基于MPIS架构的便携式智能干物质增长预测系统

项目背景：

随着科学技术的发展，“科学种田”理念逐渐深入人心。利用先进的科学技术，合理有效的播种、施肥、灌溉已成为降低成本增加产量的有效途径。传统的科学种田主要采取技术员下乡普及相关知识等手段，这种方法效率低下，覆盖面窄。针对这种情况，科研人员研发了农业专家系统，通过计算机软件以及知识推理来指导种植户科学种田。这种方法虽然解决了效率低下等问题，但随之而来又出现了许多新的问题，如：软件过于复杂用户不会使用；手工导入的数据往往具有偏差等等。

国内外现状：

从20世纪90年代开始，我国科研人员开始研发农业专家系统。

1992年，中国农科院作物所赵双宁等研制开发的“冬小麦新品种选育专家系统”；

1998年，南京农业大学研发的小麦管理智能决策系统；

2003年，郑向群、高怀友等完成了等利用数据挖掘技术对农业环境信息数据分析。

在国外，美国20世纪80年代初提出了精准农业的概念和设想；

目前在美国等发达国家，精准农业已经形成一种高新技术与农业生产相结合的产业，并且已被广泛承认是可持续发展农业的重要途径。

美国推广利用精准农业技术，获得了显著的经济及社会效益。精准农业是要根据农田内作物生产条件的时空差异性,基于农田内小区土壤、作物、环境等的时空差异性信息,实施精细化定位农作管理。

例如，施肥应根据农田内部各处的土壤肥力状况不同而不同，土壤养分较差的地方应该多施肥，而土壤养分充分的地方应该少施肥等等。

除美国外，日本也是较早研发农业专家系统的国家之一。由于政府部门的重视，日本在农业专家系统的开发上取得了不少成绩，开发了若干农业专家系统。

例如，东京大学开发的番茄栽培管理专家咨询系统、培养液管理专家系统以及千叶大学利用原MICCS工具开发的茄子等多种作物的病害诊断专家系统、花卉栽培管理支持系统、庭院景观评价专家系统等。

以上这些专家系统已投入实际应用。然而，精准农业技术除美国和加拿大进入商业用途外，其他地区甚至在欧洲还没有真正进入推广阶段。主要原因是，其关键技术开发还没有在实用意义上产生突破，信息采集技术的费用还很昂贵等。

设计目标：

本研究拟实现一个基于MPIS架构的便携式智能干物质增长预测系统，整个系统包含手持终端、无线传感器两个部分。无线传感部分由温度传感器DS18B20获取数据，再借用51单片机，通过nrf24l01将数据无线传输给PIC32板，即手持终端。当手持终端启动后，传感器网络自动发送数据，在接收到所需数据后，手持终端根据其内置的推理系统，采用模糊推理的方式进行分析，然后在界面上给出推理结果。整个过程操作简单、易用，该系统功能强大、可以不断完善且便于携带。

系统框图：

无线传感器部分

如图所示：无线传感部分由51单片机、温度传感器、无线模块三部分构成，其中DS18B20负责接收环境中的温度情况，并将采集到的数据通过51单片机，利用NRF24L01的无线传输功能发射到手持终端PIC32上，交由其负责处理，进而完成用户需要的功能。

手持终端部分