控制器，使政府農(nóng)業(yè)部門管理者、農(nóng)技專家、農(nóng)戶實(shí)時(shí)查看到棚內(nèi)的溫度、濕度等信息，可以隨時(shí)隨地通過手機(jī)或電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制澆灌和開關(guān)卷簾等設(shè)備。

每個(gè)農(nóng)業(yè)設(shè)施（如溫室大棚）中可根據(jù)需要部署各類型的傳感器，如地表溫濕度傳感器、空氣溫濕度傳感器、光線傳感器、土壤成分傳感器、CO2 傳感器等。每個(gè)農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)一個(gè)控制中心，控制中心將各種傳感器所采集的數(shù)據(jù)匯總后通過GPRS上傳到應(yīng)用服務(wù)中心。應(yīng)用服務(wù)中心通過對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、分析、運(yùn)算并依靠中心平臺(tái)上構(gòu)建的各類型應(yīng)用服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，給出相應(yīng)的操作建議。設(shè)施農(nóng)業(yè)的管理人員和操作人員可遠(yuǎn)程通過互聯(lián)網(wǎng)或GPRS使用計(jì)算機(jī)終端或手機(jī)從應(yīng)用中心獲取各種數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)，并通過設(shè)施內(nèi)的各種智能控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)施進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和調(diào)整，根據(jù)參數(shù)變化適時(shí)調(diào)控諸如灌溉系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施，確保農(nóng)作物有最好的生長環(huán)境，以提高產(chǎn)量、保證質(zhì)量。

三、農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已涉及到診斷、預(yù)測(cè)、咨詢、控制等方面。例如，應(yīng)用在作物栽培管理、設(shè)施園藝管理、森林防火管理、畜禽管理、植物保護(hù)、育種、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)決策等多方面。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)是應(yīng)用人工智能技術(shù)，根據(jù)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的專家知識(shí)、技術(shù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型，模擬農(nóng)業(yè)專家就復(fù)雜的農(nóng)業(yè)問題進(jìn)行啟發(fā)式推理、判斷以及決策的智能型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

設(shè)施農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程智能專家系統(tǒng)通過對(duì)農(nóng)作物生長現(xiàn)場(chǎng)的空氣溫度、濕度和土壤的溫度、濕度等數(shù)據(jù)采集，讓農(nóng)業(yè)設(shè)施人員、農(nóng)業(yè)專家實(shí)時(shí)掌握農(nóng)作物的現(xiàn)場(chǎng)生長環(huán)境，并結(jié)合農(nóng)作物不同生長周期（如開花期、結(jié)果期）、不同的季節(jié)對(duì)溫度、濕度的要求，進(jìn)行人為干預(yù)和專家指導(dǎo)，以保證農(nóng)作物有一個(gè)合適的生長環(huán)境，根據(jù)系統(tǒng)提供的分析功能，并結(jié)合作物的病蟲害模版，預(yù)防病蟲害的發(fā)生。

隨著農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)輔助決策技術(shù)—數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、專家系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)（MIS）、決策支持系統(tǒng)以及3S（遙感系統(tǒng)RS、地理信息系統(tǒng)GIS 和全球定位系統(tǒng)GPS）等單項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的日漸成熟，專家系統(tǒng)與各項(xiàng)信息技術(shù)的組合與集成成為專家系統(tǒng)的總發(fā)展趨勢(shì)。

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)不僅強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，而且要重視在已有專家系統(tǒng)模板上進(jìn)行二次及多次的開發(fā)，使得用戶可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況創(chuàng)建適合自己的知識(shí)庫和模型庫，擴(kuò)大專家系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是推廣農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)、指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐的有效手段之一。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，基于瀏覽器/服務(wù)器（B/S）網(wǎng)絡(luò)模式的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)必將成為其發(fā)展的趨勢(shì)。隨著Windows 圖形界面技術(shù)的成熟以及可視化編程語言的不斷進(jìn)步，農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的界面友好程度將有質(zhì)的飛躍。多媒體技術(shù)的應(yīng)用，將使得農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)更加生動(dòng)、直觀，更易于用戶操作和使用。

建設(shè)農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)將成為加快農(nóng)業(yè)科技知識(shí)和農(nóng)業(yè)信息傳播的重要手段，成為促進(jìn)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的積極動(dòng)力，而不斷

問世的具有強(qiáng)大功能和通用性的、新的中西文兼容的專家系統(tǒng)開發(fā)工具，則為專家系統(tǒng)的快速研究開發(fā)打下了基礎(chǔ)�？梢灶A(yù)料，一個(gè)以農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)為重要手段的智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)將在我國迅速發(fā)展，并將成為我國21世紀(jì)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容。將作物模擬模型、作物栽培優(yōu)化模型、農(nóng)業(yè)專家知識(shí)相結(jié)合開發(fā)綜合性功能強(qiáng)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，是農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)研制開發(fā)的重要方向。

農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的發(fā)展將朝著數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)化及時(shí)效性高、實(shí)用性強(qiáng)的方向發(fā)展，智能化程度將不斷提升。知識(shí)獲取手段實(shí)現(xiàn)多樣化，知識(shí)存儲(chǔ)方式也將不斷改進(jìn)。今后農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)將以“3S” 技術(shù)為核心、新的技術(shù)體系為支持，也可將系統(tǒng)模擬、決策支持系統(tǒng)等技術(shù)相結(jié)合， 這些集成技術(shù)可以更有效地研究氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響、土地評(píng)價(jià)以及農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)等問題，大大提升農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)的智能化程度。

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