秋季日光温室内小气候特征研究

[目的]为日光温室的科学管理提供理论依据。[方法]测定日光温室的光照、温度和湿度并作相关分析。[结果]温室内空气湿度、地面温度最大值都出现在14:00左右,最小值出现在6:00前后。秋季温室内外地面温度存在6.8℃温差。光照南侧比北侧高960 lx;中间比东、西侧的高2230 lx、1560 lx;上层比中层、下层分别高73、720 lx。夜间空气湿度在90%以上,午后在80%以上。[结论]温室内空气湿度、地面平均温度日变化曲线为单峰型曲线;地面温度水平分布呈现出中间高四周低规律;温室内光照度日变化曲线类型是倒"V"型,而空间分布为南强北弱,上强下弱的规律。温室内空气湿度比较高,尤其是在夜间空气湿度更高。     

日光温室无线传感器多数据融合技术研究

无线传感器网络中采集的监测数据存在着较大的冗余和误差,影响数据的可靠性,然而由于温室环境具有空间大且温场分布受多种参数影响大等特点,在采集监测和控制中对数据的准确性要求比较高。为实现北方日光温室实时数据融合,提高实时数据精度,以沈阳农业大学北山试验基地一栋日光温室的实时采集数据为例,提出一种数据融合方法,通过无线传感器实时采集温室数据,利用格拉布斯判定准则进行数据预处理,并应用自适应加权平均算法对数据进行融合试验。试验结果表明:格拉布斯判定准则能够有效的剔除粗大误差,与原始采集数据相对比剔除误差后数据精度提高8%;与应用传统平均数据融合算法处理数据结果对比自适应加权平均数据融合能够明显的提高数据精度,融合后数据精度被提高6%。针对北方日光温室环境,采用无线传感器多数据融合方法,克服了对每个传感器采集的信息分别处理时的不确定性和不稳定性,经融合处理后结果能够提高温室环境监测的精确度,可全面准确的描述温室实时环境,为温室环境控制提供更加精准的基础数据,控制后使温室环境的温度、湿度、光照强度等主要参数达到相对理想的条件。     

多功能叶菜类光转换膜的农业应用效应研究(英文)

[目的]检测光转换农膜的性能,以解决温室大棚内反季及跨季蔬菜在栽培过程中经常出现的光照不足的问题。[方法]对叶菜类光转换膜和普通膜内的光照、空气温度与土壤温度等进行监测与分析,比较它们的差别。[结果]叶菜棚(叶菜类光转换膜大棚)的透光性能及其效率优于普通大棚,且可以提高空气和土壤的温度。[结论]叶菜类光转换膜的综合性能比普通大棚覆膜优异,能改善作物的光照条件。     

跨度变化对日光温室光温环境的影响分析

[目的]针对目前吐鲁番地区日光温室跨度等结构参数比较混乱的现状,开展适合当地自然环境条件和资源的越冬型温室跨度的优化研究.[方法]选取新疆吐鲁番沙漠植物园附近跨度分别7、8和9m的3座结构相近的日光温室,采用智能环境监测仪对温室各项环境参数进行实时监测,分析跨度变化对日光温室光照和保温性能的影响.[结果]测试数据呈现较强的吐鲁番盆地的地域气候特征,无论是在恶劣还是良好的天气条件下,3种跨度温室的光温环境整体变化趋势与外界光温环境变化趋势基本一致,但在同样的天气条件下,不同跨度的日光温室的环境具有一定的差异,主要表现为:温室气温方面IL8＞L7＞L9;光照强度表现为L7＞L8＞L9;平均地温表现为L9 ＞L8 ＞L7;温室内的空气相对湿度表现为L8＞L7＞L9.[结论]按照农业部标准,吐鲁番纬度为N42.8°,跨度应不小于7 m.但由于其属于盆地气候,光照丰富,从整体测试数据来看,8m跨度日光温室综合性能最好,适合于吐鲁番地区进行果蔬越冬生产的日光温室跨度结构.     

不同天气条件下日光温室桃树栽培环境因子的变化特征

[目的]研究桃树日光温室扣棚升温期,果实发育期温室内外环境因子的变化特征及规律.[方法]测定扣棚升温期温室内外温度变化,果实发育期晴天、沙尘天气条件下温室内外温度、湿度、光照、CO2浓度的日变化,对温室内外环境因子变化特征及规律进行分析.[结果]在桃树日光温室扣棚升温期,温室内气温、地温随外界温度升高呈逐步上升趋势;果实发育期,温室内的温度、白天湿度的变化与外界趋势一致、紧密相关;温室内光照强度随室外而变化,沙尘天气对温室内的光照强度影响较大;温室内的CO2浓度在大部分时间内都低于温室外,晴天较沙尘天下降更明显.[结论]桃树日光温室内的温湿度、光照、CO2等环境因子的变化依赖于外界且与外界环境气象条件存在相关性.扣棚升温期应注重温室内温度循序渐进升高,温室内气温和地温同步升高.果实发育期应注意晴天及时通风降温降湿,沙尘天清除棚膜、叶片上的尘土,改善温室内光照条件.此外,果实发育期还应增施CO2气肥以提高桃树的光合速率.     

宁夏全封闭阳台小气候对樱桃番茄生长的影响研究

[目的]为了研究宁夏全封闭阳台小气候条件对蔬菜生长的影响。[方法]以樱桃番茄为供试蔬菜,采取水培和基质栽培2种模式,通过监测普通家居阳台冬季典型的较寒冷晴天和阴天的环境数据,并与日光温室对比,分析2种环境下不同栽培模式的蔬菜生长发育指标。[结果]结果表明,宁夏全封闭普通家居阳台冬季温度较高,晴天高出日光温室1.4~12.3℃;从一整天的空气湿度来看,同一时间日光温室始终高于家居阳台,晴天时最高高出331.5%(18:30);家居阳台和日光温室的光照时间和光照强度的变化趋势基本一致,但光照强度家居阳台要远远高于日光温室(晴天最高比日光温室高137.8%)。温室水培樱桃番茄的生长势及光合效率最强,其次是温室基质盆栽,阳台水培樱桃番茄生长势最弱。[结论]设施内环境因子是相互影响、相互制约的,满足单一环境条件都不能使蔬菜生育取得良好的结果,栽培中应依据不同季节阳台环境状况,有主有次、适时适度地调控环境条件,以促进蔬菜良好的生长发育。     

日光温室冬春两季环境因子变化研究

在正常生产管理条件下,利用温室智能监控系统,自动监测记录冬、春两季日光温室内外空气温度、光照强度,温室内空气湿度、土壤温度,研究冬、春两季日光温室环境因子日变化差异及环境因子间的相互关系差异。结果表明,土壤温度与温室内外光照及温室内湿度的相关性,春季显著大于冬季;温室内湿度与温室内、外光照强度、温室内外温度以及温室外温度与温室的相关性,春季显著小于冬季。土壤温度与温室内、外温度的关联程度,春季温室内温度强于温室外温度,冬季温室外温度强于温室内温度。温室外温度与温室内、外光照、土壤温度的关联程度,春季温室内、外光照强于土壤温度,而冬季土壤温度强于温室内、外光照。冬季温室内湿度显著高于春季,日变化幅度显著小于春季。春季最低温室内要高于冬季最低温度10℃以上,日变化幅度明显小于冬季;春季温室内、外最大光照强度是冬季的2倍,且春季光照时间长。春季室外温度平均高于冬季12℃以上,春季温室内土壤温度始终要高于冬季10℃以上。     

南方日光温室的辐射条件分析

[目的]分析南方日光温室的辐射条件,为合理进行日光温室的光照管理提供参考。[方法]利用Sepctrum900-ET便携式自动气象站对南方温室条件下的辐射因子连续观测,每隔15 min读一个数据。[结果]在阴天条件下,日照时数较少、室内光照、热量不足是影响作物生长发育不良的主要原因。日光温室内太阳辐射的时间分布和空间分布存在一定的规律,日光温室内的太阳总辐射量与室外的太阳总辐射量存在着显著的线性相关,要合理安排作物,提高光能利用率。[结论]对温室内作物的种植具有指导意义。     

新型“光肥”对温室大棚内环境因子及小青菜生长的影响(英文)

[目的]探究新型"光肥"纳米转光膜的性能,评价其对设施温室大棚内环境因子及作物生长的影响。[方法]通过对设施叶菜类农业大棚智能监控系统监控的转光膜与长寿流滴农膜棚内光照、空气温度、土壤温度数据进行对比分析,比较两者的差异,再通过农田试验进行验证。[结果]与长寿流滴膜相比,纳米转光膜可改善温室大棚内光照条件,有效提高空气温度和土壤温度,农田种植小青菜的试验结果显示,转光膜棚内的小青菜地上部分鲜重可比对照高19.15%。[结论]纳米转光膜的增温性能高于长寿流滴农膜,且可改善光照条件,促进作物生长,提高作物产量。     

辽沈I型日光温室地温预测模型及数值模拟

[目的]研究温室内地温的动态模型,并在沈阳农业大学园艺学院辽沈I型日光温室中进行检验。[方法]对日光温室的地温进行测试和分析,利用传热学理论,以温室热平衡模型为基础,并运用Matlab软件进行非线形回归,求出该模型的参数,并建立模型。[结果]该模型预测值与实际测定值基本一致。[结论]该模型可较准确地模拟温室内土壤的温度变化特性,是预测土壤温度变化、实现自动化控制的基础。     

吐鲁番盆地节能日光温室地温变化特征及应用

利用连续几年的节能日光温室反季节生产试验,较系统的观测分析了温室内外气温、地温等环境气候因子的变化情况,认为吐鲁番盆地冬季节能日光温室内当日最低地温与前日盖被前的基础地温存在定量关系,并通过数理统计方法建立了可表示这种关系的数学模型,据此可对温室地温合理地进行调节和控制.提出了温室最低地温与温室外最低气温的定量关系,以及在实际应用时的定量指标和应注意的问题等.还提出了使温室10 cm最低地温保持在作物根系活动温度以上时,温室内最低气温的调节下限.     

多源感知高效循环智能控制设施大棚架构与实现

以提高作物经济效益、减少资源消耗、增加农业循环利用为目标,提出一种多源感知高效循环设施大棚智能控制及农业专家系统。利用太阳能加热相变储热材料增加棚温;通过特殊通风窗设计增大空气对流面积降低棚温,减少高能耗设备的启用;阴阳棚混合种植实现农业循环利用;采用多源感知提高控制精准,采用动态权值融合算法提高数据融合精度,可通过计算机、手机实时监控。该农业专家系统控制策略结合作物生长模型、温室控制模型与能耗模型3种模型,提出根据大棚作物光合作用速率的多因素节能优化控制方法。根据计算控制增加的经济效益与付出能耗费用的差值最大,得出最优控制策略输出,以促进作物光合作用产生高收益,并减少温室控制成本。整套监控系统已试运行于徐州现代农业实验示范基地。     

不同天气条件下温室番茄栽培环境因子的变化特征研究

[目的]研究南疆干旱气候区春季沙尘频发期,不同天气条件下温室内番茄栽培环境因子变化特征,为合理调控戈壁温室内环境因子,指导温室番茄生产提供依据.[方法]采用无线远程环境监控系统监测典型的晴天、多云和沙尘天气温室内温度、湿度、光照、土壤温度的日变化,对温室内环境因子变化特征进行分析.[结果]温度和光照强度日变化在晴天呈明显的“双波峰型”曲线,多云、沙尘天气则呈“单波峰型”,三种天气条件下气温、土壤温度变化均能达到番茄生长发育的适宜温度范围.晴天、多云天气光照强度完全达到番茄生长发育光强的需求,沙尘天气对温室内光强影响较大,日最高光强为29.3 Klx.晴天天气湿度早晚下降的幅度远比沙尘、多云天气小,其变化范围在26.2;～61.1;,沙尘天气湿度下降相对滞后.[结论]南疆早春茬沙尘频发期气温、土壤温度变化均能满足番茄生长发育的适宜温度.沙尘天气通风应使降湿与保温互相兼顾,及时清除棚膜上的尘土,改善温室内光照条件.晴天及时通风降温降湿.     

日光温室主要环境参数对番茄本体长势的影响

针对日光温室环境调控缺乏理论支撑,环境信息监测利用难,作物长势难量化的问题,以北京市春夏季日光温室番茄为试验材料,采用农业物联网设备实时监测温室主要环境参数(空气温度、空气相对湿度、CO_2浓度、光照强度、土壤温度和土壤水分)和番茄本体长势参数(番茄茎直径微变化、果实直径微变化和叶面温度),借助Matlab 2014a平台建立模型,对温室中主要环境参数对番茄本体长势的影响进行研究。结果表明:1)建立的幼苗期各环境参数对番茄茎直径微变化的影响回归模型和结果期各环境参数对茎直径微变化、果实直径微变化、叶面温度的影响回归模型可以反映出不同环境参数对番茄茎直径微变化、果实直径微变化和叶面温度的影响程度;2)建立的番茄果实直径预测模型,训练集相关系数达到0.92,测试集相关系数达到0.88,满足预测需求;3)试验分析得到的幼苗期和结果期各主要环境参数的合理控制范围符合番茄实际生长环境要求。该研究可为春夏季日光温室番茄的生产环境调控提供参考,也为环境数据监测与环境调控机构的智能化关联提供了一种解决方案。     

Modeling greenhouse air humidity by means of artificial neural network and principal component analysis

A back propagation neural network (BPNN) based on principal component analysis (PCA) was proposed for modeling the internal greenhouse humidity in winter of North China. The environment factors influencing the inside humidity include outside air temperature and humidity, wind speed, solar radiation, inside air temperature, open angle of top vent and side vent, and open ration of sunshade curtain, which were all collected as data samples. Through PCA of these data samples, 4 main factors were extracted, and the relationship between the main factors and the original data was discussed. Taking the principal component values as the input of BPNN, the model showed a good performance. A comparison was made between the performances of the BPNN based on PCA and the stepwise regression method with 20 data samples which had not been used to establish the NN model, and the prediction of stepwise regression method was less accurate than the BPNN based on PCA.     

设施栽培油桃物候期内温室内外温度变化规律研究

基于2015年1-5月观测的设施栽培油桃(Prunus persica var.nectarina Maxim)物候期和日光温室内外气温、地温等数据,系统研究了油桃在整个物候期内温室内外气温、地温的变化规律。结果表明,温室栽培油桃的物候期较露地栽培油桃提前50 d左右。油桃萌芽、开花期,温室内的平均气温可达到11.8~13.7℃,最低气温在5℃左右,此气温水平较好满足了油桃萌芽、开花的需要。果实膨大期及成熟期内,温室内平均气温为14.9~24.1℃,但最高气温有时达30℃以上,应注意及时通风降温,延长温室的通风降温时间。温室内外气温在不同天气条件下日变化均呈"单峰"型,晴天温室内外日温差比阴天大,温室内的气温始终高于室外的气温。1月下旬至3月中旬,日光温室内5 cm土层的平均地温为13.5~17.2℃,地温不能满足油桃根系生长发育的需求。不同天气条件下日光温室内外地温的日变化趋势与气温变化基本一致,温室外地温日变化与温室外气温日变化具有相关性;温室内地温日变化较平稳,最高地温较最高气温出现的时间存在滞后现象。     

基于灰色粒子群算法的温室环境多目标优化控制

引入人工控制因素,以扩展的自回归模型(ARX)为基础,构建茶树育苗的温度、相对湿度及耗电量多目标模型函数,采用灰色关联理论和粒子群优化算法(PSO),面向茶树育苗温室环境模型进行多目标优化控制。仿真结果表明,运用多目标灰色PSO算法将育苗温室内温度值从31.5℃降为24.51℃,相对湿度从47.2%提升为59.35%,耗电量降低17.6%。与线性加权和法、单目标PSO算法相比,选取多目标灰色PSO算法对温室进行优化,得到在开启遮阳与喷淋组合调控的情况下,经过20 min温室内温度和相对湿度调控,即可达到茶苗生长的要求。     

基于自动气象观测站的日光温室小气候特征分析

利用温室自动气象站自动观测资料和同期室外气象资料,对影响日光温室内的小气候环境因子进行了分析,结果表明:温室内的气温明显高于室外,温室日平均气温呈单波峰形变化;12月和翌年1月的相对湿度较高,应注意通风,避免温室蔬菜发生病虫害;1、2和3月的总辐射辐照度最高值均出现在12:00,而12月份的辐照度最高值出现在13:00;温室内0和5 cm浅层地温变化较大,5 cm地温变化小于地表温度变化;20和40 cm深层地温基本维持稳定,而且均高于上层地温,说明深层土壤有一定的蓄热作用。在不同的天气条件下,分析了温室内温度的变化规律,为合理调控温室内小气候环境因子,指导温室农作物生产提供了科学依据。     

基于虚拟仪器的温室环境监控系统的总体架构方案

随着计算机的发展与普及,温室环境控制自动化程度也有了较大的提高。运用一定的工程措施,来改善作物生长的环境条件,创造出适合作物生长的微气候条件,并将现代计算机技术引入农业温室,实现农业温室的自动控制。结合我国现阶段温室发展的主要特点及温室内环境因子对作物产量和品质的重要性,以计算机、数据采集卡、传感器等作为硬件基础,LabWindows/CVI为软件基础,研究设计了"基于虚拟仪器的温室环境因子监控系统"的总体架构。该方案将虚拟仪器应用到温室环境因子的检测,以软件为核心,具有强大的数据存储和分析处理能力,并可提高分析精度;良好的虚拟仪器软面板增强了与外界的交互性;系统易于扩展,可灵活满足用户的测试要求。     

基于GSM无线传输的温室环境因子监测系统设计

针对传统温室环境因子监测系统实时性差,缺少预警功能等问题,设计基于无线传感器的温室环境因子监测系统。系统将传感器采集到的环境数据经过单片机处理后通过GSM模块进行无线传输,实现对温室环境的远程监测。传感器采用通用多针数据接口模式,可根据需要检测不同的环境因子,具有很强的通用性。系统采用GSM短消息的方式将信息发送给用户,有较高的实时性。