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温室环境测控系统的适用性研究与实现

张潜  
【摘要】: 温室是以采光覆盖材料作为全部或部分围护结构材料,可在冬季或其它不适宜露地植物生长的季节供栽培植物的建筑。强调对环境条件的可控性,测控技术在整个温室生产自动化、高效化中有着举足轻重的作用。我国温室测控系统的应用与研究,在总体上正从消化吸收、简单应用阶段向实用化、综合性应用阶段过渡和发展。然而,我国温室测控系统的应用却面临着这样一个现实:现代化的测控系统只在一些政府科研单位或大型企业的现代化高档温室中应用;而在传统温室中,广大的农民和普通用户却采用简易控制系统甚至是手工控制的方式。政府官员、技术人员和终端用户中普遍存在“唯成本”论的认识误区,这种误区对于政府对先进设施农业技术研发的支持与投入以及设施农业先进技术的实际推广都起到了阻碍作用。事实上,造成这一现状的综合原因在于:首先,我国农业设施的投资平衡点处于较苛刻的水平,成本稍高的技术与系统无法产生净经济效益而得到实际使用;其次,我国普通用户的文化科技水平较低,故对操作人员科技水平要求较高的技术与系统也就无法为普通用户所接受并推广;再次,我国农业生产环境与人员操作的粗放传统也对农业用高科技设施设备的坚固耐用性有着特别的要求。因此,现有的温室测控系统模式对普通用户是不适用的,适用性问题导致测控系统成了摆设的“花瓶”,由农业科技人员维持演示式运行,无法在普通用户中普及。 本课题就是针对温室测控系统的适用性问题而提出的,旨在分析何为温室测控系统的适用性、如何设计以及评价适用的温室测控系统,从而建立温室测控系统适用性设计和评价的方法论体系。具体研究内容包括: 1)对浙江省三地区(衢州地区、丽水地区和嘉兴地区)的三类温室用户(科研机构、企业和农户)进行调研,掌握这些地区的温室测控系统应用状况,分析用户特征和用户需求。 2)基于可用性工程理论对温室测控系统的适用性进行分析,对温室测控系统的适用性进行具体定义并分析适用性属性的构成。 3)分析温室测控系统的适用性设计原则,构建测控系统适用性设计的方法论基础。 4)分析温室测控系统的适用性评价方法,阐述评价指标体系的确定、各评价指标权重的确定以及模型建立与应用过程,并最终建立温室测控系统适用性评价的综合模型。 5)分析温室测控系统适用性设计的关键技术选择,比较分析现有上位机系统(工控机、通用PC机)和嵌入式专用计算机系统的优劣,提出改进方案;比较分析现有应用于温室的总线平台技术(485总线、CAN总线)和以太网的优劣以构建有线方案;比较分析现有短距离无线通信技术的优劣以构建系统无线方案。 6)设计测控系统的功能模块,包括嵌入式专用测控仪模块、智能网络传感器模块、智能网络执行器模块、网络适配器(NCAP)模块和ZigBee无线模块。构建基于以太网的有线方案和基于ZigBee的无线方案。基于温室测控系统适用性评价模型,分别对基于PC/IPC的传统测控系统、基于以太网的有线测控系统和基于ZigBee的无线测控系统进行适用性评价,比较三种测控系统方案的适用性。


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