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一種商業(yè)化閉鎖式葉菜生產(chǎn)系統(tǒng)中最優(yōu)光照強度的確定方法、光環(huán)境調(diào)控方法及系統(tǒng)與流程

文檔序號:12720445閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種商業(yè)化閉鎖式葉菜生產(chǎn)系統(tǒng)中最優(yōu)光照強度的確定方法,其特征在于,包括以下步驟:

S1、獲取商業(yè)化閉鎖葉菜生產(chǎn)系統(tǒng)中擬種植葉用蔬菜的市場銷售價格P;

S2、設(shè)所述生產(chǎn)系統(tǒng)中的光照強度為Li;設(shè)蔬菜種植天數(shù)為j,且j=1,2,3……h(huán)-1,h;按照公式I逐日計算自種植日j=1起至收獲日j=h所述蔬菜的每日有效產(chǎn)量,所得第h天蔬菜的有效產(chǎn)量YLi,h即為收獲時蔬菜的有效產(chǎn)量Y(Li);

<mrow> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>Li</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mi>&Delta;</mi> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>Li</mi> <mo>,</mo> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mi>I</mi> <mo>;</mo> </mrow>

所述公式I中,YLi,j代表光照強度Li條件下第j天蔬菜的有效產(chǎn)量;YLi,j-1代表光照強度Li條件下第j-1天蔬菜的有效產(chǎn)量,當(dāng)j=1時,所述YLi,j-1=0;ΔYLi,j代表光照強度Li條件下自第j-1天至第j天蔬菜有效產(chǎn)量的日增加量;

所述ΔYLi,j通過公式II計算得到:

ΔYLi,j=(WA-WAWP×{VPDj-1})(PARLi)(1-0.4+0.2×HUIj) II;

所述公式II中,WA代表所述蔬菜通過光合作用輻射能轉(zhuǎn)化為生物能的轉(zhuǎn)化系數(shù);WAWP代表水汽壓虧缺指數(shù);VPDj代表第j天所述生產(chǎn)系統(tǒng)中的實際水汽壓;HUIj代表第j天的熱量單元系數(shù);PARLi代表光照強度Li條件下所述蔬菜的冠層可截獲光合有效輻射的最大值;

公式II中所述HUIj采用公式III進行計算:

<mrow> <msub> <mi>HUI</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>j</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>k</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>T</mi> <mi>b</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>P</mi> <mi>H</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mi>I</mi> <mi>I</mi> <mi>I</mi> <mo>;</mo> </mrow>

所述公式III中,Tk代表第k天所述生產(chǎn)系統(tǒng)中的實際溫度,且k=1,2,3……j-1,j;Tb代表所述蔬菜生長的基點溫度;PHT代表所述蔬菜成熟所需的最大熱量單元;當(dāng)j=1時,所述熱量單元系數(shù)HUIj的值取0;當(dāng)j=h時,所述熱量單元系數(shù)HUIj的值取1;

公式II中所述PARLi采用公式IV進行計算:

PARLi=0.5LLi[1-exp(-0.65LAIj)] IV;

所述公式IV中,LLi代表所述生產(chǎn)系統(tǒng)中光源的輻射強度,LAIj代表第j天所述蔬菜的葉面積指數(shù);所述LAIj采用公式V~VII進行計算:

LAIj=LAIj-1+ΔLAIj V;

ΔLAIj=(HUFj-HUFj-1)(LAImax)(1-exp[5(LAIj-1-LAImax)])j VI;

<mrow> <msub> <mi>HUF</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>HUI</mi> <mi>j</mi> </msub> </mrow> <mrow> <msub> <mi>HUI</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>+</mo> <mi>exp</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>ah</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>ah</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>HUI</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mi>V</mi> <mi>I</mi> <mi>I</mi> <mo>;</mo> </mrow>

所述公式V中,LAIj-1為第j-1天蔬菜葉面積指數(shù);ΔLAIj為自第j-1天至第j天所述蔬菜葉面積指數(shù)的日增加量;

所述公式VI中,LAImax為自種植日至收獲日所述蔬菜葉面積指數(shù)所能達(dá)到的最大值;HUFj代表第j天的熱量單元因子;HUFj-1代表第j-1天的熱量單元因子;

所述公式VII中,ah1為蔬菜葉面積變化曲線第一控制點參數(shù)和ah2為為蔬菜葉面積變化曲線第二控制點參數(shù);HUIj采用公式III進行計算;

S3、設(shè)所述Li=Lc,Lc+ΔL,Lc+2ΔL,……Lc+(n-1)ΔL,Lc+nΔL;其中,LC為所述蔬菜的光補償點;ΔL為5~15W/m2;n為正整數(shù)且Lc+nΔL≤LS,所述LS為所述蔬菜的光飽和點;

將上述Li的各取值代入步驟S2所得收獲時蔬菜的有效產(chǎn)量Y(Li)以及系統(tǒng)耗電成本E(Li)中;所述E(Li)=PE×αe×Li,其中PE為電能的價格,αe為能耗系數(shù),即人工光源的光照強度與消耗電能的比值;

設(shè)通過增加光照強度在收獲時蔬菜的有效產(chǎn)量增加值ΔY(ΔL)=Y(jié)(Lc+nΔL)-Y(Lc+(n-1)ΔL),因光照強度增加而導(dǎo)致的系統(tǒng)耗電成本增加值ΔE(ΔL)=E(Lc+nΔL)-E(Lc+(n-1)ΔL),則凈收益增加值ΔNP=P×ΔY(ΔL)-ΔE(ΔL);求出所述凈收益增加值最接近0時的n值,即no,則所述生產(chǎn)系統(tǒng)中最優(yōu)光照強度Lo=Lc+no×ΔL。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,擬種植葉用蔬菜的市場銷售價格P通過市場調(diào)研獲取。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述ah1和ah2均可根據(jù)預(yù)實驗的結(jié)果通過常規(guī)的參數(shù)優(yōu)化方法獲得。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法去,其特征在于,所述Tb為3~7℃;所述PHT為1800~2200℃。

5.一種商業(yè)化閉鎖式葉菜生產(chǎn)系統(tǒng)的光環(huán)境調(diào)控方法,其特征在于,采用權(quán)利要求1~4任意一項所述方法確定所述生產(chǎn)系統(tǒng)中的最優(yōu)光照強度,并將所述生產(chǎn)系統(tǒng)中的光照強度值調(diào)節(jié)至所述最優(yōu)光照強度值,在所述最優(yōu)光照強度值條件下種植蔬菜。

6.一種商業(yè)化閉鎖式葉菜生產(chǎn)系統(tǒng),其特征在于,包括:光照傳感器單元、光照強度優(yōu)化決策單元、光照強度控制單元和光照強度執(zhí)行單元;所述光照強度優(yōu)化決策單元采用權(quán)利要求1~4任意一項所述方法確定所述生產(chǎn)系統(tǒng)中的最優(yōu)光照強度;

所述光照傳感器單元通過光照強度采集信息傳遞通路與所述光照強度控制單元相連;

所述光照強度優(yōu)化決策單元通過光照強度優(yōu)化信息傳遞通路與所述光照強度控制單元相連;

所述光照強度控制單元通過光照強度調(diào)節(jié)通路與所述光照強度執(zhí)行單元相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng),其特征在于,所述光照傳感器單元由平均分布于栽培區(qū)域內(nèi)的多個光照傳感器組成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng),其特征在于,所述光照傳感器單元由三組光照傳感器組成,所述三組傳感器分別安裝在栽培區(qū)內(nèi)的兩個邊緣栽培行和中間栽培行;每組包括3個傳感器,分別安裝在每行的兩端和中間。

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