草莓是我国重要的经济作物,生产方式主要为温室内种植,如何科学而准确地监控温室内草莓的生育环境,对提高草莓产量、观感和品质具有重要意义。目前,北方草莓温室环境监控主要是传统的人工测量、控制的方式,不仅投入劳动力大,而且温室内温度分布情况难以把控,造成草莓生育环境不稳定。因此,本研究根据北方地区气候特点,对日光温室培育草莓过程,将积温学理论、计算流体动力学(CFD)方法和物联网技术相结合,设计北方草莓日光温室监控系统,改善草莓在温室内的生产环境,能够有效解决这一问题。本研究主要内容及成果如下:(1)本研究应用积温学理论,研究基于二基点植物生长线性假设法A与三基点优化假设法B的6种积温模型,分别对草莓生育期的花期、初果期、果实转红期和盛果期4个阶段积温模型的参考价值、预测精度、稳定性和模型效果进行评价分析。其中在草莓的花期和初果期阶段,基于三基点优化假设法B的时积温模型效果较好;在草莓果实转红期阶段,基于二基点线性假设法A的时积温模型效果较好。其决定系数、均方根误差、变异系数和标准偏差分别为:花期,0.9166,5.97,10.36%,4.99;初果期,0.9431,6.53,10.43%,5.82;果实转红期,0.9184,5.49,10.3%,4.62;盛果期,0.9439,8.68,10.77%,7.51。将这两种积温模型作为草莓的环境温度控制模型,有利于提高草莓产量、观感和品质。(2)本研究基于计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,应用CFD系列软件,建立日光温室三维稳态模型,对自然通风情况下培育草莓的日光温室的温度场分布进行仿真实验,仿真结果与实际值最大误差为7.172%,最小误差为0.354%,且多数点误差在5%以内,模型效果较好。温室内环境温度分布大致以长为30米处的竖平面对称,并且在高度为1.0米的水平面上,温度值范围为在15-20度区间,多数温度值在草莓生育最适温度18度附近。温室内A点(15,1,4)和B点(30,1,4)作为日光温室监控系统的温度监控点,能够有效反映日光温室内草莓生育的环境温度。采用高架基质栽培技术,将草莓培养基质高度调整为1.0米,有利于改善温室内温度的利用、降低能耗以及提高草莓产量、观感和品质。(3)本研究基于物联网技术,应用工业级可编程人机界面与组态软件设计北方草莓日光温室环境监控系统,实现对草莓生产过程中日光温室内环境的实时在线监测、报警联动、远程控制、统计报表等功能。系统运行期间未发生故障,能够对温室内的环境,尤其是温度,实施有效监测、调控。与传统人工相比,应用该系统后草莓的产量显著提高,草莓果实更加饱满,外形更加圆润,色泽鲜艳、光泽度好,口感香甜、营养丰富,显著提高了北方日光温室生产草莓的经济效益。