精准农业与节水灌溉机械化技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:程岚 编

出品人:

页数:150

译者:

出版时间:2010-2

价格:14.00元

装帧:

isbn号码:9787806205716

丛书系列:

图书标签:

• 精准农业
• 节水灌溉
• 农业机械化
• 农业技术
• 灌溉技术
• 农业工程
• 智慧农业
• 农田管理
• 水资源利用
• 现代农业

《现代温室环境智能控制系统设计与应用》 内容简介 本书全面深入地探讨了现代智能温室环境控制系统的设计原理、关键技术与实际应用。聚焦于如何运用先进的传感器技术、模糊逻辑控制、专家系统以及物联网（IoT）架构，实现对温室内部光照、温度、湿度、二氧化碳浓度以及营养液供应等环境参数的精准、实时、动态调控。全书结构严谨，理论与实践相结合，旨在为农业工程、设施农业技术及自动化控制领域的专业人士和研究人员提供一本系统、前沿的技术参考书。 第一部分：智能温室环境基础与需求分析 第一章 现代设施农业的发展趋势与环境控制的重要性 1.1 设施农业的全球地位与技术演进： 阐述从传统大棚到现代化智能温室的演变路径，分析设施农业在保障粮食安全、提高作物产量和品质中的核心作用。 1.2 作物生长生理对环境要素的依赖性： 详细解析光合作用、蒸腾作用与环境因子（光照强度、光谱、昼夜温差、空气湿度）之间的耦合关系。强调环境参数波动对作物生理胁迫的影响机制。 1.3 传统控制方法的局限性与智能控制的必要性： 对比传统的开环或基于阈值的PID控制在应对复杂多变的温室环境时的滞后性、非线性及能耗问题，引出集成化、预测性智能控制的需求。 第二章 智能温室环境参数的精确感知技术 2.1 新型环境传感器技术： 深入介绍高精度、低漂移的温度、湿度传感器（如热敏电阻、电容式传感器、红外辐射温度计）的选择标准与校准方法。 2.2 光照与光谱监测： 探讨PAR（光合有效辐射）传感器的工作原理、量子传感器与光谱分析仪在评估光质对作物生长的影响中的应用。 2.3 土壤与根区环境监测： 重点介绍TDR（时域反射仪）、张力计在监测土壤含水量、EC（电导率）和pH值中的应用，以及无损检测技术在根区监测中的潜力。 2.4 数据采集系统（DAS）的构建与预处理： 分析多源异构数据的同步采集、去噪、线性化和标准化处理流程，为后续控制决策提供可靠的输入。 第二部分：智能环境控制的核心算法与模型 第三章 基于模型的环境动态模拟 3.1 温室能量与质量平衡模型： 建立描述温室内部温度、湿度、CO2浓度变化的物理模型，包括热量交换（辐射、对流、传导）和水汽交换的数学描述。 3.2 作物生理反应的动态模型： 引入基于生理指标（如净光合速率、气孔导度）的响应模型，实现从环境输入到作物生长输出的量化预测。 3.3 模型辨识与参数估计： 介绍如何利用实际运行数据（如输入输出数据）对简化模型中的未知参数进行迭代优化，确保模型对特定温室结构的适用性。 第四章 模糊逻辑与专家系统控制策略 4.1 模糊集理论在环境控制中的应用： 阐述模糊化的输入变量（如“温度偏高”、“湿度适中”）和输出控制量（如“风扇转速”），设计隶属函数和模糊规则库。 4.2 专家系统的知识表示与推理机制： 构建基于农业专家的经验知识库，包括故障诊断规则和特殊天气条件下的应急控制策略。 4.3 模糊自适应控制（FAC）的设计： 结合PID控制的精确性与模糊控制的鲁棒性，设计能够根据系统误差和误差变化率自动调整PID参数的混合控制结构。 第五章 预测控制与优化算法 5.1 模型预测控制（MPC）原理： 详细介绍MPC的核心思想——在每个时间步，利用系统的动态模型对未来一段时间的系统行为进行预测，并求解最优控制序列，仅执行第一步操作。 5.2 遗传算法（GA）在策略优化中的应用： 探讨如何将能耗最小化或作物生物量最大化作为优化目标函数，利用GA搜索最优的设备启停时序和参数组合。 5.3 强化学习（RL）在非线性环境中的探索： 介绍利用Q-learning或Actor-Critic等RL算法，使控制器能够在不依赖精确数学模型的情况下，通过与环境的持续交互来学习最优控制策略。 第三部分：系统集成与工程实践 第六章 智能灌溉与营养液精确调配系统 6.1 基于作物需水模型的智能排程： 结合气象数据、蒸散量估算和根区含水量反馈，设计时间可变、需水动态调整的灌溉决策算法。 6.2 营养液循环与EC/pH自动调节： 阐述电导率和pH值传感器在闭环控制中的作用，设计酸碱溶液注入与营养液稀释的比例积分微分（PID）控制回路，确保精确的营养供给。 6.3 节水灌溉设备集成： 探讨滴灌、微喷灌系统与控制器的无缝对接，实现基于区域和作物的差异化精准灌溉。 第七章 智能通风、遮阳与补光系统的集成控制 7.1 综合热力学与空气动力学模型： 建立温室内外压差、风速与换气次数之间的关系，优化自然通风与强制通风的协同工作模式。 7.2 动态遮阳与光补偿策略： 设计根据太阳高度角和内部光照需求，实时调整遮阳网开启度或LED补光强度的控制方案，实现能耗与光合效率的平衡。 7.3 CO2施肥的脉冲控制与浓度维持： 研究CO2释放与通风换气之间的时序关系，避免高浓度CO2的浪费，确保施肥效果的最大化。 第八章 系统架构、可靠性与人机交互 8.1 工业物联网（IIoT）在温室中的部署： 介绍基于边缘计算和云平台的系统架构，实现数据的本地实时处理与远程集中监控。 8.2 控制系统的冗余设计与故障恢复机制： 针对农业生产对实时性的高要求，探讨传感器故障检测、执行器卡死告警以及控制策略的自动降级或切换方案，保证生产连续性。 8.3 直观化人机界面（HMI）的设计： 强调基于触摸屏和移动端的界面设计原则，使用户能够快速理解系统状态、调整设定值并获取历史运行报告和报警信息。 结语：面向未来的可持续智能农业 本书的最终目标是推动设施农业向资源高效利用、环境影响最小化的方向发展，为实现高品质、高效率的现代农业生产提供坚实的理论基础和可行的工程化技术支持。

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