园艺作物种植人工智能平台的构建(2)

　　人工智能化控制系统最主要的作用便是供给智能化温室以适宜的温度、相对湿度、光照强度和二氧化碳浓度，保证植物生长过程的进行。以往的实验表明:植物生长最适宜的温度为20～28℃;最适宜的相对湿度则由于季节和作物种类的不同而有所不同，一般在50%～85%之间［6］;适宜的二氧化碳体积分数为1%～1．5%。光补偿点和光饱和点是作物光合作用对光强度要求的最低限和最高限，是作物生长提供的光照必需，如表1所示。

　　作为智能化温室核心部分的人工智能温室控制系统，智能化温室内外安装的各种传感器、感应器及其气象站发布的天气预报则是影响作物生长的环境因素参数信息的主要来源。为了提高作物的产量和降低种植成本，需要人工智能温室控制系统把智能化温室的窗户、内外遮阳网和湿帘等智能控制设备调节到最佳的工作状态，给各种作物的发育成长提供最适宜的温度、相对湿度和光照强度等自然环境，满足各种作物发育成长发育的需要［7］。

　　根据作物生长过程中需要的温度、湿度及光照等条件等要求，春季和秋季的温度、湿度及光照条件较适宜，能基本满足作物生长的自然条件。但是，冬季光照时间短、温度低，夏季则光照时间长、温度高，这些条件无法满足植物生长的需要，严重制约着作物的生长和发育。由于一年四季中春季和秋季持续时间比较短暂，冬季和夏季则持续的时间较长，因此针对季节的特殊性，对冬季和夏季两个季节人工智能控制系统硬件进行设计，不再考虑春季和秋季两个季节。虽然不同季节的工作模式有所不同，但只是利用人工智能温室控制系统启动不同的设备，以实现不同的季节其温度、湿度、二氧化碳浓度和光照等条件几乎一致，让作物在智能化温室中生根发芽，从而保证作物的生长。

　　目前，国内外研究比较成熟的人工智能控制系统主要可以分为以下4种:单片机控制系统、可编程逻辑器件控制系统、工控机控制系统和分布式智能控制系统。本文从成本低廉和客户方便使用的角度出发，将服务器远程管理和现场测控系统相结合，满足了普通百姓的需要。服务器远程管理系统是整个温室群的管理者和控制者，仅在暴风雨、暴雪等特殊天气的情况下，通过发送命令对智能化温室的各个窗户、风扇、湿帘、内外遮阳网等控制设备进行手动开启和关闭等，其他情况下一般不直接参与控制，实现了对温室群的智能化远程管理，并可对整个系统运行环境进行设定、处理和存储。现场控制系统是各个智能化温室的主控中心，由温室智能控制设备、传感设备和执行设备3部分组成，分布在各个智能化温室大棚中。传感器用来测定数据，并实时监控着智能化温室的各项环境指标，如温度、相对湿度、光照强度及二氧化碳浓度等数据，并根据人工智能控制系统发出的指令，自动同步到智能化温室各个被控设备上。

　　1．3人工智能控制系统硬件的构建

　　1．3．1人工智能控制系统微处理器的选择

　　基于智能化温室对人工智能控制系统服务器远程管理的要求，微处理器必须具备以下特点:功耗低、性价比高、指令周期短［8］。从低成本和高性能的角度出发，本研究采用S3C6410型ＲSIC处理器，其可以广泛应用于移动电话、平板电脑和智能化设备中，而且能为3G通信提供优秀的硬件服务，满足人工智能控制系统对微处理器的需要。

　　1．3．2人工智能控制系统传感器的选择

　　1)湿度传感器的选择。湿度信号是湿敏元件对水接触的灵敏度的响应值。市面销售的湿敏元件主要有高分子、半导体陶瓷、电解质和其它4大种类。

　　A1203型号湿度传感器具有滞后性较小、线形度好、响应速度快的优点，因其为高分子材料元件，还具有测量湿度高精确度(±4%Ｒh)的特点，因此选择A1203型号湿度传感器较为合适。

　　2)智能化温度传感器的选择。温度是人工智能控制系统各个环境因素中最基本的输入变量，因此在选择温度传感器时不仅要考虑到传感器的使用寿命和价格，还要考虑到其对温度的准确度。DS18B20型传感器具有灵敏度高、线性好、使用灵活方便的特点，符合本智能控制器的要求。

　　3)光照度传感器的选择。控制遮阳网的开关是光照度传感器，开关控制遮阳网可以满足作物对光照量的需求，光照又是影响作物进行光合作用、合成有机物质的重要条件，所以光照度传感器也是智能控制系统的重要组成部件。Po188－c型光照度传感器具有安装方便、抗干扰、体积小、线性度好等特点，满足要求。传感器类型如表2所示。

　　1．4人工智能控制系统软件的选择

　　服务器远程管理系统是人工智能控制系统的“大脑”，操作系统是系统的“灵魂”。要想对应用软件进行操作，则必须有相应的操作系统才能实现。S3C6410支持的主流操作系统有WINCE、Linux和An-droid。随着科科学技术的发展，Android操作系统智能手机和平板电脑广泛应用于人们的生产和生活中，其在支持智能手机和平板电脑的同时，还支持众多硬件平台，为人们所喜爱。S3C6410支持的主流操作系统有WINCE、Linux和Android，符合人工智能控制系统对于软件的需求。

　　嵌入式操作系统不仅广泛地应用于与计算机相关的各个领域，如智能手机、平板电脑、医疗设备和航空航天中，而且在实际操作中可以根据自己的需要和需求来对操作系统进行灵活进行裁剪，因此嵌入式操作系统为比较适宜的系统。