創(chuàng)建一個智能系統(tǒng)來實現(xiàn)便攜式溫室的原型，以管理包括供電及施肥在內(nèi)的所有資源，控制環(huán)境變量以獲得最佳收成，并利用綠色工程技術(shù)將系統(tǒng)損耗降低到最少。
解決方案:
利用一個基于人工智能(AI)架構(gòu)的控制器來測量溫室的傳感器并控制溫室的執(zhí)行機構(gòu)，這一控制器使用了NI USB-6211 數(shù)據(jù)采集（DAQ）模塊作為硬件接口，并利用NI cRIO-9014實時控制器來監(jiān)測風(fēng)力發(fā)電設(shè)備與光電電池的供電狀況。整個系統(tǒng)在LabVIEW專業(yè)版開發(fā)環(huán)境下編程實現(xiàn)。
"便攜式智能型溫室的主要部件是基于AI（人工智能)的智能型核心控制器。我們使用了LabVIEW來開發(fā)核心控制器，并利用了本校于 2008 年開發(fā)的LabVIEW下的智能控制工具包(Intelligent Control Toolkit for LabVIEW)。"
無土種植技術(shù)是一種無需使用泥土，只利用空氣和營養(yǎng)水霧種植植物的方法。采用這種方法可以替代傳統(tǒng)種植方法，并不受干旱或洪澇等惡劣天氣環(huán)境的影響，確保農(nóng)作物的質(zhì)和量不會減少或降低。所以在某些作物由于氣候環(huán)境等原因而不能被種植在某處時，就可以采用無土種植技術(shù)。除此之外，采用無土種植技術(shù)之后，作物無需花費精力來擴展根莖，就能夠?qū)⒏嗄芰坑糜谔岣弋a(chǎn)物的質(zhì)量，例如作物的大小，味道或者營養(yǎng)價值。然而這種技術(shù)需要大量投入與人員的專業(yè)訓(xùn)練，在初期，這些投入是相當(dāng)巨大的。
無土種植法的優(yōu)點還有很多，它無需使用農(nóng)機，所以不會導(dǎo)致土壤污染，也沒有水土流失的風(fēng)險。由于不使用化學(xué)農(nóng)藥，并且整個過程幾乎完全自動化，還能夠有效地節(jié)約資源。這種集約式的生產(chǎn)方式很適合在城市使用。
我們利用智能系統(tǒng)和綠色工程技術(shù)設(shè)計了一個全新的便攜式智能型溫室原型，實現(xiàn)了對供電與施肥等所有資源的同時管理，能夠控制環(huán)境變量以獲得最佳收成，并將系統(tǒng)損耗下降到最低。智能溫室采用了無土種植法，使用方便，且極具靈活性，可被放置于餐廳或城市住家中。
此溫室具有兩種主要特點：首先，傳統(tǒng)的溫室一般無法放置于建筑物或家中，而便攜式溫室的主要目的就是要能放置在傳統(tǒng)溫室無法進駐之處。其次，這是一個智能溫室，所有會影響生長的變量與因果反應(yīng)都被納入考慮，系統(tǒng)會根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行分析并產(chǎn)生響應(yīng)。
使用這座便攜式智能型溫室會帶來許多益處，如：非無土種植法專家也能操作；建立溫室的初期成本可以大幅降低；我們可以選擇單獨種植不同的作物，例如蕃茄、辣椒與生菜等。一些新生代的溫室系統(tǒng)已經(jīng)決定采用我們的便攜式智能溫室作為主要平臺，例如，位于墨西哥莫雷洛斯州 (Morelos) 奎納瓦卡市 (Cuernavaca) 的一處占地 1200平方米的溫室。
便攜式智能型溫室簡介
溫室的結(jié)構(gòu)被分為三部分：耕種區(qū)，供電系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)。作物被種植于耕種區(qū)，里面有養(yǎng)分槽、輸送系統(tǒng)與一個用于控制耕種區(qū)溫度的水槽。我們將智能控制系統(tǒng)中的所有傳感器與執(zhí)行機構(gòu)都放置在耕種區(qū)中，并在耕種區(qū)外圍覆蓋了密封的塑料膜。
供電系統(tǒng)是便攜式智能型溫室的第二個重要部件。這里，我們采用了一個供電電路為所有的電力、電子裝置供電。為了開發(fā)可持續(xù)使用的溫室，我們運用了綠色工程的技術(shù)，采用了一個400W風(fēng)力渦輪發(fā)電機與一塊60W光電電池，即時在環(huán)境狀況不佳時，每天也可為系統(tǒng)提供 3.3 kWh的電力。這一系統(tǒng)包括了變頻器與蓄電池。
第三個部件是智能控制系統(tǒng)，我們可以將之細分為傳感器與執(zhí)行機構(gòu)組、供電用開關(guān)控制器、智能型核心控制器，以及硬件接口電路。
智能溫室的監(jiān)控
溫室的幾項變量會影響作物的數(shù)量與質(zhì)量。便攜式智能型溫室可以控制養(yǎng)料的用量、光照強度、溫度以及耕種區(qū)內(nèi)的濕度，另一個重要的變量則是供電控制。我們使用一組傳感器來偵測變量，一組執(zhí)行機構(gòu)來進行控制。
NI USB-6211 M系列多功能DAQ模塊可以采集光照強度、溫度、濕度和養(yǎng)料等變量并產(chǎn)生信號。我們同時還使用了擁有128 MB DRAM、2 GB硬盤的cRIO-9014 實時控制器， NI 9265模擬輸出模塊與 NI 9215模擬輸入模塊，以監(jiān)控供電系統(tǒng)。最后，我們對智能型核心控制器中的數(shù)據(jù)進行處理，計算出合理的響應(yīng)并輸出，以對整個系統(tǒng)實現(xiàn)控制。
智能型核心控制器
便攜式智能型溫室的主要組件是基于AI技術(shù)的智能型核心控制器。控制器是由數(shù)個模糊控制器(Fuzzy control)和類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural network)所組成的，模糊控制器會控制光照強度并管理養(yǎng)料，而類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則用于開發(fā)溫度、濕度和供電等控制器。在開發(fā)核心控制器時，我們還采用了本校于2008年開發(fā)的LabVIEW下的智能控制工具包
