未來設施農業展望

隨着經濟的發展，近年來世界各地設施農業發展迅速，正向高科技化、智能化、自動化、網絡化方向發展。面對這種新形勢，本文分析了國內設施農業發展歷史及現狀，並結合實際情況，提出了大力推進設施農業建設的思路。然後介紹國內外先進的農業技術，包括人工智能技術、農業專家系統、物聯網，以及建立設施農業温室作物生長模型，並對設施農業的未來發展進行預測。

隨着計算機科學的發展和網絡技術的普及，高新技術在農業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，在農業生產中，應用人工智能可以實現對作物生長的實時監控。農業專家系統是基於人工智能開發出來的一種應用於農業的計算機軟件系統，它能模擬農業專家水平的領域知識和經驗對作物生長髮育中的各個環節進行指導、分析和判斷，然後做出相應的措施。而物聯網是基於互聯網開發出來的，它把物體與互聯網緊密結合起來，在網絡上建立一個強大的數據庫，進行信息交換和通信，實現數據採集、融合、處理，並通過操作終端，實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

關鍵詞：

設施農業、人工智能、温室作物生長模型、專家系統、物聯網

正文：

一、温室作物生長模型

作物生長模型是指基於作物生理過程理論，對作物的生長髮育、產量以及形成過程進行數學公式化的動態模擬，並通過計算機實現這種模擬的一種用來預測作物生長、發育以及產量的模擬系統。温室作物與大田糧食作物外形上有較大差異，但發育機理上無本質區別。因此，可以説温室作物模型研究是整個作物模型研究領域一個組成部分，而且由於其作物生長環境的可控性，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、水分與營養平衡、形態發育、幹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、預測控制技術和優化算法，在高產出、高質量、生長週期短及產出與投入比大的約束條件下，實現對温室的智能控制。採用作物生長模型、環境預測模型和專家系統相結合的方法，把該技術嵌入到自動控制系統中，以達到對作物環境的最佳控制。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，與目前的環境控制方法相比具有跨越式的進步。

二、物聯網

物聯網是將所有物品通過各種信息傳感設備，如射頻識別裝置、基於光聲電磁的傳感器、3S技術、激光掃描器等各類裝置與互聯網結合起來，實現數據採集、融合、處理，並通過操作終端，實現智能

化識別和管理。 通過在温室內佈置光照、温度、濕度等無線傳感器、攝像頭和控制器，使政府農業部門管理者、農技專家、農户實時查看到棚內的温度、濕度等信息，可以隨時隨地通過手機或電腦進行遠程監測、遠程控制澆灌和開關捲簾等設備。

每個農業設施（如温室大棚）中可根據需要部署各類型的傳感器，如地表温濕度傳感器、空氣温濕度傳感器、光線傳感器、土壤成分傳感器、CO2 傳感器等。每個農業設施設一個控制中心，控制中心將各種傳感器所採集的數據彙總後通過GPRS上傳到應用服務中心。應用服務中心通過對傳感器數據的採集、存儲、分析、運算並依靠中心平台上構建的各類型應用服務對數據進行分析處理，給出相應的操作建議。設施農業的管理人員和操作人員可遠程通過互聯網或GPRS使用計算機終端或手機從應用中心獲取各種數據和應用服務，並通過設施內的各種智能控制系統對設施進行遠程控制和調整，根據參數變化適時調控諸如灌溉系統、保温系統等基礎設施，確保農作物有最好的生長環境，以提高產量、保證質量。

三、農業專家系統

專家系統在農業領域已涉及到診斷、預測、諮詢、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、水產養殖以及農業經濟決策等多方面。農業專家系統是應用人工智能技術，根據農業領域的專家知識、技術、實驗數據和數學模型，模擬農業專家就複雜的農業問題進行啟發式推理、判斷以及決策的智能型計算機系統。

設施農業遠程智能專家系統通過對農作物生長現場的空氣温度、濕度和土壤的.温度、濕度等數據採集，讓農業設施人員、農業專家實時掌握農作物的現場生長環境，並結合農作物不同生長週期（如開花期、結果期）、不同的季節對温度、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境，根據系統提供的分析功能，並結合作物的病蟲害模版，預防病蟲害的發生。

隨着農業信息技術的發展以及計算機輔助決策技術—數據庫管理系統（DBMS）、專家系統、管理信息系統（MIS）、決策支持系統以及3S（遙感系統RS、地理信息系統GIS 和全球定位系統GPS）等單項技術在農業領域應用的日漸成熟，專家系統與各項信息技術的組合與集成成為專家系統的總髮展趨勢。

農業專家系統不僅強調應用，而且要重視在已有專家系統模板上進行二次及多次的開發，使得用户可以根據當地的實際情況創建適合自己的知識庫和模型庫，擴大專家系統的應用範圍。農業專家系統的網絡化是推廣農業科學技術、指導生產實踐的有效手段之一。隨着互聯網的普及，基於瀏覽器/服務器（B/S）網絡模式的農業專家系統必將成為其發展的趨勢。隨着Windows 圖形界面技術的成熟以及可視化編程語言的不斷進步，農業專家系統的界面友好程度將有質的飛躍。多媒體技術的應用，將使得農業專家系統更加生動、直觀，更易於用户操作和使用。

建設農業專家系統和農業信息網將成為加快農業科技知識和農業信息傳播的重要手段，成為促進農業快速發展的積極動力，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開發工具，則為專家系統的快速研究開發打下了基礎。可以預料，一個以農業專家系統為重要手段的智能化農業信息技術將在我國迅速發展，並將成為我國21世紀農業現代化的重要內容。將作物模擬模型、作物栽培優化模型、農業專家知識相結合開發綜合性功能強的農業專家系統，是農業專家系統研製開發的重要方向。

農業專家系統的發展將朝着數據動態化及時效性高、實用性強的方向發展，智能化程度將不斷提升。知識獲取手段實現多樣化，知識存儲方式也將不斷改進。今後農業專家系統將以“3S” 技術為核心、新的技術體系為支持，也可將系統模擬、決策支持系統等技術相結合， 這些集成技術可以更有效地研究氣候變化對農業的影響、土地評價以及農業環境保護等問題，大大提升農業專家系統的智能化程度。

參考文獻：

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