温室盆栽红掌工厂化栽培管理专家控制系统的研究

摘要

随着人工智能知识工程技术的发展，以专家系统为代表的智能化系统在农业信息技术中占有重要地位。但对于温室专家控制系统的实现在国内外还没有出现成功的实例。所以本论文将在这方面做一次全新的研究和尝试，以生物信息检测技术为基础，将专家决策系统与控制子系统有效的结合，形成针对红掌栽培种植具有高度可扩展性的专家控制系统。 论文详细研究了基于红掌的生长检测子系统，先是对于红掌生长信息直接用传感器进行检测，然后从视觉系统的角度出发，以红掌叶片的图像为基础，并运用了一系列的图像处理的方法测出叶片是否缺水，最后阐述了检测子系统的人工输入部分。 对于本专家系统核心的智能决策部分，本文着重介绍了数据库、知识库以及推理机的设计，确定了知识库系统中知识获取方法、知识表示方式，以及建立了包括红掌标准化栽培管理知识库在内的一系列知识库。最后对推理机在系统中的应用以及规则树的设计做了举例。 在实施部分即计算机控制子系统中，根据分层递阶的思想，提出了具有组织层和执行层两层的温室计算机控制系统。完成了控制硬件的设计、特别是各层所对应的软件设计的实现。最后，研究了决策子系统与控制子系统的Windowssocket通讯，并通过自定义的通讯协议实现了温室数据安全、可靠的传输。 论文结尾，作者对自己的工作进行了总结，并对温室计算机控制系统的进一步研究应用提出了一些建议和设想。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

声明

第一章绪论

1.1国内外温室控制现状

1.2专家系统在农业中应用的概况

1.3智能化专家控制系统的研究难点

1.4课题的背景和意义

1.5本论文的内容安排

第二章温室红掌栽培管理专家控制系统总体设计

2.1专家控制系统的概述

2.1.1专家系统的概念

2.1.2农业专家系统的历史

2.1.3专家控制系统的结构

2.2温室红掌栽培专家控制系统的基本设计

2.2.1设计思想

2.2.2整体结构设计

2.2.3子系统的结构描述

2.3本章小结

第三章基于红掌的生长检测子系统

3.1红掌盆栽的传感器检测

3.1.1 土壤根系的检测

3.1.2叶面温度的检测

3.1.3光照的检测

3.2叶片水分信息的图像处理

3.2.1红掌叶片图像的采集

3.2.2图像预处理

3.2.3颜色空间的选取

3.2.4灰度算法的研究

3.3生物信息检测人工输入部分

3.4本章小结

第四章智能决策子系统知识库的研究

4.1数据库的建立

4.1.1温室红掌的数据库

4.1.2温室运行情况数据库

4.1.3温室基本情况数据库

4.2温室红掌的知识规则

4.2.1知识库系统原理

4.2.2本系统知识库构造技术

4.2.3本系统知识库建立

4.3本章小结

第五章智能决策子系统推理部分的研究设计

5.1推理机的设计

5.1.1推理机控制策略

5.3.2本系统中推理策略的应用

5.2评分系统的设计

5.3人工输入决策部分

5.4本章小结

第六章温室红掌控制子系统设计

6.1硬件系统

6.2软件系统设计

6.2.1智能决策子系统软件设计

6.2.2控制子系统的软件设计

6.2.3单元控制器的软件

6.3智能决策系统与控制系统的通讯实现

6.3.1通讯协议设计

6.3.2通信程序实现方法

6.4.本章小结

第七章总结与展望

7.1课题回顾总结

7.2研究应用展望

参考文献

学位攻读期间发表论文、专利和科研工作

致谢

附录