基于模型的温室环境调控专家系统研究

摘要

本文针对目前我国温室环境调控管理研究主要着重于满足作物本身的需要，而很少考虑温室调控的成本，所研制的温室管理专家系统基本上是基于知识规则进行推理的静态性的特点，提出了基于模型的温室环境调控专家系统。主要包括以下内容： 在综合考虑温室内的温度、光照等环境因子对作物生长的影响，以温室生产中的黄瓜为研究对象，分析了黄瓜的光合作用与环境因子之间的关系，建立了光合作用速率与环境因子之间关系的统计规律，并以所建立的光合速率模型为核心，结合呼吸作用模型、冠层分布模型、叶面积变化动态和生长动态发育模型，建立了温室黄瓜的生长模拟模型。 针对当前温室环境调控模型的研究，分别建立了温室内环境调控的效果预测模型和经济成本模型。提出了基于数据库技术的温室内环境调控的效果模型，利用最小二乘支持向量机技术(LS-SVM)进行模型的提取和分析，实现了温室环境调控模型的表达、提取、修正和更新。 利用所建立的温室作物生长模拟模型、温室环境调控的效果预测模型和温室环境调控成本模型，实现了以温室生产的经济最优为目标的温室环境参数优化和调控。并以此为依据，利用C++Builder开发环境建立了温室环境调控管理专家系统(GHMES)，实现了基于模型的推理(MBR)和基于专家知识的推理(KBR)的结合，系统能够实现上市期预测、生长阶段的预测和温室环境调控方案的查询，为温室生产者提供依据。同时系统还能与温室环境控制器相连接实现温室智能化综合控制。 本论文的研究提高了温室环境控制的智能化水平，对推动智能温室的产业化进程，促进设施农业可持续发展具有一定的理论意义和实用价值。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1农业专家系统研究现状

1.2.2温室环境调控专家系统的研究现状

1.3总体研究方案

1.4研究的主要内容

第2章温室水果黄瓜生长模拟模型研究

2.1温室作物生长模拟模型研究概述

2.2温室水果黄瓜光合作用规律研究

2.2.1光合作用日变化规律研究

2.2.2温室黄瓜光合作用的光照响应关系研究

2.2.3光合作用与光温因子之间的统计模型研究

2.3温室水果黄瓜生长机理模型研究

2.3.1模型的总体思路

2.3.2黄瓜光合作用模型

2.3.3黄瓜呼吸作用模型

2.3.4黄瓜叶面积指数计算

2.3.5黄瓜生长发育阶段计算

2.4本章小结

第3章温室环境调控技术经济效果模型研究

3.1温室环境调控设备概述

3.1.1温室通风换气设备

3.1.2温室加热设备

3.1.3温室的蒸发降温设备

3.1.4温室光照调节设备

3.2基于支持向量机的温室环境调控效果模型研究

3.2.1最小二乘支持向量机回归模型概述

3.2.2模型的建立

3.3基于数据库的温室环境调控效果研究

3.3.1温室环境调控系统组成

3.3.2温室环境控制系统数据库设计

3.3.3基于数据库的温室环境调控效果模型

3.4温室环境调控成本模型

3.5本章小结

第4章温室环境调控参数的优化与控制

4.1温室环境调控参数优化概述

4.2基于作物生长量的温室环境优化

4.2.1基于作物生长最佳的理论优化

4.2.2基于光照的温室环境调控优化

4.3基于经济最优的温室环境调控技术

4.3.1基本原理

4.3.2温室环境调控温度的确定

4.4基于模型的温室环境调控系统的框架

4.5本章小结

第5章基于模型的温室环境调控专家系统研究

5.1专家系统概述

5.1.1专家系统及其特点

5.1.2专家系统的结构和组成

5.2系统总体结构

5.3系统的详细设计

5.3.1模型的表示

5.3.2知识库的设计

5.3.3数据库的设计

5.3.4推理机设计

5.3系统的软件实现

5.3.1人机交互界面的设计

5.3.2通信模块的设计与实现

5.3.3系统维护模块

5.4系统运行实例

5.4.1生长期与上市期预测

5.4.2温室环境调控决策实例

5.4.3自动控制效果实例

5.5本章小结

第6章结语

6.1研究工作总结

6.2后续研究建议

致谢

参考文献

硕士期间发表论文

硕士期间参与科研工作