本文主要研究内容
作者辛萍萍（2019）在《效益优先的温室环境多因子协同调控模型与方法研究》一文中研究指出：温室环境是影响温室作物产量与品质的关键因素之一,而多环境因子之间存在相互关联关系,且调控成本差异显著,如何在满足作物生长需求的同时降低调控成本,已成为温室环境高效调控亟待解决的科学问题和难点问题。本文在分析影响作物光合速率内外部影响因子的基础上,针对温度对光合速率的影响特性,研究基于径向基插值-鱼群算法的温度适宜区间获取方法;针对光与CO2对光合速率的影响特性,研究基于遗传-支持向量机算法的光合速率预测模型构建方法,进而探寻基于L离散曲率-粒子群算法的光合速率次优目标值模型获取方法,建立满足温度约束的光合速率次优目标值模型;融合光合速率次优目标值模型和实时信息感知,基于粒子群多目标寻优算法研究约束条件下的效益优先的光与CO2协同调控目标值在线寻优方法;基于上述理论研究,设计并研发了温室环境协同调控系统并进行实际部署验证。本文融合作物光合速率次优目标值模型与调控效益,提出了温室环境多因子协同调控模型与方法,对温室环境高效调控和设施产业转型升级具有理论意义。论文研究内容及结论如下。（1）开展了环境影响光合作用的机理分析与多因子嵌套试验,研究并提出了基于径向基插值-二维鱼群寻优算法的光合适宜温度区间获取方法。设计光、温、CO2嵌套的光合速率试验方案,获取14个温度梯度、10个CO2梯度与22个光合光量子通量密度（PPFD）梯度组合条件下的3080个试验数据样本。测试函数的5类插值基函数误差结果表明,逆复合二次径向基函数插值精度最高。以径向基插值网络作为鱼群寻优目标函数,实现不同温度条件下的光与CO2二维寻优,获取光与CO2饱和条件下的温度与光合速率的关系。验证结果表明,拟合直线斜率为1.0070,截距-0.1505,决定系数为0.9973,均方根误差为0.5649μmol/（m2?s）。基于L离散曲率最大值法获取番茄初花期的光合温度适宜区间为[22,32]℃。（2）研究并提出了温度约束条件下的光合速率次优目标值模型的获取方法。基于遗传-支持向量机算法构建光合速率预测模型,模型测试集决定系数为0.9867,均方根误差为1.358μmol/（m2?s）。以光合速率预测模型网络为输入,以光合适宜温度区间作为温度实例化条件,基于L离散曲率法对曲面曲线进行曲率计算。以曲率结果作为寻优目标函数,进行粒子群离散曲率最大值寻优,获取光合速率次优目标值坐标点。基于LM法拟合11个温度条件下的光合速率次优目标值函数曲面,曲面与原温度实例化的光合速率预测模型曲面相交,获取最终的光合速率次优目标值模型。模型校验结果表明,光合速率次优目标实测值与预测值相关性拟合决定系数为0.9843,均方根误差为0.3541μmol/（m2?s）,最大相对误差小于3.33%。（3）研究了效益优先的PPFD与CO2协同调控目标值获取方法,并进行了效益优先性分析。以光合速率次优目标值模型与PPFD、CO2总调控成本函数构建寻优目标函数,以光合速率尽可能高、调控成本尽可能低为目标,进行粒子群多目标寻优,获取效益优先的PPFD与CO2协同调控目标值。效益对比分析结果显示,与光合最优PPFD与CO2协同调控方式对比,效益优先调控方式其光合速率平均下降11.67%,但需光量平均下降36.66%,需CO2量下降29.79%。在实时环境PPFD为500μmol/（m2?s）,CO2为600μmol/mol的条件下,采用光合最优调控方式时光合速率平均提升26.92μmol/（m2?s）,调控成本平均为0.77元;采用效益优先调控方式时光合速率平均提升22.27μmol/（m2?s）调控成本平均为0.43元。（4）研发了温室环境协同调控系统并进行实际部署验证。系统主要分为传感器监测子系统、数据融合与智能决策子系统、协同调控子系统。其中,传感器监测子系统主要实现光、温、CO2、电量与CO2流量实时监测与传输;数据融合与智能决策子系统集成光合适宜温度区间获取方法、光合速率次优目标值获取方法、效益优先的光与CO2协同调控目标值获取方法,当接收监测子系统上传的数据后,判断温度是否在适宜温度区间。若在适宜温度区间,调用对应温度下的光合速率次优目标值模型进行寻优,获取协同调控目标值,否则等待下一次数据刷新后重新判断;协同调控子系统根据下发的调控目标值驱动对应的光和CO2调控设备,实现光与CO2协同调控;调控结果经过传感器监测子系统上传,对调控目标值进行闭环修正。调控系统原型部署于西北农林科技大学五泉试验基地,能耗数据统计显示,效益优先调控平均日消耗成本为4.48元,光合最优平均日消耗成本为6.96元。相对于自然对照区,效益优先协同调控区CO2日消耗1503.17L,日用电量2.97KW/h,光合速率平均提升45.15%,光合最优协同调控区CO2日消耗2290.61L,日用电量4.70KW/h,光合速率平均提升53.64%。
Abstract
wen shi huan jing shi ying xiang wen shi zuo wu chan liang yu pin zhi de guan jian yin su zhi yi ,er duo huan jing yin zi zhi jian cun zai xiang hu guan lian guan ji ,ju diao kong cheng ben cha yi xian zhe ,ru he zai man zu zuo wu sheng chang xu qiu de tong shi jiang di diao kong cheng ben ,yi cheng wei wen shi huan jing gao xiao diao kong ji dai jie jue de ke xue wen ti he nan dian wen ti 。ben wen zai fen xi ying xiang zuo wu guang ge su lv nei wai bu ying xiang yin zi de ji chu shang ,zhen dui wen du dui guang ge su lv de ying xiang te xing ,yan jiu ji yu jing xiang ji cha zhi -yu qun suan fa de wen du kuo yi ou jian huo qu fang fa ;zhen dui guang yu CO2dui guang ge su lv de ying xiang te xing ,yan jiu ji yu wei chuan -zhi chi xiang liang ji suan fa de guang ge su lv yu ce mo xing gou jian fang fa ,jin er tan xun ji yu Lli san qu lv -li zi qun suan fa de guang ge su lv ci you mu biao zhi mo xing huo qu fang fa ,jian li man zu wen du yao shu de guang ge su lv ci you mu biao zhi mo xing ;rong ge guang ge su lv ci you mu biao zhi mo xing he shi shi xin xi gan zhi ,ji yu li zi qun duo mu biao xun you suan fa yan jiu yao shu tiao jian xia de xiao yi you xian de guang yu CO2xie tong diao kong mu biao zhi zai xian xun you fang fa ;ji yu shang shu li lun yan jiu ,she ji bing yan fa le wen shi huan jing xie tong diao kong ji tong bing jin hang shi ji bu shu yan zheng 。ben wen rong ge zuo wu guang ge su lv ci you mu biao zhi mo xing yu diao kong xiao yi ,di chu le wen shi huan jing duo yin zi xie tong diao kong mo xing yu fang fa ,dui wen shi huan jing gao xiao diao kong he she shi chan ye zhuai xing sheng ji ju you li lun yi yi 。lun wen yan jiu nei rong ji jie lun ru xia 。（1）kai zhan le huan jing ying xiang guang ge zuo yong de ji li fen xi yu duo yin zi qian tao shi yan ,yan jiu bing di chu le ji yu jing xiang ji cha zhi -er wei yu qun xun you suan fa de guang ge kuo yi wen du ou jian huo qu fang fa 。she ji guang 、wen 、CO2qian tao de guang ge su lv shi yan fang an ,huo qu 14ge wen du ti du 、10ge CO2ti du yu 22ge guang ge guang liang zi tong liang mi du （PPFD）ti du zu ge tiao jian xia de 3080ge shi yan shu ju yang ben 。ce shi han shu de 5lei cha zhi ji han shu wu cha jie guo biao ming ,ni fu ge er ci jing xiang ji han shu cha zhi jing du zui gao 。yi jing xiang ji cha zhi wang lao zuo wei yu qun xun you mu biao han shu ,shi xian bu tong wen du tiao jian xia de guang yu CO2er wei xun you ,huo qu guang yu CO2bao he tiao jian xia de wen du yu guang ge su lv de guan ji 。yan zheng jie guo biao ming ,ni ge zhi xian xie lv wei 1.0070,jie ju -0.1505,jue ding ji shu wei 0.9973,jun fang gen wu cha wei 0.5649μmol/（m2?s）。ji yu Lli san qu lv zui da zhi fa huo qu fan jia chu hua ji de guang ge wen du kuo yi ou jian wei [22,32]℃。（2）yan jiu bing di chu le wen du yao shu tiao jian xia de guang ge su lv ci you mu biao zhi mo xing de huo qu fang fa 。ji yu wei chuan -zhi chi xiang liang ji suan fa gou jian guang ge su lv yu ce mo xing ,mo xing ce shi ji jue ding ji shu wei 0.9867,jun fang gen wu cha wei 1.358μmol/（m2?s）。yi guang ge su lv yu ce mo xing wang lao wei shu ru ,yi guang ge kuo yi wen du ou jian zuo wei wen du shi li hua tiao jian ,ji yu Lli san qu lv fa dui qu mian qu xian jin hang qu lv ji suan 。yi qu lv jie guo zuo wei xun you mu biao han shu ,jin hang li zi qun li san qu lv zui da zhi xun you ,huo qu guang ge su lv ci you mu biao zhi zuo biao dian 。ji yu LMfa ni ge 11ge wen du tiao jian xia de guang ge su lv ci you mu biao zhi han shu qu mian ,qu mian yu yuan wen du shi li hua de guang ge su lv yu ce mo xing qu mian xiang jiao ,huo qu zui zhong de guang ge su lv ci you mu biao zhi mo xing 。mo xing jiao yan jie guo biao ming ,guang ge su lv ci you mu biao shi ce zhi yu yu ce zhi xiang guan xing ni ge jue ding ji shu wei 0.9843,jun fang gen wu cha wei 0.3541μmol/（m2?s）,zui da xiang dui wu cha xiao yu 3.33%。（3）yan jiu le xiao yi you xian de PPFDyu CO2xie tong diao kong mu biao zhi huo qu fang fa ,bing jin hang le xiao yi you xian xing fen xi 。yi guang ge su lv ci you mu biao zhi mo xing yu PPFD、CO2zong diao kong cheng ben han shu gou jian xun you mu biao han shu ,yi guang ge su lv jin ke neng gao 、diao kong cheng ben jin ke neng di wei mu biao ,jin hang li zi qun duo mu biao xun you ,huo qu xiao yi you xian de PPFDyu CO2xie tong diao kong mu biao zhi 。xiao yi dui bi fen xi jie guo xian shi ,yu guang ge zui you PPFDyu CO2xie tong diao kong fang shi dui bi ,xiao yi you xian diao kong fang shi ji guang ge su lv ping jun xia jiang 11.67%,dan xu guang liang ping jun xia jiang 36.66%,xu CO2liang xia jiang 29.79%。zai shi shi huan jing PPFDwei 500μmol/（m2?s）,CO2wei 600μmol/molde tiao jian xia ,cai yong guang ge zui you diao kong fang shi shi guang ge su lv ping jun di sheng 26.92μmol/（m2?s）,diao kong cheng ben ping jun wei 0.77yuan ;cai yong xiao yi you xian diao kong fang shi shi guang ge su lv ping jun di sheng 22.27μmol/（m2?s）diao kong cheng ben ping jun wei 0.43yuan 。（4）yan fa le wen shi huan jing xie tong diao kong ji tong bing jin hang shi ji bu shu yan zheng 。ji tong zhu yao fen wei chuan gan qi jian ce zi ji tong 、shu ju rong ge yu zhi neng jue ce zi ji tong 、xie tong diao kong zi ji tong 。ji zhong ,chuan gan qi jian ce zi ji tong zhu yao shi xian guang 、wen 、CO2、dian liang yu CO2liu liang shi shi jian ce yu chuan shu ;shu ju rong ge yu zhi neng jue ce zi ji tong ji cheng guang ge kuo yi wen du ou jian huo qu fang fa 、guang ge su lv ci you mu biao zhi huo qu fang fa 、xiao yi you xian de guang yu CO2xie tong diao kong mu biao zhi huo qu fang fa ,dang jie shou jian ce zi ji tong shang chuan de shu ju hou ,pan duan wen du shi fou zai kuo yi wen du ou jian 。re zai kuo yi wen du ou jian ,diao yong dui ying wen du xia de guang ge su lv ci you mu biao zhi mo xing jin hang xun you ,huo qu xie tong diao kong mu biao zhi ,fou ze deng dai xia yi ci shu ju shua xin hou chong xin pan duan ;xie tong diao kong zi ji tong gen ju xia fa de diao kong mu biao zhi qu dong dui ying de guang he CO2diao kong she bei ,shi xian guang yu CO2xie tong diao kong ;diao kong jie guo jing guo chuan gan qi jian ce zi ji tong shang chuan ,dui diao kong mu biao zhi jin hang bi huan xiu zheng 。diao kong ji tong yuan xing bu shu yu xi bei nong lin ke ji da xue wu quan shi yan ji de ,neng hao shu ju tong ji xian shi ,xiao yi you xian diao kong ping jun ri xiao hao cheng ben wei 4.48yuan ,guang ge zui you ping jun ri xiao hao cheng ben wei 6.96yuan 。xiang dui yu zi ran dui zhao ou ,xiao yi you xian xie tong diao kong ou CO2ri xiao hao 1503.17L,ri yong dian liang 2.97KW/h,guang ge su lv ping jun di sheng 45.15%,guang ge zui you xie tong diao kong ou CO2ri xiao hao 2290.61L,ri yong dian liang 4.70KW/h,guang ge su lv ping jun di sheng 53.64%。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自西北农林科技大学的辛萍萍，发表于刊物西北农林科技大学2019-07-11论文，是一篇关于温室环境论文,效益优先论文,协同调控论文,光合模型论文,多目标寻优论文,西北农林科技大学2019-07-11论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自西北农林科技大学2019-07-11论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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