Venlo温室的荷载效应特征及其在工程中的应用

Venlo型温室是世界上硬质覆盖材料温室中使用量最大的结构形式，在中国也已经成为玻璃温室和PC板温室的首选结构。该文以Venlo温室钢结构中控制性关键构件边柱和相邻中柱为例，利用温室结构设计专用软件、采用结构有限元分析的方法对边柱和中柱在6种不同荷载组合方式和7种不同跨度下的荷载效应进行了计算，分析其在不同荷载组合和跨度数下的内力变化规律，将结果运用于温室柱网布置、构件材料分布、节点构造等工程设计中，可以有效提高Venlo型温室结构设计的科学性、安全性、降低结构用钢量。     

基于语义驱动的日光温室图纸三维建模方法

为了从日光温室施工图纸中重建出温室结构三维模型,提出基于语义映射的施工图纸三维重建方法。首先解析和分类日光温室施工图纸DXF文件,从中识别和理解主要特征构件,建立日光温室构件语义模型并生成分层控制参数,进而基于参数化驱动日光温室三维建模,最后对日光温室三维模型进行真实感渲染。该方法整合CAD制图与三维建模技术,有利于提高日光温室施工图纸的读图效率,建立的三维温室模型具有保真性、交互性和真实感等特性,可用于工程量和造价计算、温室结构优化以及虚拟展示。     

基于Activiti和Drools的水产养殖自动决策流程管理系统

针对目前水产养殖过程管理中缺乏有效的流程化管理、养殖业务规则不明确、养殖决策效率低、人工经验判断操作失误率高等问题,阐述了工作流技术和规则引擎技术结合应用于水产养殖流程管理的设计思想。首先提出了一种基于规则引擎的智能工作流管理系统体系结构,并对系统进行总体框架设计。然后在分析和总结出水产养殖业务流程步骤繁琐不明确、受时间限制、多循环、多并发和存在大量养殖业务决策等特点的基础上,以南美白对虾养殖流程为例,通过Activiti可视化流程设计器对南美白对虾养殖流程进行流程定义和设计,构建水产养殖工作流模型;通过Drools规则引擎制定南美白对虾养殖关键流程业务规则库,制定过程包括养殖规则的分析、定义、设计、编写和触发。最后,将Activiti工作流引擎和Drools规则引擎与当今主流的SSH框架进行整合,开发基于Activiti和Drools的水产养殖自动决策流程管理系统。通过初期试验运行表明,该系统能有效实现水产养殖全流程业务状态的实时监控和养殖关键流程的规则决策,能有效增加养殖产量14.8%,降低饵料系数11.4%,减少人工管理成本30%,使得整体经济效益增加29.3%,初期试验效果良好,为水产养殖信息化过程管理提供了一种切实可行的流程化、自动化、精细化养殖的新策略。     

基于工作流网的打假工作流模型设计与验证

借助于某企业打假管理工作流程实例,利用工作流管理思想对打假流程进行分析,介绍了工作流网的概念、基本组件及触发机制,设计了打假工作流模型,并对模型正确性进行了验证分析,以求对打假工作信息化提供启示。     

基于模型的温室加温控制目标优化系统研究

温室加温控制目标的设定合理与否，直接影响温室作物生长及温室环境调控的能耗。本研究以温室作物生长模拟模型和温室加温能耗预测模型为基础，建立了基于模型的温室加温控制目标计算机优化系统。系统包括一个数据库(温室、作物以及气象资料)和三个模型(作物生长模拟模型、温室加温能耗预测模型以及加温控制目标优化模型)。系统的输入主要为温室类型、温室结构、覆盖材料、作物信息以及室外气象资料，系统输出主要为作物干物质生产量、温室加温能耗量以及干物质生产能耗量利用效率最高和生物量最高的温室白天和夜间的加温控制目标(温度设置点)。以2003年1月20日～2月20日上海孙桥现代农业开发区Venlo型自控玻璃温室水果型黄瓜生产为实例进行分析，结果表明，在上海地区冬季进行温室水果型黄瓜生产时，在开花至果实采收初期将白天和夜间加温控制目标分别设为23℃和17℃时可以获得最高的干物质生产量；将白天和夜间的温室加温的温度分别设为20℃和15℃能够使黄瓜干物质生产的能耗量利用效率达最大，并能够使黄瓜干物质产量也处于较高的水平。本研究建立的基于模型的温室加温控制目标优化系统为中国温室气候控制中温度的优化调控提供了理论依据和决策支持。     

湿帘-风机降温下的温室热/流场模拟及降温系统参数优化

为提高温室夏季降温环境性能,提出了一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的温室湿帘-风机系统的降温环境优化设计方法。采用太阳射线追踪法来模拟太阳辐射对夏季温室内流场环境的影响,并结合温室内作物的多孔介质模型,构建并求解温室三维非稳态模型,模拟了湿帘-风机降温下的温室内部温度场与速度场分布情况。模拟结果与试验测量的温度值和风速值进行了对比,其平均误差分别在4%和6%以内,验证了建立的温室CFD模型的准确性。结合正交试验方法,基于CFD模型对不同温室长度、湿帘面积和风机速度参数条件下的室内降温环境进行了优化设计。根据模拟优化获得的不同配置方案结果,建立了温室长度、湿帘面积和风机速度参数的拟合结果,为夏季华东沿海地区Venlo型温室湿帘-分机降温系统的设计提供了可靠的理论依据。     

Penman-Monteith模型模拟Venlo型温室黄瓜植株蒸腾

准确模拟温室作物蒸腾对于制定科学合理的灌溉制度及温室环境调控具有重要意义,该研究基于2017年秋冬季和2018年春夏季Venlo型温室黄瓜生育期内微气象数据、黄瓜生长发育指标和植株蒸腾,对Penman-Monteith(PM)模型中关键参数—冠层阻力和空气动力学阻力进行研究。通过分析黄瓜叶片孔阻力与温室内气象因子的响应关系,构建了由黄瓜有效叶面积指数及叶片孔阻力模拟冠层阻力的子模型;采用基于风速的Perrier对数法和基于温室对流类型的热传输系数法计算温室内低风速环境下的空气动力学阻力,并评价不同方法的适用性。结果表明:叶片孔阻力与太阳辐射呈指数关系(R~2=0.89),可通过观测温室内太阳辐射计算黄瓜叶片孔阻力;应用热传输系数法确定空气动力学阻力时,温室内对流类型绝大多数时间为混合对流;2种方法计算的温室内空气动力学阻力变化幅度均较小,Perrier对数法计算的春夏季和秋冬季空气动力学阻力平均值分别为388和383 s/m,热传输系数法计算的空气动力学阻力平均值分别为141和158 s/m;基于2种空气动力学阻力计算方法,PM模型模拟的植株蒸腾与实测值均具有较好的一致性,但采用Perrier对数法计算空气动力学阻力时,PM模型低估了植株蒸腾,春夏季和秋冬季拟合线斜率分别为0.87和0.91;而采用热传输系数法计算空气动力学阻力时,PM模型可更准确的模拟该地区温室黄瓜植株蒸腾,春夏季和秋冬季拟合线斜率分别为1.00和0.94,R~2分别为0.91和0.95,均方根误差分别为46.15和12.45 W/m~2。该研究结果为实现PM模型在Venlo型温室环境的准确应用提供了参考。     

基于振动台试验的Venlo型温室抗震性能分析

《农业温室结构设计标准》（GB/T 51424-2022）规定“抗震设防烈度为8度（0.30 g）及以上地区的农业生产用玻璃温室结构设计应计算地震作用”，为探究Venlo型温室的抗震性能及地震响应，对一形状规则的Venlo型温室其中1跨2开间制作缩尺模型进行振动台试验，研究模型结构的动力特性，以及在7度多遇地震（加速度时程最大值为0.035 g）、7度设防烈度地震（加速度时程最大值为0.10 g）、7度罕遇地震（加速度时程最大值为0.22 g）、8度罕遇地震（加速度时程最大值为0.40 g）及8度半罕遇地震（加速度时程最大值为0.51 g）作用下结构的加速度响应。结合ANSYS进行数值模拟分析，试验和有限元对照结果证明了采用有限元软件进行动力时程分析的可靠性。在此基础上，参考某Venlo温室工程结构设计，建立数值模型，按照规范对永久荷载、雪荷载和作物荷载进行组合，采用时程分析法，通过对温室结构单向输入AKT波、NGA波和人工波共3组地震波，分析其在8度半罕遇地震作用下的振型及有无地震作用下结构的内力、位移。结果表明，地震作用下Venlo温室结构的应力最大值为无地震作用下的1.24～2.12倍，其中人工波作用时的结构应力已超出材料屈服应力。同一组地震波作用时，将可变荷载考虑为作物荷载和雪荷载组合的b1工况与仅考虑作物荷载组合的b2工况分别施加于结构，所得柱顶位移数值相近，此时地震作用对柱顶位移起控制作用，柱顶位移最大值主要出现于外墙抗风柱。其次，人工波作用下结构柱顶产生的位移响应最大，最大值可达72.17 mm，已超过中国建筑抗震设计对弹性层间位移角1/250的要求。研究可为Venlo温室在地震作用下的安全设计提供理论参考。     

Venlo型温室外遮阳和屋顶喷淋系统夏季降温效果

该文对荷兰Venlo型连栋温室夏季采用自然通风并结合遮阳网、室外屋顶喷淋的降温效果进行了实验研究。实验中对温室内空气温、湿度,太阳辐照度进行了测试,以比较外遮阳和屋顶喷淋的降温效果。结果表明:Venlo型温室夏季采用自然通风结合外遮阳和屋顶喷淋的降温措施后能够有效降低室内温度。不同于其它蒸发降温系统,屋顶喷淋没有造成温室内湿度的显著增加,室内的温度和湿度分布比较均匀。这种降温措施的能耗小,可以达到温室降温和降低温室夏季生产成本的双重目的     

分布式无公害农产品数字认证系统的构建与实现

针对农产品质量安全认证这一关键问题,以无公害农产品产地认定与产品认证一体化工作流程为研究对象,从信息技术的角度构建了一个以实现认证流程的规范化和提高工作效率为目的的无公害农产品数字认证系统。通过对认证活动的分析,确立认证流程的两级节点域环境,构建节点域间中心化的分布式拓扑结构,设计分布式环境下的系统功能流程,探讨了关键技术;综合采用元数据、工作流和Web Service技术,开发了面向申报者、检测机构和各级认证管理部门的分布式无公害农产品数字认证系统。系统提供了申报管理、认证工作流管理和认证信息资源服务等功能,实现了无公害农产品认证全流程、全方位的电子化管理。该系统在河南省和农业部试点应用,运行结果表明,达到了跨部门、跨地域的协同工作和认证信息的高效管理,具有较好的应用推广前景。     

屋顶全开启型Venlo式温室的采光性能

不同天气（晴天和阴天）和开窗比例条件下,对屋顶全开启型Venlo式温室(温室A)白天室内、外光合有效辐射量子通量密度（PAR）进行测试。以屋顶通风窗型Venlo式温室为对照（温室B）,研究屋顶全开启型Venlo式温室的采光性能。结果表明：屋顶全开启型Venlo式温室在晴天条件下的平均透光率为53.7%,阴天条件下为52.1%,均高于对照。且屋顶全开启型Venlo式温室的透光率随着（屋面）天窗开启比例的增加而提高,而对照透光率无明显变化,表明开启的天窗减少了对太阳辐射的阻挡,提高了温室透光率。同时,屋顶全开启型Venlo式温室晴天条件下PAR分布均匀度均值为0.893,阴天条件下为0.916,均低于对照。不同天气条件下,随着天窗开启比例的增加,屋顶全开启型Venlo式温室PAR分布均匀度不断降低,而对照无明显变化,且屋顶全开启型Venlo式温室在晴天条件下PAR分布均匀度变幅大于阴天,表明开启的天窗集中阻挡了温室天沟附近太阳辐射的直射,从而导致其PAR分布均匀度较低。     

日光温室地源热泵供暖碳足迹的生命周期分析

为分析日光温室地源热泵供暖的碳足迹,该文以日光温室地源热泵供暖系统中浅层地热能的存储、提取、制冷压缩提升和温室末端供暖整个过程为研究对象,对系统的温室气体排放和单位温室供暖面积的排放水平进行分析,构建基于生命周期分析LCA(life cycle assessment)的日光温室地源热泵供暖碳足迹分析方法。同时以北京地区日光温室地源热泵系统冬季供暖采集的试验数据为依据,分析和计算出北京地区日光温室在采用燃煤和燃气2种不同发电方式下地源热泵系统的供暖碳足迹和基于20 a和100 a温室地源热泵供暖碳足迹的全球变化潜能(global warming potential,GWP,单位为二氧化碳当量排放-CO2-eq.)的变化。研究表明,在北京地区采用燃煤和燃气驱动地源热泵系统的碳足迹GWP分别为257和72 g/(m2·d)。基于100 a的GWP总量比20 a的计算值分别减少了1.6%和5.4%。对比荷兰Venlo型温室天然气供暖,该研究中采用燃煤发电驱动日光温室地源热泵供暖的碳足迹是其1.39倍,而燃气发电驱动日光温室地源热泵供暖的碳足迹仅为Venlo型温室供暖的41%。采用燃气发电驱动的地源热泵供暖系统具有更低的碳足迹。     

中国现代温室的主要型式及其性能

目前我国正处在温室设施大发展的年代,大型温室年增长量在百公顷以上,温室型式也各种各样,如何根据当地条件和种植内容,选择经济有效的温室型式及其合理配置是每个温室建设者所首要解决的问题。“九五”期间,在大量引进学习国外温室及其种植技术的基础上,我国温室设施也有了前所未有的发展。但由于温室规范措施滞后,各类温室设计制造,尤其是设计、选型和配套技术还很不成熟,给温室建设者合理选择温室带来了一定困难。针对我国大量发展的温室型式,包括玻璃温室、塑料温室和PC板温室,就其结构特点、主要技术性能进行了分析和阐述,以期为温室设计和建造提供必要的技术依据     

单屋面温室光照环境的数值实验

建立了分析单屋面温室直射光透光率、反射率及室内阴影率的计算机数学模型,并且利用该数学模型对三折式温室举例计算了温室方位角及温室长度与直射光透光率、反射率、室内阴影率的日变化关系。     

秒尺度温室番茄作物-环境互作模型构建与验证

为了解决现有温室模型时间尺度不统一的问题,该研究建立了一个时间尺度统一的温室番茄作物-环境互作模型,描述作物与环境之间的相互作用,提高模型的精准性。首先,将番茄作物生长模型拆分成SUPPLY、PARTITION、GROWTH3个子模块,针对3个模块在由天数量级时间尺度到秒数量级时间尺度变换时存在的问题,通过模型替换、结构改造、参数辨识等方法对时间尺度进行了转换,并利用EFAST敏感性分析算法将模型中的不确定参数分为敏感参数和不敏感参数两类。然后,在秒时间尺度番茄作物生长模型的基础上,考虑番茄作物对温室环境的实时反馈,结合小气候模型形成包含未知参数的"通用"的互作模型结构。最后,利用贝叶斯优化方法及番茄生产温室的实际数据,分别对互作模型中生长模型和小气候模型的未知参数进行参数辨识,确定互作模型全部结构与参数,得到可用的互作模型。利用该研究得到的秒时间尺度生长模型对2015—2018年上海崇明A8温室番茄产量进行模拟,其与真实产量值间的均方根误差在7.34～18.85 g/m~2之间,平均相对误差在5.8%～18%之间,均小于TOMGRO模型与Integrated模型,可以更好地预测产量变化。含作物反馈的小气候环境模型经参数辨识后,模拟番茄作物3个不同生长时期(幼苗期、开花坐果期、结果期)的环境因子(温室内温度、湿度、CO_2浓度)变化的平均相对误差均在3%～6%之间,且相较于未考虑作物反馈的一般小气候模型有更好的模拟效果。互作模型的建立将作物与温室小气候环境统一成一个模型,可以为温室环境控制提供模型基础。     

日光温室低温寡照灾害监测预警系统设计

根据多年日光温室气象生态观测资料,总结了温室黄瓜和番茄低温寡照灾害指标,结合远程环境监控技术,建立了日光温室低温寡照灾害的监测预警系统,并在河北日光温室蔬菜生产中进行了测试和初步应用。结果表明,该系统可对低温寡照所发生的范围及强度等进行动态监测预警,并可通过自动生成word文档形式提供信息服务,在灾害诊断预警中具有较好的应用前景。     

设施番茄外观形态及物质累积分配模型构建与验证

为构建适用于日光温室与塑料大棚的设施番茄生长模型,该研究利用保温塑料大棚春茬试验数据,建立以辐热积为尺度的番茄外观形态及物质累积分配模型,并利用保温塑料大棚秋茬和日光温室越冬茬的试验数据验证模型的准确性。结果表明：1）番茄株高模拟值的决定系数R2和均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）分别为0.907 4和13.66 cm;2）番茄整株及各器官的干物质质量模拟值的决定系数R2范围为0.854 1～0.975 1,RMSE为2.87～6.98 g/株;3）番茄整株、地上部以及果实鲜质量累积的模拟值的决定系数R2范围为0.887 2～0.905 0,RMSE为109.83～171.16 g/株。综上可知,该研究建立的模型可较准确地预测番茄株高与干鲜质量物质累积值,模型的实用性较强,可为设施番茄生产提供理论依据和决策支持。     

苗期短时高温条件下草莓干物质积累模型的修订

以草莓品种“红颜”为试验材料，分别于2018年和2019年对温室草莓苗期进行不同高温（日最高温/日最低温分别为32/22℃、35/25℃、38/28℃和41/31℃）和不同胁迫天数（2d、5d、8d和11d）处理，以28/18℃为对照（CK），处理结束后将草莓移植到Venlo型玻璃温室进行正常栽培试验。以2018年数据定量分析高温和胁迫天数对温室草莓叶面积指数的影响，构建以生理发育时间为尺度的苗期高温对温室草莓叶面积指数影响模型，并结合已有的光合作用生产模型，构建光合驱动的草莓干物质生产的机理模型。以2019年试验数据对模型进行拟合验证。结果显示，构建的高温影响模型对温室草莓叶面积指数、最大光合速率和干物质生产的模拟值与实测值之间的决定系数（R²）分别为0.98、0.83 和0.91，均方根误差(RMSE)分别为0.04、1.50μmol·m⁻²·s⁻¹和1.38g·m^–2，相对误差（RE）分别为6.43%、13.17%和11.49%，说明所建模型较好地模拟了苗期高温对温室草莓叶面积变化和干物质生产的影响，可为温室草莓的高温环境管理和调控提供理论依据。