溫室小氣候溫度和濕度動態(tài)模型預測及驗證.pdf

湖 北 農(nóng) 業(yè) 科 學 2021 年 收 稿 日 期 2021 03 03 基 金 項 目 國 家 重 點 研 發(fā) 計 劃 項 目 2017YFD0701501 山 西 省 研 究 生 教 育 創(chuàng) 新 項 目 2020SY194 晉 中 市 科 技 重 點 研 發(fā) 計 劃 農(nóng) 業(yè) 項 目 Y202008 作 者 簡 介 韋 玉 翡 1994 女 陜 西 韓 城 人 在 讀 碩 士 研 究 生 研 究 方 向 為 農(nóng) 業(yè) 工 程 農(nóng) 業(yè) 電 氣 化 及 信 息 化 農(nóng) 業(yè) 物 聯(lián) 網(wǎng) 電 話 19834542462 電 子 信 箱 wyf2319489711 通 信 作 者 李 志 偉 1969 男 江 西 南 康 人 教 授 博 士 博 士 生 導 師 主 要 從 事 計 算 機 控 制 技 術(shù) 智 能 農(nóng) 業(yè) 裝 備 和 生 物 環(huán) 境 測 控 技 術(shù) 研 究 電 子 信 箱 lizhiweitong 第60 卷 第9 期 2021 年5 月 湖 北 農(nóng) 業(yè) 科 學 Hubei Agricultural Sciences Vol 60No 9 May 2021 韋 玉 翡 趙 建 貴 高 安 琪 等 溫 室 小 氣 候 溫 度 和 濕 度 動 態(tài) 模 型 預 測 及 驗 證 J 湖 北 農(nóng) 業(yè) 科 學 2021 60 9 32 38 溫 室 小 氣 候 溫 度 和 濕 度 動 態(tài) 模 型 預 測 及 驗 證 韋 玉 翡 趙 建 貴 高 安 琪 白 云 飛 李 志 偉 山 西 農(nóng) 業(yè) 大 學 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 院 山 西 太 谷 030801 摘 要 以 番 茄 SolanumlycopersicumSolyc 歐 美 佳 為 試 驗 材 料 采 用 溫 室 基 質(zhì) 栽 培 方 式 利 用 番 茄 連 續(xù)3 個 月 生 長 發(fā) 育 的 內(nèi) 外 部 環(huán) 境 數(shù) 據(jù) 改 進 的 熱 量 傳 遞 理 論 及 質(zhì) 能 平 衡 方 程 建 立 并 驗 證 溫 室 內(nèi) 溫 度 和 濕 度 的 動 態(tài) 預 測 模 型 以 山 西 農(nóng) 業(yè) 大 學 工 學 院 玻 璃 溫 室 為 例 考 慮 室 內(nèi) 外 太 陽 輻 射 量 室 內(nèi) 外 溫 度 風 速 通 風 率 圍 護 結(jié) 構(gòu) 等 因 素 建 立 動 態(tài) 模 型 并 利 用 該 模 型 對 番 茄 各 生 育 期 的 溫 度 和 相 對 濕 度 進 行 分 析 結(jié) 果 表 明 室 內(nèi) 溫 度 的 主 要 影 響 因 素 是 室 外 溫 度 及 太 陽 輻 射 量 冬 季 尤 其 要 考 慮 加 熱 設 施 的 介 入 室 內(nèi) 相 對 濕 度 變 化 主 要 受 植 物 蒸 騰 速 率 室 內(nèi) 溫 度 以 及 通 風 換 氣 的 影 響 該 模 型 在 各 個 生 育 期 幼 苗 期 開 花 期 結(jié) 果 期 溫 度 的 相 對 誤 差 分 別 為7 70 7 90 6 80 絕 對 誤 差 分 別 為1 42 1 26 1 05 標 準 誤 差 均 方 根 分 別 為1 32 1 39 1 25 相 對 濕 度 的 相 對 誤 差 分 別 為6 10 3 20 1 41 絕 對 誤 差 分 別 為4 08 2 11 1 35 個 百 分 點 標 準 誤 差 均 方 根 分 別 為3 73 2 16 1 11 驗 證 該 模 型 可 靠 有 效 可 為 后 續(xù) 的 環(huán) 境 控 制 與 決 策 管 理 提 供 模 型 支 持 關(guān) 鍵 詞 溫 室 番 茄 SolanumlycopersicumSolyc 小 氣 候 系 統(tǒng) 溫 度 模 型 濕 度 模 型 中 圖 分 類 號 S625 5 1 文 獻 標 識 碼 A 文 章 編 號 0439 8114 2021 09 0032 07 DOI 10 14088 ki issn0439 8114 2021 09 006 開 放 科 學 資 源 服 務 標 識 碼 OSID P r e d i c t i o n a n d v e r i f i c a t i o n o f d y n a m i c m o d e l o f t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y o f g r e e n h o u s e m i c r o c l i m a t e W E I Y u f e i Z H A O J i a n g u i G A O A n q i B A I Y u n f e i L I Z h i w e i AgriculturalEngineeringCollege ShanxiAgricultureUniversity Taigu 030801 Shanxi China A b s t r a c t TakingOumeijiatomato SolanumlycopersicumSolyc asthetestmaterial adoptinggreenhousematrixcultivation using theinternalandexternalenvironmentdataoftomatogrowthanddevelopmentfor3consecutivemonths improvedheattransfertheory andmassenergybalanceequation thedynamicpredictionmodeloftemperatureandhumidityinthegreenhousewasestablishedand verified TakingtheglassgreenhouseofEngineeringCollegeofShanxiAgriculturalUniversityasanexample thedynamicmodelwas establishedtakingintoaccounttheindoorandoutdoorsolarradiationamount indoorandoutdoortemperature windspeed ventila tionrate envelopestructureandotherfactors andthemodelwasusedtoanalyzethetemperatureandhumidityoftomatoateach growthstage Theresultsshowedthatoutdoortemperatureandsolarradiationwerethemainfactorsaffectingindoortemperature espe ciallyinwinter heatingfacilitiesshouldbeconsidered andindoorhumiditywasmainlyaffectedbytranspirationrate indoortem peratureandventilation Therelativeerrorsoftemperatureineachgrowthstage seedlingstage floweringstageandfruitingstage were7 70 7 90 and6 80 absoluteerrorwere1 42 1 26 1 05 andRMSstandarderrorwere1 32 1 39 1 25 respectively Relativeerrorofhumiditywere6 10 3 20 1 41 absoluteerrorwere4 08 2 11 1 35percentagepoint andtheroot mean squarestandarderrorwere3 73 2 16 and1 11 respectively Whichverifiesthatthemodelisreliableandef fectiveandcanprovidemodelsupportforsubsequentenvironmentalcontrolanddecisionmanagement K e y w o r d s greenhouse tomato SolanumlycopersicumSolyc microclimatesystem temperaturemodel humiditymodel 第9 期 溫 室 技 術(shù) 水 平 的 高 低 直 接 影 響 著 農(nóng) 作 物 的 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 要 對 溫 室 環(huán) 境 因 子 進 行 綜 合 控 制 創(chuàng) 造 作 物 生 長 發(fā) 育 的 最 適 宜 條 件 實 現(xiàn) 作 物 的 增 產(chǎn) 穩(wěn) 產(chǎn) 就 需 要 建 立 溫 室 小 氣 候 模 型 1 溫 室 小 氣 候 模 型 的 建 立 是 優(yōu) 化 溫 室 結(jié) 構(gòu) 優(yōu) 化 綜 合 控 制 以 及 智 能 決 策 的 有 力 工 具 通 過 分 析 溫 室 小 氣 候 模 型 可 以 深 入 了 解 室 內(nèi) 環(huán) 境 因 子 間 的 關(guān) 系 及 不 同 因 子 間 的 相 互 作 用 并 預 測 下 一 時 刻 的 因 子 值 為 溫 室 環(huán) 境 的 控 制 策 略 提 供 必 要 依 據(jù) 及 為 溫 室 作 物 提 供 最 佳 的 生 長 環(huán) 境 2 對 溫 室 環(huán) 境 調(diào) 控 而 言 溫 室 小 氣 候 動 態(tài) 預 測 模 型 有 著 舉 足 輕 重 的 意 義 主 要 分 為2 種 一 種 是 以 能 量 平 衡 方 程 和 質(zhì) 量 平 衡 方 程 為 依 據(jù) 的 溫 室 模 型 另 一 種 是 基 于 輸 入 輸 出 數(shù) 據(jù) 的 模 型 包 括 線 性 模 型 非 線 性 模 型 黑 箱 模 型 等 該 法 僅 需 采 集 溫 室 內(nèi) 外 環(huán) 境 因 子 的 數(shù) 據(jù) 與 溫 室 結(jié) 構(gòu) 類 型 無 關(guān) 在 國 內(nèi) 外 研 究 中 基 于 能 量 守 恒 定 律 Businger 2 建 立 了 首 個 依 據(jù) 室 內(nèi) 環(huán) 境 因 素 來 確 定 室 溫 的 溫 室 小 氣 候 模 型 Ra sheed 等 3 建 立 多 跨 度 溫 室 的 模 擬 模 型 并 采 用 瞬 態(tài) 系 統(tǒng) 模 擬 程 序 來 模 擬 溫 室 微 環(huán) 境 Marina 等 4 綜 合 考 慮 溫 室 特 點 以 溫 度 及 內(nèi) 部 濕 度 為 參 數(shù) 創(chuàng) 造 有 利 于 植 物 的 生 產(chǎn) 條 件 澳 大 利 亞Kerstin 等 5 提 出 了 多 環(huán) 境 中 對 產(chǎn) 量 相 關(guān) 性 狀 的 多 季 重 復 測 量 遙 感 技 術(shù) 在 田 間 監(jiān) 測 中 的 誤 差 和 關(guān) 鍵 表 型 的 高 通 量 分 析 等 表 型 研 究 瓶 頸 問 題 郁 瑩 珺 6 溫 永 菁 7 蘇 春 杰 8 等 利 用 環(huán) 境 因 子 建 立 了 不 同 條 件 下 溫 室 環(huán) 境 模 型 宿 文 9 劉 曉 艷 等 10 根 據(jù) 溫 室 能 量 和 質(zhì) 量 平 衡 原 理 建 立 模 型 張 園 園 11 采 用ELM 的 方 法 建 立 溫 室 預 測 模 型 周 潔 12 李 獻 軍 等 13 范 瓊 14 通 過 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 實 時 獲 取 溫 室 環(huán) 境 數(shù) 據(jù) 建 立 模 型 鄒 秋 瀅 等 15 采 用 自 適 應 神 經(jīng) 模 糊 推 理 系 統(tǒng) ANFIS 對 溫 室 小 氣 候 環(huán) 境 因 子 進 行 辨 識 建 立 預 測 模 型 徐 立 鴻 等 16 秦 琳 琳 等 17 對 現(xiàn) 有 的 溫 室 系 統(tǒng) 模 型 進 行 分 析 指 出 各 自 的 不 足 和 局 限 性 由 以 上 研 究 可 以 看 出 機 理 模 型 在 溫 室 小 氣 候 動 態(tài) 預 測 方 面 切 實 可 行 由 于 早 期 溫 室 受 資 金 及 技 術(shù) 條 件 的 約 束 并 未 配 備 氣 候 調(diào) 節(jié) 設 施 在 溫 室 小 氣 候 的 建 模 中 主 要 考 慮 室 外 天 氣 變 化 影 響 17 18 未 考 慮 氣 候 調(diào) 節(jié) 設 備 動 作 的 影 響 且 目 前 預 測 模 型 多 數(shù) 只 考 慮 一 部 分 環(huán) 境 因 素 進 行 預 測 并 未 涵 蓋 一 些 重 要 的 影 響 因 素 以 致 預 測 精 度 不 高 影 響 后 續(xù) 智 能 決 策 和 綜 合 控 制 的 效 果 本 模 型 充 分 考 慮 溫 室 構(gòu) 造 溫 室 內(nèi) 外 部 各 項 環(huán) 境 因 子 及 介 入 設 施 的 影 響 有 效 提 高 了 預 測 精 度 1 材 料 與 方 法 1 1 試 驗 地 概 況 為 實 現(xiàn) 研 究 目 標 在 山 西 農(nóng) 業(yè) 大 學 工 學 院 東 經(jīng) 112 34 北 緯37 25 旁 建 造 了 一 個 玻 璃 溫 室 溫 室 為 東 西 走 向 總 占 地 面 積 為125m 2 12 5m 10 0m 溫 室 四 周 底 部 由 鋼 筋 混 凝 土 作 基 礎(chǔ) 墊 層 室 外 地 面 0 5m 下 四 周 采 用 砌 體 結(jié) 構(gòu) 磚 石 距 室 外 地 面 0 6m 四 根 邊 柱 搭 建 玻 璃 結(jié) 構(gòu) 玻 璃 框 架 采 用 鋁 合 金 作 為 玻 璃 連 接 體 玻 璃 采 用 有 機 玻 璃 厚2 5cm 溫 室 東 西 側(cè) 設 置 前 后 門 南 側(cè) 設 置 濕 簾 共4 扇 北 側(cè) 設 置 風 機 共2 臺 西 北 方 向 設 置 天 窗 共4 扇 頂 部 設 有 保 溫 被 遮 陽 簾 內(nèi) 有 加 熱 管 道 表 面 積 為 43m 2 熱 風 機 等 加 熱 設 施 溫 室 內(nèi) 設 備 由 計 算 機 控 制 包 括 熱 風 機 的 開 關(guān) 濕 簾 保 溫 被 遮 陽 簾 風 機 組 等 的 開 啟 天 窗 開 啟 角 度 等 1 2 試 驗 材 料 溫 室 內(nèi) 種 植 番 茄 SolanumlycopersicumSolyc 歐 美 佳 該 品 種 為 高 抗TY 病 毒 強 耐 寒 低 溫 弱 光 下 能 正 常 彭 果 每 節(jié) 生4 6 果 的 無 限 生 長 型 番 茄 由 育 苗 公 司 采 用 穴 盤 育 苗 于9 月26 日 移 栽 至 實 驗 溫 室 培 養(yǎng) 槽 的 椰 糠 基 質(zhì) 袋 中 每 袋 長100cm 寬20cm 高7cm 每 袋 均 勻 定 植4 株 種 植 深 度5cm 種 植3 行 行 距 為90cm 株 距 為25cm 試 驗 期 間 側(cè) 蔓 和 卷 須 摘 除 及 下 部 老 葉 去 除 保 持 一 致 1 3 試 驗 方 法 試 驗 時 間 為2019 年10 月1 日 至2020 年1 月20 日 自11 月 開 始 啟 用 加 熱 設 施 熱 水 管 道 暖 風 機 利 用 溫 室 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 的 采 集 節(jié) 點 采 集 室 內(nèi) 外 太 陽 全 輻 射 室 內(nèi) 外 溫 濕 度 二 氧 化 碳 濃 度 風 速 風 向 熱 水 管 道 進 出 水 溫 度 基 質(zhì) 溫 度 土 壤 溫 度 土 壤5cm 處 等 參 數(shù) 均 勻 將 采 集 節(jié) 點 部 署 于 溫 室 內(nèi) 外 網(wǎng) 關(guān) 定 時 向 采 集 節(jié) 點 發(fā) 送 同 步 巡 檢 指 令 對 覆 蓋 范 圍 內(nèi) 所 有 采 集 節(jié) 點 巡 檢 自 動 建 立 與 解 除 通 信 鏈 路 若 出 現(xiàn) 網(wǎng) 絡 故 障 系 統(tǒng) 將 自 修 復 運 行 和 采 集 傳 送 數(shù) 據(jù) 采 集 數(shù) 據(jù) 和 傳 輸 過 程 具 有 延 遲 性 故 網(wǎng) 關(guān) 設 置 為 每 隔6min 向 采 集 節(jié) 點 發(fā) 送 點 名 輪 詢 指 令 即 所 有 數(shù) 據(jù) 通 過 計 算 機 控 制 系 統(tǒng) 自 動 記 錄 并 保 存 數(shù) 據(jù) 計 算 機 每 隔6min 對 采 集 的 數(shù) 據(jù) 記 錄 并 保 存 一 次 1 4 項 目 測 定 1 4 1 溫 室 小 氣 候 溫 度 動 態(tài) 模 型 根 據(jù) 熱 力 學 有 關(guān) 理 論 可 知 單 位 時 間 溫 室 內(nèi) 熱 量 的 積 累 等 于 溫 室 內(nèi) 熱 量 儲 存 的 變 化 率 10 即 室 內(nèi) 的 熱 量 平 衡 動 態(tài) 模 型 如 下 Q a Q r Q p Q w Q s Q l Q v Q g Q e Q h 1 式 中 Q a 為 溫 室 內(nèi) 部 空 氣 熱 量 W m 2 Q r 為 太 陽 輻 射 熱 量 W m 2 Q p 為 暖 氣 管 道 供 熱 量 W m 2 Q w 為 溫 室 圍 護 結(jié) 構(gòu) 傳 熱 量 W m 2 Q s 為 葉 面 土 壤 與 空 氣 的 熱 交 換 量 W m 2 Q l 為 燈 具 散 熱 能 量 W m 2 Q v 為 韋 玉 翡 等 溫 室 小 氣 候 溫 度 和 濕 度 動 態(tài) 模 型 預 測 及 驗 證 33 湖 北 農(nóng) 業(yè) 科 學 2021 年 通 風 損 失 熱 量 W m 2 Q g 為 溫 室 覆 蓋 層 與 外 界 交 換 的 損 失 熱 量 W m 2 Q e 為 蒸 騰 作 用 吸 收 的 熱 量 W m 2 Q h 為 濕 簾 風 機 的 熱 交 換 吸 收 熱 量 W m 2 具 體 公 式 如 下 VC p A f dT i dt S 0 A p h p A f T p T i A i 1 1 a n d i i 1 a w C p G h c A s A f T i T 0 2 由 于Q h Q s Q l 在 模 型 驗 證 期 間 對 溫 室 溫 度 的 影 響 微 乎 其 微 故 在 計 算 中 未 做 考 慮 T i 為 溫 室 空 氣 熱 力 學 溫 度 K T 0 為 溫 室 外 空 氣 熱 力 學 溫 度 K S 0 為 室 外 太 陽 輻 射 W m 2 為 溫 室 太 陽 輻 射 透 射 率 其 為 一 天 測 量 的 室 內(nèi) 輻 射 總 和 與 一 天 測 量 的 室 內(nèi) 太 陽 輻 射 總 和 之 比 T P 為 管 道 熱 水 熱 力 學 溫 度 K h P 為 熱 水 管 道 傳 遞 系 數(shù) W m 2 K G 為 通 風 窗 的 空 氣 交 換 率 m 3 h h c 為 溫 室 內(nèi) 部 空 氣 透 過 覆 蓋 層 與 溫 室 外 部 空 氣 的 熱 交 換 系 數(shù) h c A Bv 單 層 覆 蓋 物 A 6 B 0 5 雙 層 覆 蓋 物 A 4 B 0 2 v 為 風 速 A s 為 溫 室 覆 蓋 物 表 面 積 m 2 式 中 其 他 各 參 數(shù) 的 意 義 及 具 體 值 詳 見 表1 1 4 2 溫 室 小 氣 候 相 對 濕 度 動 態(tài) 模 型 相 對 濕 度 是 溫 室 環(huán) 境 的 重 要 狀 態(tài) 變 量 根 據(jù) 物 質(zhì) 和 能 量 平 衡 原 理 溫 室 內(nèi) 的 水 汽 平 衡 動 態(tài) 模 型 如 下 10 h dW t dt E t E shebei E v E cond 3 式 中 h 為 溫 室 平 均 高 度 溫 室 容 積 與 地 表 面 積 之 比 V A f m E t 為 植 物 蒸 騰 作 用 釋 放 的 水 氣 量 即 植 物 的 蒸 騰 速 率 kg m 2 s E shebei 為 增 濕 或 除 濕 設 備 啟 動 后 溫 室 內(nèi) 減 少 或 增 加 的 水 分 增 濕 為 正 除 濕 為 負 kg m 2 s E v 為 通 風 換 氣 和 空 氣 滲 透 帶 走 的 水 分 kg m 2 s E cond 為 在 圍 護 結(jié) 構(gòu) 和 覆 蓋 物 上 水 蒸 氣 的 凝 結(jié) 速 度 kg m 2 s W t 為 水 和 空 氣 的 比 率 kg kg 具 體 公 式 如 下 h dW t dt C t R n e s25 T i h t B 8 036 W t Q A f C p G e i e 0 A f 1 64 10 3 A s T i T g 1 3 x i x 0 或 h dW t dt C t R n e s25 T i h t B 8 036 W t U dt C p G e i e 0 A f 1 64 10 3 A s T i T g 1 3 x i x 0 4 式 中 C t 為 經(jīng) 驗 常 數(shù) 與 葉 面 指 數(shù)LAI 呈 函 數(shù) 關(guān) 系 R n 為 作 物 冠 層 上 方 的 太 陽 輻 射 度 R n 0 55S 0 一 般 略 高 于 室 外 太 陽 輻 射 度 的50 W m 2 h t 為 作 物 和 空 氣 之 間 的 熱 量 轉(zhuǎn) 移 系 數(shù) 與 作 物 冠 層 上 方 的 太 陽 輻 射 度R n 葉 面 積 指 數(shù)LAI 呈 函 數(shù) 關(guān) 系 W m 2 K 為 溫 度 變 化 對 飽 和 水 蒸 氣 壓 力 影 響 的 綜 合 系 數(shù) 為 水 的 蒸 發(fā) 潛 熱 kJ kg 為 在 空 氣 相 對 濕 度 不 變 的 情 況 下 水 蒸 氣 壓 力 因 溫 度 變 化 的 斜 率 Q 為 濕 度 調(diào) 節(jié) 設 備 的 流 量 kg s U dt 為 供 熱 設 施 引 發(fā) 室 內(nèi) 每 平 方 米 增 加 的 熱 量 W m 2 e i 為 溫 室 內(nèi) 部 空 氣 的 水 蒸 氣 壓 力 Pa e 0 為 溫 室 外 部 空 氣 的 水 蒸 氣 壓 力 Pa T g 為 覆 蓋 物 的 內(nèi) 表 面 熱 力 學 溫 度 x i x 0 為 相 對 濕 度 其 中 在T 攝 氏 溫 度 下 時 絕 對 濕 度 的 計 算 公 式 如 下 x 0 216 7 10 5 e 273 15 T 5 x i x 0 R H 6 式 中 R H 為 絕 對 濕 度 表 1 溫 度 和 濕 度 模 型 參 數(shù) 參 數(shù) 溫 室 容 積 V m 3 空 氣 密 度 kg m 3 空 氣 的 定 壓 比 熱 容 C p J kg K 溫 室 地 表 面 積 A f m 2 熱 水 管 道 表 面 積 A p m 2 溫 室 圍 護 結(jié) 構(gòu) 傳 熱 面 積 A i m 2 外 圍 護 結(jié) 構(gòu) 內(nèi) 表 面 對 流 換 熱 系 數(shù) a n W m 2 K 外 圍 護 結(jié) 構(gòu) 外 表 面 對 流 換 熱 系 數(shù) a w W m 2 K 外 圍 護 結(jié) 構(gòu) 隔 層 材 料 的 厚 度 d i m 外 圍 護 結(jié) 構(gòu) 隔 層 材 料 的 導 熱 系 數(shù) i W m K 溫 室 覆 蓋 物 表 面 積 A s m 2 25 飽 和 水 蒸 氣 壓 力 e s25 Pa 大 氣 壓 力 B Pa 數(shù) 值 717 1 25 1003 125 42 5 339 45 8 72 23 26 0 025 6 0 148 75 3167 101325 1 5 數(shù) 據(jù) 分 析 為 了 驗 證 所 建 冬 季 溫 室 小 氣 候 預 測 模 型 的 準 確 度 和 精 確 度 采 集 生 長 期 的 溫 室 數(shù) 據(jù) 自9 月26 日 開 始 幼 苗 期10d 開 花 期28d 結(jié) 果 期32d 各 生 育 期 采 集 的 數(shù) 據(jù) 先 進 行 預 處 理 剔 除 異 常 和 無 效 數(shù) 據(jù) 再 代 入 溫 室 小 氣 候 動 態(tài) 模 型 計 算 預 測 值 并 通 過 MicrosoftExcel2019 計 算 各 類 誤 差 2 結(jié) 果 與 分 析 2 1 單 天 溫 度 和 相 對 濕 度 動 態(tài) 變 化 分 析 選 取10 月11 日 內(nèi) 外 環(huán) 境 因 子 的 各 項 數(shù) 據(jù) 并 分 別 繪 制 該 日 室 內(nèi) 外 溫 度 相 對 濕 度 及 其 相 應 預 測 值 的 曲 線 分 布 結(jié) 果 如 圖1 圖2 所 示 由 圖1 可 見 溫 34 第9 期 室 內(nèi) 溫 度 晝 夜 變 化 為 白 天 高 夜 晚 低 由 于 溫 室 熱 量 主 要 來 源 于 室 外 溫 度 和 太 陽 輻 射 量 在 白 天 尤 其 是14 00 左 右 二 者 同 時 達 到 最 大 值 故 此 刻 溫 度 達 到 一 天 中 的 最 大 值 白 天 時 室 外 的 輻 射 較 大 而 夜 晚 溫 室 熱 量 主 要 來 源 于 白 天 室 內(nèi) 熱 量 在 夜 晚5 00 室 外 溫 度 達 最 小 值 且 白 天 累 積 熱 量 基 本 消 耗 殆 盡 故 夜 晚5 00 溫 度 到 達 一 天 中 的 最 小 值 經(jīng) 對 比10 月11 日 的 室 內(nèi) 溫 度 和 預 測 溫 度 在8 00 17 00 預 測 溫 度 大 于 室 內(nèi) 溫 度 而18 00 之 后 基 本 低 于 室 內(nèi) 溫 度 溫 室 內(nèi) 的 相 對 濕 度 也 是 溫 室 小 氣 候 的 一 個 重 要 組 成 部 分 相 對 濕 度 過 高 或 過 低 對 作 物 的 生 長 都 很 不 利 由 圖2 可 見 與 室 內(nèi) 溫 度 相 反 室 內(nèi) 相 對 濕 度 晝 夜 變 化 呈 白 天 低 夜 晚 高 的 規(guī) 律 這 種 情 況 在 太 陽 輻 射 量 大 時 顯 得 非 常 突 出 故 白 天 加 濕 降 溫 是 調(diào) 節(jié) 溫 度 和 濕 度 的 一 個 方 案 夜 晚 應 保 持 一 定 的 通 風 降 低 濕 度 以 預 防 病 蟲 害 的 發(fā) 生 率 2 2 有 無 加 熱 設 施 介 入 時 溫 度 和 相 對 濕 度 動 態(tài) 變 化 分 析 針 對2019 年10 月10 19 日 溫 室 小 氣 候 環(huán) 境 在 設 置 加 熱 設 施 前 后5d 的 溫 度 和 相 對 濕 度 預 測 值 與 實 際 值 對 比 分 析 得 到 玻 璃 溫 室 在 有 無 加 熱 設 施 情 況 下 各 時 間 段 溫 度 和 相 對 濕 度 的 變 化 情 況 圖3 圖4 分 別 為 其 溫 度 和 相 對 濕 度 的 變 化 曲 線 由 圖3 可 見 加 熱 設 施 進 入 溫 室 后 在 沒 有 加 熱 設 0 03 0 06 0 51 1 14 1 38 2 02 2 26 2 56 3 20 3 56 4 20 4 50 5 14 5 44 6 08 6 38 7 02 7 26 7 50 8 14 8 38 9 02 9 32 9 56 10 26 10 50 11 26 11 50 12 14 12 38 13 02 13 26 13 50 14 14 14 38 15 08 15 32 15 56 16 20 16 44 17 08 17 32 17 56 18 20 18 44 19 08 19 32 20 08 20 32 20 56 21 20 21 44 22 08 22 38 23 02 23 26 23 50 時 刻 40 35 30 25 20 15 10 溫 度 室 外 溫 度 室 內(nèi) 溫 度 預 測 溫 度 圖 1 1 0 月 1 1 日 溫 度 室 內(nèi) 預 測 值 與 室 內(nèi) 外 實 際 值 對 比 0 03 0 06 0 51 1 14 1 38 2 02 2 26 2 56 3 20 3 56 4 20 4 50 5 14 5 44 6 08 6 38 7 02 7 26 7 50 8 14 8 38 9 02 9 32 9 56 10 26 10 50 11 26 11 50 12 14 12 38 13 02 13 26 13 50 14 14 14 38 15 08 15 32 15 56 16 20 16 44 17 08 17 32 17 56 18 20 18 44 19 08 19 32 20 08 20 32 20 56 21 20 21 44 22 08 22 38 23 02 23 26 23 50 時 刻 100 90 80 70 60 50 40 30 20 相 對 濕 度 室 外 相 對 濕 度 室 內(nèi) 相 對 濕 度 預 測 相 對 濕 度 圖 2 1 0 月 1 1 日 相 對 濕 度 室 內(nèi) 預 測 值 與 室 內(nèi) 外 實 際 值 對 比 韋 玉 翡 等 溫 室 小 氣 候 溫 度 和 濕 度 動 態(tài) 模 型 預 測 及 驗 證 35 湖 北 農(nóng) 業(yè) 科 學 2021 年 施 下 室 內(nèi) 最 高 溫 度 為33 44 最 低 溫 度 為6 42 平 均 溫 度 為17 11 溫 度 相 差 最 大 為27 02 而 在 加 熱 設 施 工 作 情 況 下 最 高 溫 度 為35 46 最 低 溫 度 為4 83 平 均 溫 度 為17 73 溫 度 相 差 最 大 為 30 63 經(jīng) 計 算 室 內(nèi) 溫 度 預 測 模 型 相 對 誤 差 在 3 30 10 91 絕 對 誤 差 在0 66 1 75 均 方 根 誤 差 在0 83 2 50 由 圖4 可 見 在 無 加 熱 設 施 時 正 午 時 段 最 小 相 對 濕 度 維 持 在48 左 右 夜 間 相 對 濕 度 極 大 值 在 93 以 上 加 熱 設 施 工 作 時 正 午 時 段 最 小 相 對 濕 度 在35 左 右 夜 晚 極 大 值 在85 之 上 從 圖3 圖 4 可 以 看 出 室 內(nèi) 溫 度 和 相 對 濕 度 的 預 測 線 與 實 測 線 的 走 勢 都 很 接 近 但 相 對 濕 度 度 量 值 較 溫 度 度 量 值 大 得 多 故2 條 曲 線 的 擬 合 度 不 及 溫 度 預 測 的 擬 合 度 但 室 內(nèi) 相 對 濕 度 預 測 模 型 精 度 還 是 較 高 的 它 的 相 對 誤 差 在1 49 8 99 絕 對 誤 差 在1 05 4 83 個 百 分 點 均 方 根 誤 差 在0 58 4 91 2 3 生 育 期 試 驗 分 析 為 進 一 步 探 究 模 型 的 精 確 度 在 各 生 育 期 各 取 5d 幼 苗 期10 月1 5 日 開 花 期10 月27 31 日 結(jié) 果 期11 月11 15 日 來 驗 證 圖5 圖6 分 別 為 各 生 育 期 溫 度 相 對 濕 度 的 曲 線 分 布 由 圖5 可 知 整 個 生 育 期 溫 度 預 測 值 和 實 際 值 曲 線 趨 勢 基 本 一 致 由 于 冬 季 室 外 溫 度 的 逐 漸 降 低 基 本 關(guān) 閉 通 風 窗 正 午 時 小 幅 開 啟 故 預 測 值 溫 度 也 呈 下 降 趨 勢 加 熱 設 施 介 入 趨 勢 并 不 大 溫 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 時 刻 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 溫 度 無 加 熱 設 施 有 加 熱 設 施 室 內(nèi) 溫 度 預 測 溫 度 圖 3 有 無 加 熱 設 施 控 制 溫 度 室 內(nèi) 預 測 值 與 室 內(nèi) 實 際 值 對 比 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 時 刻 110 00 100 00 90 00 80 00 70 00 60 00 50 00 40 00 30 00 20 00 相 對 濕 度 無 加 熱 設 施 有 加 熱 設 施 室 內(nèi) 相 對 濕 度 預 測 相 對 濕 度 圖 4 有 無 加 熱 設 施 控 制 相 對 濕 度 室 內(nèi) 預 測 值 與 實 際 值 對 比 36 第9 期 度 在 整 個 時 期 最 高 達35 73 最 低 為3 62 各 時 期 最 大 絕 對 誤 差 分 別 達1 76 1 67 1 30 最 大 相 對 誤 差 分 別 達9 79 8 91 7 18 最 大 均 方 根 誤 差 分 別 達2 50 1 87 1 51 絕 對 誤 差 相 對 誤 差 和 均 方 根 誤 差 的 平 均 值 均 在 結(jié) 果 期 數(shù) 值 最 小 幼 苗 期 最 大 表2 相 比 室 內(nèi) 溫 度 變 化 室 內(nèi) 相 對 濕 度 變 化 更 為 劇 烈 最 大 值 和 最 小 值 出 現(xiàn) 多 次 振 蕩 且 差 值 較 大 但 總 體 上 相 對 濕 度 預 測 值 與 實 際 值 的 變 化 趨 勢 是 一 致 的 相 對 濕 度 在 整 個 時 期 最 高 達98 41 最 低 為 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 4 00 9 00 14 00 19 00 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 4 00 9 00 14 00 19 00 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 時 刻 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 溫 度 幼 苗 期 結(jié) 果 期 室 內(nèi) 溫 度 預 測 溫 度 開 花 期 圖 5 各 生 育 期 溫 度 室 內(nèi) 預 測 值 與 室 內(nèi) 實 際 值 對 比 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 4 00 9 00 14 00 19 00 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 4 00 9 00 14 00 19 00 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 時 刻 110 00 100 00 90 00 80 00 70 0