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我国是农业大国,随着改革开放我国经济的发展和国家对农业的重视,设施农业迎来了空前良好的发展时期。针对温室环境智能化调控的要求,急需开展相应温室环境动态模型的研究。国内外学者基于多种理论建立了温室环境模型,但这些模型都是在特定地理区域,特定温室结构下建立的,参数众多,目前还停留在科学研究阶段,很难在农业生产者中应用。因此,针对日光温室和Venlo型玻璃温室,研究建立相应的温室环境动态模型,建立一个定量化、普适性的温室环境模型库具有重要意义。 本文在之前学者对温室环境模型研究的基础上,采用理论分析、数值模拟和试验验证的方法,建立日光温室和Venlo型玻璃温室环境动态模型库,具体工作如下: (1)日光温室和Venlo型玻璃温室降温动态模型的研究。对温室的光热传输特性等进行分析,基于温室内质量和能量守恒,建立温室降温动态模型。对温室结构、作物、执行机构等影响模型进行定量分析,使之满足不同地理区域、不同温室结构、不同执行机构及开启状态、不同作物都适用的要求。基于CFD数值模型研究作物高度对温室自然通风、温室结构对湿帘风机的影响规律。 (2)日光温室和Venlo型玻璃温室加温动态模型的研究。对温室的蓄热特性进行分析,建立温室加温动态模型。对各个影响因素模型进行分析,使之满足普适性要求。基于CFD数值模型研究热风管道安装位置对温室供暖的影响规律。 (3)日光温室和Venlo型玻璃温室其他环境模型的研究。对日光温室和Venlo型温室开启内外遮阳的室内光环境进行分析,建立室内光环境模型。分析温室湿度和CO2物理过程,建立日光温室和Venlo型玻璃温室湿度和CO2模型。 (4)基于LabVIEW开发温室环境动态模型库软件。通过输入温室所在的地理位置、温室类型及结构参数、作物信息、室内外初始环境值、执行机构信息及开启状态,预测出温室稳定后的环境因子值。软件包括在线模式和离线模式,在线模式通过传感器接口直接获取室内外环境初始值,通过选择环境调控组合方式预测室内环境值;离线模式通过手动方式输入室内外环境值、手动选择开启执行机构预测室内环境值。 (5)温室环境动态模型试验验证与预测分析。选择典型日光温室进行保温试验、典型Venlo型玻璃温室进行冬季加温、春季自然通风降温和夏季湿帘风机、遮阳组合降温试验,分析不同情形下室内外温湿度的变化,对比不同情况下室内环境的实测值和预测值,结果表明模型预测精度较高,模型适用性较好。结合作物、调控措施的效果和调控所需的能源,提出不同室外温度下的温度调控方法。