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| 2006-9-1 21:23:32 点 击数： 关键词： |
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二、计算机控制的原理及运用
离体材料在离开母体后，失去了水份与营养的维管供应，又面临着蒸腾失水干枯的危胁，如果不能科学地供给水分，让其保持水分平衡，就根本不可能进行光合的自养代谢，也就根本不可能为离体材料的发育提供自养碳源。而在生产上如何能够准确地掌握这种气候多变环境下，离体材料的水分蒸腾变化呢，又是如何进行科学的水份供给呢？这就当然要涉及到水分的精确检测与科学供给。这里所谓的检测就是计算机需有检测环境水份变化的功能，相当于人要有感触环境的感觉器官，这就是计算机控制中所必须的传感器，起到感应环境因子变化的作用。而科学准确供给就涉及到科学的数据运算、参数设定及动作执行，其中运算及参数设定由计算机的运算贮存功能来完成，动作执行由自动控制的相关部件完成，这样就形成了，检测---运算---执行的信息反馈控制系统[7]，就如人一样具有了感觉思考与执行能力，这样计算机系统就成了人功能的扩展，成为生产科研者意志的体现，这就是计算机的人工智慧功能，我们称之为智能。人们可以通过研究各种不同植物发育的最佳生长模式，研究不同植物离体材料的发育特性，把这些生长模式与特性转化为计算机运行系统中的程序与软件，形成了育苗的专家系统。而把植物离体材料发育相关的气候因子，如温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度、营养EC值等的感应传感器组成了检测系统，再由水泵、电磁阀、热风炉、加温线、补光灯、二氧化碳发生器、电场发生等组成了执行部份。通过这些硬件及软件的科学组合就形成了专业化育苗的计算机自动控制系统，就能够实现离体材料发育相关环境因子的科学模拟创造，就能使其发育成苗的环境矛盾与障碍得以解决。
以下实现环控的理论及各个组成部份的构建与控制进行详细的介绍，使生产科研者能对这种新型的育苗技术与体系有更深刻的了解，更好地服务于生产及科研。用于育苗或农业的环境控制技术与工业控制不同，它是在多变的非线性混沌状态下实现相关因子的区间调控，不是单一数值的控制，也不是大环境大空间的控制，它是基于微域及模糊控制理论基础上的非线性运算与控制[8]。
1、基于微域环境的控制理论[9]。
什么叫微域环境？它在控制中有那些作用。植物非试管育苗让离体材料从密闭的试管环境走下开放的大田苗床，这种半自然的环境要实现大空间的控制是不可能，即使做到了也会消耗大量的能源。而对于离体材料的发育，最重要的是叶片或材料表面所能直接作用的环境因子，离开了这个微域范围，其它的大棚环境其实不重要。那么叶片表面的微环境是如何实现与感知呢，首先需在检测环境因子的传感器上要做到能代表微环境空间，把检测各种环境参数的传感器进行集成，并把它摆放至距离体材料最接近的微环境空间里，这样才能检测到最接近离体材料叶片表面的温光气热水等参数，传统的农业控制传感器大多布于大空间环境的各个区域，代表的是大空间的环境参数，要实现整个大棚空间环境参数的优化，必须消耗大量的水能电能及各种人工能源，成本高效率低。就如风扇与空调，启动风扇立即可以加快人体皮肤表面水份的蒸发，马上可感觉到凉爽，而空调则需消耗大量的电能，才可使整个空间的温度下降，前者省电而快速，后者耗电或缓慢，用于离体材料快繁的环境控制技术也是同样道理，在调节水份及温度湿度时，以离体材料微环境的表面区域空间为主要调控对象，这样就可以使能源消耗最小化。在与离体材料相关的环境因子中，温度与湿度、水份的变化是最为频繁而无规律的，为了能相对准备的检测到微环境参数，把传感器模拟制造成如微小离体材料的带叶茎段，并把各种传感器科学分布集成于这张人工叶片上，我们把它叫作智能化叶片，它是一种集成传感器，它具有检测叶片表面水份蒸发系数的水份检测功能，又具有相对准确地检测叶片表面温度的空气温度传感器功能，还可结合空气湿度、基质湿度、基质温度、基质EC值等传感器，在使用时把它插植于最能代表离体材料微环境的苗床内，并用网络屏蔽线与计算机相联，实现数据的检测与运算。这种基于微环境检测的集成传感器（以下称智能叶片）可以在育苗中发挥科学检测与最节能化控制的作用，这就是植物非试管快繁技术的微环境调控理论基础。 |
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