基于SVM-ACO算法的光环境优化调控模型

设施光环境优化调控是提高作物产量与品质的关键,而光饱和点决定作物利用光的能力。因此,如何根据温度、CO_2浓度变化实现光饱和点的动态获取是设施光环境调控技术发展的重要问题。针对上述问题,本文提出基于支持向量机—蚁群算法(SVM-ACO)的黄瓜光环境优化调控模型。通过多因子嵌套试验获得不同光光量子通量密度、CO_2浓度、温度组合条件下的光合速率值,利用支持向量机算法建立光合速率模型,设计基于连续蚁群寻优算法获取光饱和点并以其为调控目标,建立全范围温度、CO_2浓度下的光环境优化调控模型。调控模型可实现光饱和点的动态获取,且模型决定系数为0.995,均方根误差为15.73,为设施光环境高效精准调控提供了理论依据。     

植物生产的光环境因子调控应用综述

阐述了光环境因子调控在植物生产过程中的主要应用和发展趋势,总结了4个主要的光环境因子(光质、光强、光周期、光分布)对植物生长发育的调控手段,并结合其它环境因子(如温度、通风)的协同作用,介绍了植物(包括瓜果蔬菜类和观赏花卉类等)生长发育过程中光环境调控的先进智能设备和系统,深入分析了植物所含不同色素通过吸收不同波段的光能从而产生一系列生化反应的机理及前沿研究现状。研究结果表明:光环境因子从多方面影响着植物生长发育,实现光调控的精准化、智能化对指导植物生产具有重要意义。     

融合黄瓜光质需求的设施光环境智能调控模型

设施光环境是影响作物生长发育的重要因素之一,其包括设施光强和光质。不同温度下,两者与光合速率存在显著的互作关系,建立融合作物光质需求的设施光环境智能调控模型,是设施农业环境调控急需解决的问题之一。本文以黄瓜为试验材料,设计了温度、光照强度、光质比嵌套的植株净光合速率测试试验,获取了多因子耦合的试验样本,并利用支持向量机建立了融合黄瓜光质需求的光合速率预测模型。其次,提出了基于粒子群算法的光照强度和光质比寻优算法,获取了不同温度条件下最适合植物生长的光照强度和光质比。最后,基于寻优结果,利用偏最小二乘回归法构建红蓝光目标值调控模型。验证结果表明,光合速率预测模型训练集数据和测试集数据的拟合度分别为0. 997 1和0. 996 9,均方根误差分别为0. 363 0、0. 436 7μmol/(m~2·s)。红、蓝光目标值调控模型均方根误差分别为15. 087 8、10. 138 3μmol/(m~2·s),可满足调控模型精度要求。其调控效果相比于传统固定光质比调控模型有明显提升,为有效地进行设施光环境调控提供了重要依据。     

融合叶位光合差异的设施黄瓜立体光环境优化调控模型

黄瓜整株光合积累不仅与温度、CO2浓度、光照强度有关,而且与不同叶位的光合特性显著相关,实现不同叶位需光参数动态获取,是设施黄瓜立体光环境优化调控亟待解决的问题。本文提出了融合多智能算法的黄瓜立体光环境优化调控模型,设计了多因素嵌套实验获取多维样本数据,构建耦合叶位、温度、光照强度、CO2浓度的回归型支持向量机光合速率预测模型;基于粒子群算法进行光饱和点寻优,获取不同环境条件下不同叶位的目标光照强度;采用回归型支持向量机算法,针对目标光照强度构建立体光环境优化调控模型。结果表明,本文所提方法可动态计算作物整株不同叶位不同环境因子作用下的目标光照强度,模型决定系数为0. 999 3,均方根误差为2. 349μmol/(m~2·s),进一步分析不同叶位叶绿素含量与光合特性关系,证明两者具有强关联性,研究对提高设施藤蔓类作物立体光环境调控效率具有重要意义。     

蔬菜工厂化生产中夏秋季环境因子的合理调控

在自行设计和自行研制的温室无土栽培系统中进行了蔬菜营养液循环栽培试验，对夏秋季环境因子调控效果，调控指标及相适应的生产技术特点进行了探讨。     

北京市设施农业机械化技术应用研究

设施农业的显著特点是人为调控作物生长环境,拓宽作物生产期,提高有限土地的产出率。北京市设施农业发展初期,人工调控环境主要关注的是温度、湿度等。随着京郊温室多年连作,土壤病害、农药的过度使用、蔬菜安全等成为北京设施农业急需解决的问题。     

基于改进型鱼群算法的番茄光环境调控目标值模型

针对光温耦合条件下番茄光环境调控目标值难以快速、精确获取的问题,在光温嵌套光合速率试验结果基础上,为提高人工鱼群算法寻优速度,基于视野和步长动态调整思想,提出了改进型鱼群算法的光温耦合寻优方法,对不同温度下光饱和点进行快速精准寻优,建立了番茄光环境调控目标值模型,模型决定系数为0.999 9。验证试验结果表明,不同温度下光饱和点的模型计算值与实测值高度线性相关,相关系数为0.988,最大相对误差在±2%内,明显优于遗传算法构建模型的相对误差(±6%)。快速、动态获取不同温度下光饱和点,对设施光环境精准调控效率具有重要意义。     

基于PLC的光调控植物跟踪生长系统

利用植物生长过程中所需光环境三要素光照强度、光质、光周期的研究方法,为解决密闭农业生产系统的最优光照问题,设计了一种基于PLC的光调控植物跟踪生长系统,主要分为上位机和下位机。下位机的设计采用了PLC中的PWM脉宽调制方法,可智能化的对光环境三要素进行调控,在温度调控方面采用了模拟量输入模块。上位机采用了组态王kingview6.53软件可视化操作界面,既能在界面上选择相应植物光环境生产线,又可实时监控植物生长情况。实验结果表明:系统不仅可使光环境因素可控,而且大大降低了植物的"生产成本,为密闭农业生产系统的实际生产提供了有效解决措施。     

带有真空吸附装置的小青菜收割机

目前收割机械存在着结构复杂、收割效率低下等一系列问题,与国外相比存在很大的差距,本次设计主要是对收割机械进行轻量化的研究和设计,减轻对人力的需求,研发生产一款国内先进的高效轻量化蔬菜收获设备,发明具有吸附作用的传送带装置,改变现有设备仅靠静摩擦力传送蔬菜的技术方案,针对蔬菜不同的长势和作业环境,设计前置调节螺杆手轮,后置调节丝杠复合调控,使割台更加贴近地面从而完成对不同高度蔬菜的收割作业。收割机减小了蔬菜收获设备的重量及体积、保证作业效率、降低制造成本,满足蔬菜工厂化生产需求。     

山东省设施蔬菜机械装备发展现状及展望

按照设施环境调控装备、生产作业机械、水肥药施用设备三个分类,阐述了设施蔬菜机械的发展现状、瓶颈和问题、研发重点、未来发展趋势浅析,对设施蔬菜机械装备的下一步研究应用提供借鉴。     

浅析设施蔬菜种植技术和病虫害防治措施

近年来,设施蔬菜得到较快发展。和传统蔬菜种植模式相比,设施蔬菜能够克服自然环境、土壤条件等不利因素的影响,通过对环境因素进行人为调控,促使蔬菜的生长发育环境得到改善,推动蔬菜优质高产目标的实现。发展设施蔬菜不仅能够提高地方民众的收入水平,还可以推动农业经济发展。因此,要加大设施蔬菜种植技术的推广力度,引导种植人员科学防治病虫害问题,进一步提升设施蔬菜的种植效益。     

基于植株需光差异特性的设施黄瓜立体光环境智能调控系统

光是植物进行光合作用的主要能量来源,光照好坏直接影响作物的产量和品质。本研究针对现有植物补光系统多以功能叶光合能力为基准进行冠层补光,导致冠层新生叶光抑制、株间功能叶位补光不足以及补光位置不能适应作物生长进行动态调整的问题,以黄瓜为研究对象,设计了一种基于植株需光差异特性的设施黄瓜立体光环境智能调控系统。该系统由智能控制子系统、冠层-株间LED补光子系统、冠层-株间环境监测子系统和补光灯升降子系统组成,通过ZigBee技术实现各子系统间无线通信。其中冠层-株间环境监测子系统分别获取冠层和株间环境信息并发送至智能控制子系统,智能控制子系统根据环境实时信息调用冠层调控模型和株间适宜叶位调控模型获得相应调控目标值,并将其下发至冠层-株间补光灯,实现冠层与株间补光灯的动态实时调控。在陕西省泾阳县蔬菜产业综合服务区蔬菜基地分别部署立体补光设备和传统冠层补光设备,并进行系统调控效果验证试验。结果表明,立体补光区黄瓜植株的株高和茎粗显著增长,其中相比传统冠层补光区平均株高、茎粗分别增长了8.03%和7.24%,相比自然处理区平均株高、茎粗分别增长了26.51%和36.03%;在一个月的采摘期内,立体补光区相比传统冠层补光区和自然处理区产量分别提升了0.28和1.39 kg/m²,经济效益分别增加了2.82和4.88 CNY/m²,说明立体光环境调控系统能够提高经济效益,具有应用推广价值。     

家禽LED光环境调控新技术教学与科研探索

家禽LED光环境调控新技术已成为现代物理农业工程的重要方向。介绍了浙江大学农业工程学科在家禽LED光环境调控新技术方面的教学与科研探索,包括多学科交叉的课程体系、多层次教学与科研训练体系、多方位的产学研合作体系和多形式的国际交流体系,以期为现代物理农业工程其他技术方向的教学与科研发展提供有益的借鉴。     

基于主动蓄热型日光温室环境控制系统研究与设计

为切实提高设施环境调控水平,实现环境调控系统可应用性和便捷性,研究开发一种基于主动蓄热型日光温室环境控制系统。通过在温室墙体、空间等区域采用ZigBee网络多点组网部署,融合多传感器信息,再通过ZigBee传输协议进入本地主控制器,主控系统根据预设光温策略管理温室环境。同时,操作人员可通过人机交互界面现场查看与修改控制策略,并且通过4G移动网络接入云服务器实现远程数据收集与分析。该系统不仅可根据主动蓄热墙体实际情况,调整控制流程,同时耦合温室光因子调控,实现光温控制联动。     

基于单片机的蔬菜大棚智能调控系统设计

设计了一种基于单片机的蔬菜大棚温度、CO2浓度智能调控系统,该系统实时检测并显示蔬菜大棚内部温度及CO2浓度,并通过控制电路、热交换泵、CO2补充泵等,实现蔬菜生长环境的自动控制。通过串口与上位机进行通讯,可实现数据的存储、显示、控制参数设置、数据查询、报警和打印等功能。该系统操作简单方便,自动化程度高,价格便宜,具有良好的应用前景和推广价值。     

家禽规模养殖LED光环境调控技术进展与趋势分析

家禽视觉系统高度发达,LED光源优点突出,两者协同创新并正在迅速形成新的交叉领域。综述了具有代表性的家禽——鸡规模养殖LED光环境调控技术的研究现状。在肉鸡方面,通过LED的光色、光照度与光周期等因子的调控,可影响小肠黏膜结构来提高营养吸收和促进生长,通过影响卫星细胞增殖及肌肉纤维发育提高屠宰性能与鸡肉品质,同时影响行为和健康,增强免疫力,降低死亡率和疾病发生率等。在蛋鸡和种鸡方面,通过对光环境进行调控,可影响其饲料消耗,并促进促黄体素和促卵泡素等激素的释放来影响性成熟、开产日龄、产蛋率等,同时提高种鸡的受精孵化率,改善鸡蛋品质情况,有效降低啄癖现象。最后,分析了家禽规模养殖LED光环境调控技术存在的问题,并对发展趋势进行了展望。     

基于MESH架构的工厂化育苗环境无线监控系统研发

针对蔬菜工厂化育苗过程中对环境监测与调控的实际需求,基于ZigBee,ARM和VC++等技术研发构建了基于MESH架构的无线传感器网络监控系统,实现对育苗温室群内环境信息的精确采集、实时监测和远程调控等功能。测试结果证明,系统具有可扩展性强、测量结果准确、操作简单和运行稳定等优点。该系统的研发对提高工厂化蔬菜育苗的管理效率具有重要意义。     

叶类蔬菜生产新技术在北京市昌平区的应用

介绍了温室环境调控技术、物理增产技术、省力机械化技术和其他一些新技术在北京市昌平区叶菜蔬菜生产基地的试验示范和推广应用情况。     

我国叶类蔬菜机械化水平现状与评价方法研究

蔬菜产业作为我国种植业第二大产业,生产全程机械化已成为我国蔬菜生产的必然趋势。叶类蔬菜是蔬菜产业的重要组成部分,机械化研究起步较晚、发展滞后,通过深入分析不结球和结球类叶类蔬菜的机械化现状、区域特点,阐明当前机械化技术瓶颈和薄弱环节,基于设施种植和露地种植分别构建叶类蔬菜生产全程机械化水平评价模型,包括耕整地、种植、田间管理、采收、产后处理5个二级指标,以及植保、灌溉、施肥、设施环境调控4个三级指标。给出促进叶类蔬菜机械化水平提升的建议措施,为科学评判叶类蔬菜产业机械化所处阶段,促进产业发展相关政策制定和具体实施提供一定的科学指导意义。     

适用于广东地区经济型温室的设计

针对广东地处热带亚热带过渡带的气候特点,充分考虑运行及建造成本低的设计原则,提出一种经济型温室的设计方案。该方案包括主体架构、室外遮阳系统、湿帘风机降温系统,可以对设施条件下的环境进行有效调控,从而实现水果型蔬菜的工厂化高效安全生产。