基于决策支持的控制环境植物生产系统研究

论文摘要

控制环境植物生产系统（CEPPS）是通过采用各种监测和控制装置对植物生长环境进行调节,并为植物提供优化生长条件的生产体系。CEPPS本身有多个层次,本研究确定在温室层次。温室的种类有很多,其控制效果也各不相同,往往存在不能主动调节环境因子等缺点；同时,温室内作物的生产过程环境调控参数未能结合作物的生长模型,往往是根据经验进行人为设定的,准确性不高；另外,已有的研究主要集中于温室环境控制技术的研究与应用,对于生产的资金预算与分配、作物生产经济最优等方面的研究相对较少。正是在这种背景下,我们提出了基于决策支持控制环境植物生产系统（CEPPS/DS）,它是在控制环境植物生产系统中引入决策支持的理论,为控制环境植物生产过程中的系列生产管理问题提供决策支持的软件系统。CEPPS/DS的研究内容包括模型管理、决策支持、系统设置三个主要模块。在模型管理模块中,模型的主要存储方式是非程序的,采用基于数据库的存储方式,局部仍然采用了程序来表达模型。模型数据存储于MS ACCESS数据库中,形成模型数据库,通过ADO数据库访问技术提供模型数据的提取、访问、更新和合成等操作。在决策支持模块中,其系统结构采用三库结构,即由数据库,方法库和模型库组成；其逻辑结构包括数据库系统、模型库系统、方法库系统和人机交互界面四部分,这四个部分通过单机形式连接成一个整体系统。决策支持模块包含资金预算分配决策、温室环境控制决策、作物生产经济最优决策。其中,资金预算分配决策采用细化资金分配项目的方法,结合温室建设规划,得到资金的合理分配及优化投入的方案；温室环境控制决策采用多元回归分析法,通过实验数据建立作物净光合速率与温室的温度、湿度及光照强度的回归方程,将作物生长模型与调控成本相结合,得到最优的环境调控方案；而作物生产经济最优决策则采用“量-本-利”分析法,通过计算和模拟作物生产的量-本-利状态,得到作物生产的量和销售价格最优关系,实现利润最大化。在系统设置模块中,主要是进行系统的相关设置操作,包括用户管理和密码修改功能。CEPPS/DS的程序设计和开发,使用结构化、模块化的设计思想,使软件具有较高的可靠性、扩展性。并选用Visual Basic 6.0作为软件开发工具设计系统软件,实现对数据信息显示、存储、查询和决策等功能,各模块在主程序的组织协调下运行。本系统能够根据温室的环境控制、作物生长状况和投入产出的经济比,应用适当的知识表达和规则化,推理决策出资金的最优分配、最适合作物生产的数据和生产量与销售价格的最优关系。这种生产管理系统既能体现作物生长的内在规律和温室作物生产的管理特点,发挥其在农业生产中的指导作用,又可充分利用计算机技术和技术经济分析的优势,使系统的决策更为有效和可行。因此,基于决策支持的控制环境植物生产系统是一种比较理想、比较有发展前途的生产技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究发展状况
• 1.3 论文主要研究的内容
• 1.4 本课题主要技术路线
• 1.5 本章小结
• 第二章 控制环境作物生长及生长环境分析
• 2.1 控制环境、设施农业和温室工程三者关系概述
• 2.2 温室概述
• 2.2.1 温室概念
• 2.2.2 温室分类
• 2.2.3 温室的性能指标
• 2.3 温室系统的介绍
• 2.3.1 超轻型钢结构
• 2.3.2 顶部和四周墙体覆盖材料
• 2.3.3 天窗/侧窗通风系统
• 2.3.4 湿帘/风机降温系统
• 2.3.5 加热系统
• 2.3.6 灌溉施肥系统
• 2.3.7 二氧化碳补气系统
• 2.4 作物与环境因子间的关系
• 2.4.1 作物与温度的关系
• 2.4.2 作物与湿度的关系
• 2.4.3 作物与光照强度的关系
• 2.5 温室气候环境因子的变化特点
• 2.5.1 温室中温度变化的特点
• 2.5.2 温室中相对湿度变化的特点
• 2.5.3 温室中光照的变化特点
• 2.5.4 环境因子的耦合关系
• 2.6 本章小结
• 第三章 CEPPS/DS的技术体系
• 3.1 Visual Basic可视化程序设计的概述
• 3.1.1 什么是可视化程序设计
• 3.1.2 Visual Basic简介
• 3.1.3 Visual Basic可视化编程的概念
• 3.1.4 VB可视化编程的方法与步骤
• 3.2 数据库系统
• 3.2.1 数据库的组成
• 3.2.2 Visual Basic数据库访问原理
• 3.3 决策支持系统
• 3.3.1 决策支持系统的概述
• 3.3.2 决策支持系统的开发方法
• 3.3.3 决策支持系统的结构
• 3.3.4 DSS的特点和功能
• 3.3.5 新一代DSS的发展
• 3.4 本章小结
• 第四章 CEPPS/DS的模型及决策研究
• 4.1 模型库系统
• 4.1.1 模型简介
• 4.1.2 模型的生成
• 4.1.3 模型库的管理
• 4.2 资金预算分配模型及决策的研究
• 4.2.1 资金预算分配的分析
• 4.2.2 资金预算分配模型的建立
• 4.2.3 资金预算分配决策算法
• 4.3 温室环境控制模型及决策的研究
• 4.3.1 作物生长模型建立策略
• 4.3.2 温室环境控制模型建立策略
• 4.4 温室种植作物经济最优模型及决策的研究
• 4.4.1 量本利分析法概述
• 4.4.2 线性回归法概述
• 4.4.3 作物经济最优模型的建立
• 4.5 本章小结
• 第五章 CEPPS/DS的软件设计与开发
• 5.1 系统的软件的编制
• 5.1.1 项目定义期
• 5.1.2 设计开发期
• 5.1.3 系统维护期
• 5.2 系统的模块分析
• 5.3 数据库设计
• 5.3.1 数据库环境的建立
• 5.3.2 数据库表的设计
• 5.4 软件界面设计
• 5.4.1 用户登录界面
• 5.4.2 系统主界面的设计
• 5.4.3 系统主菜单的设计
• 5.5 模块的程序设计及运行结果
• 5.5.1 公共模块
• 5.5.2 用户登录模块
• 5.5.3 资金预算分配决策模块
• 5.5.4 温室环境控制决策模块
• 5.5.5 作物经济最优决策模块
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本论文的主要工作成果
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A:本人在攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 附录B:程序代码
• 附录C:试验地点及仪器图