智能温室精细化控制中传感器布点的研究

万博雨，付 聪，郑世健，范玉德，刘知贵

(1.西南科技大学信息工程学院，四川 绵阳 621000；2.中国物理研究院化工材料研究所，四川 绵阳 621000)

0 引 言

温室作为一种能透光、具有保温或加温功能，可以通过调节和控制温室内部环境因子，为作物提供适宜生长环境的设施，在农业上有很大的应用价值。近年来，随着精细农业这一概念的提出，采用人工方式进行感知和控制的传统温室已经无法满足人们的需求，现代化的智能温室开始不断发展。然而土壤作为一种时空变异连续体，通过田间测试发现，土壤特性并不均一，即使土壤质地较为均一，除去测量误差，在相同时间下，不同取样位置，土壤特性和状态变量的参数值仍存在明显差异[1]。对于温室小气候而言，土壤含水量同样如此。

土壤采样调查是获取土壤含水量分布状况的重要手段，在研究中通常认为控制方法的精确性是影响土壤水分分布的主要因素，而忽略了土壤采样布点方案带来的影响[2,3]。目前国内外在实际应用中多采用简单随机采样、分区采样、主观判断采样、规则网格采样等土壤采样布点方法，此类算法往往会导致采样冗余或代表性不足[4,5]。

为了实现精细化变量施水，就需要在温室的种植区域密布大量的传感器，将由传感器采集的大量数据收集起来，对这些数据进行处理，结合控制算法，实现变量施水，提高水资源和肥料的利用效率。但是，对温室土壤的考察检测不可能像矿藏考察那样布置大量采样点，导致花费大量的人力和资金[6]，并且在土壤中采样点过多还会影响作物的根茎生长。……