未來設施農業(yè)展望
隨著經濟的發(fā)展，近年來世界各地設施農業(yè)發(fā)展迅速，正向高科技化、智能化、自動化、網絡化方向發(fā)展。面對這種新形勢，本文分析了國內設施農業(yè)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀，并結合實際情況，提出了大力推進設施農業(yè)建設的思路。然后介紹國內外先進的農業(yè)技術，包括人工智能技術、農業(yè)專家系統(tǒng)、物聯(lián)網，以及建立設施農業(yè)溫室作物生長模型，并對設施農業(yè)的未來發(fā)展進行預測。
隨著計算機科學的發(fā)展和網絡技術的普及，高新技術在農業(yè)中的應用也越來越廣泛。人工智能是計算機科學的一個分支，在農業(yè)生產中，應用人工智能可以實現(xiàn)對作物生長的實時監(jiān)控。農業(yè)專家系統(tǒng)是基于人工智能開發(fā)出來的一種應用于農業(yè)的計算機軟件系統(tǒng)，它能模擬農業(yè)專家水平的領域知識和經驗對作物生長發(fā)育中的各個環(huán)節(jié)進行指導、分析和判斷，然后做出相應的措施。而物聯(lián)網是基于互聯(lián)網開發(fā)出來的，它把物體與互聯(lián)網緊密結合起來，在網絡上建立一個強大的數(shù)據庫，進行信息交換和通信，實現(xiàn)數(shù)據采集、融合、處理，并通過操作終端，實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
關鍵詞：
設施農業(yè)、人工智能、溫室作物生長模型、專家系統(tǒng)、物聯(lián)網
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，對作物的'生長發(fā)育、產量以及形成過程進行數(shù)學公式化的動態(tài)模擬，并通過計算機實現(xiàn)這種模擬的一種用來預測作物生長、發(fā)育以及產量的模擬系統(tǒng)。溫室作物與大田糧食作物外形上有較大差異，但發(fā)育機理上無本質區(qū)別。因此，可以說溫室作物模型研究是整個作物模型研究領域一個組成部分，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域具有重要的地位。
一個理論完善且具有應用價值的作物模型，應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、預測控制技術和優(yōu)化算法，在高產出、高質量、生長周期短及產出與投入比大的約束條件下，實現(xiàn)對溫室的智能控制。采用作物生長模型、環(huán)境預測模型和專家系統(tǒng)相結合的方法，把該技術嵌入到自動控制系統(tǒng)中，以達到對作物環(huán)境的最佳控制。這種方法充分利用了作物生長的機理模型和預測學方法，又利用了農學專家的經驗，與目前的環(huán)境控制方法相比具有跨越式的進步。
二、物聯(lián)網
物聯(lián)網是將所有物品通過各種信息傳感設備，如射頻識別裝置、基于光聲電磁的傳感器、3S技術、激光掃描器等各類裝置與互聯(lián)網結合起來，實現(xiàn)數(shù)據采集、融合、處理，并通過操作終端，實現(xiàn)智能
化識別和管理。 通過在溫室內布置光照、溫度、濕度等無線傳感器、攝像頭和控制器，使政府農業(yè)部門管理者、農技專家、農戶實時查看到棚內的溫度、濕度等信息，可以隨時隨地通過手機或電腦進行遠程監(jiān)測、遠程控制澆灌和開關卷簾等設備。
每個農業(yè)設施（如溫室大棚）中可根據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。每個農業(yè)設施設一個控制中心，控制中心將各種傳感器所采集的數(shù)據匯總后通過GPRS上傳到應用服務中心。應用服務中心通過對傳感器數(shù)據的采集、存儲、分析、運算并依靠中心平臺上構建的各類型應用服務對數(shù)據進行分析處理，給出相應的操作建議。設施農業(yè)的管理人員和操作人員可遠程通過互聯(lián)網或GPRS使用計算機終端或手機從應用中心獲取各種數(shù)據和應用服務，并通過設施內的各種智能控制系統(tǒng)對設施進行遠程控制和調整，根據參數(shù)變化適時調控諸如灌溉系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)等基礎設施，確保農作物有最好的生長環(huán)境，以提高產量、保證質量。
三、農業(yè)專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)在農業(yè)領域已涉及到診斷、預測、咨詢、控制等方面。例如，應用在作物栽培管理、設施園藝管理、森林防火管理、畜禽管理、植物保護、育種、水產養(yǎng)殖以及農業(yè)經濟決策等多方面。農業(yè)專家系統(tǒng)是應用人工智能技術，根據農業(yè)領域的專家知識、技術、實驗數(shù)據和數(shù)學模型，模擬農業(yè)專家就復雜的農業(yè)問題進行啟發(fā)式推理、判斷以及決策的智能型計算機系統(tǒng)。
設施農業(yè)遠程智能專家系統(tǒng)通過對農作物生長現(xiàn)場的空氣溫度、濕度和土壤的溫度、濕度等數(shù)據采集，讓農業(yè)設施人員、農業(yè)專家實時掌握農作物的現(xiàn)場生長環(huán)境，并結合農作物不同生長周期（如開花期、結果期）、不同的季節(jié)對溫度、濕度的要求，進行人為干預和專家指導，以保證農作物有一個合適的生長環(huán)境，根據系統(tǒng)提供的分析功能，并結合作物的病蟲害模版，預防病蟲害的發(fā)生。
隨著農業(yè)信息技術的發(fā)展以及計算機輔助決策技術—數(shù)據庫管理系統(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）等單項技術在農業(yè)領域應用的日漸成熟，專家系統(tǒng)與各項信息技術的組合與集成成為專家系統(tǒng)的總發(fā)展趨勢。
農業(yè)專家系統(tǒng)不僅強調應用，而且要重視在已有專家系統(tǒng)模板上進行二次及多次的開發(fā)，使得用戶可以根據當?shù)氐膶嶋H情況創(chuàng)建適合自己的知識庫和模型庫，擴大專家系統(tǒng)的應用范圍。農業(yè)專家系統(tǒng)的網絡化是推廣農業(yè)科學技術、指導生產實踐的有效手段之一。隨著互聯(lián)網的普及，基于瀏覽器/服務器（B/S）網絡模式的農業(yè)專家系統(tǒng)必將成為其發(fā)展的趨勢。隨著Windows 圖形界面技術的成熟以及可視化編程語言的不斷進步，農業(yè)專家系統(tǒng)的界面友好程度將有質的飛躍。多媒體技術的應用，將使得農業(yè)專家系統(tǒng)更加生動、直觀，更易于用戶操作和使用。
建設農業(yè)專家系統(tǒng)和農業(yè)信息網將成為加快農業(yè)科技知識和農業(yè)信息傳播的重要手段，成為促進農業(yè)快速發(fā)展的積極動力，而不斷
問世的具有強大功能和通用性的、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�？梢灶A料，一個以農業(yè)專家系統(tǒng)為重要手段的智能化農業(yè)信息技術將在我國迅速發(fā)展，并將成為我國21世紀農業(yè)現(xiàn)代化的重要內容。將作物模擬模型、作物栽培優(yōu)化模型、農業(yè)專家知識相結合開發(fā)綜合性功能強的農業(yè)專家系統(tǒng)，是農業(yè)專家系統(tǒng)研制開發(fā)的重要方向。
農業(yè)專家系統(tǒng)的發(fā)展將朝著數(shù)據動態(tài)化及時效性高、實用性強的方向發(fā)展，智能化程度將不斷提升。知識獲取手段實現(xiàn)多樣化，知識存儲方式也將不斷改進。今后農業(yè)專家系統(tǒng)將以“3S” 技術為核心、新的技術體系為支持，也可將系統(tǒng)模擬、決策支持系統(tǒng)等技術相結合， 這些集成技術可以更有效地研究氣候變化對農業(yè)的影響、土地評價以及農業(yè)環(huán)境保護等問題，大大提升農業(yè)專家系統(tǒng)的智能化程度。
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