【摘要】：溫室能夠為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供封閉可控環(huán)境,并通過應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新管理方法控制光照、溫度、水分等環(huán)境因素,開發(fā)土地生產(chǎn)潛力,并通過精確地控制投入產(chǎn)出率,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。近幾年溫室使用規(guī)模和相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速,但是溫室標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展緩慢,阻礙了溫室結(jié)構(gòu)技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)境控制技術(shù)迭代升級和普及推廣。針對上述問題,本文將溫室結(jié)構(gòu)技術(shù)與溫室智能控制技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)基于通用智能控制模型的溫室系列化與模塊化,為滿足結(jié)構(gòu)技術(shù)與智能管理技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展需求的溫室標(biāo)準(zhǔn)化研究打下基礎(chǔ),對推動設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展具有重要意義。具體工作內(nèi)容如下:(1)研究建立溫室分類模型本文基于層次聚類算法,通過合理選擇特征集,創(chuàng)建一種溫室分類模型,實現(xiàn)對溫室構(gòu)型的分類和聚類。結(jié)果表明,該模型可以對溫室構(gòu)型樣本進(jìn)行有效分類,且閾值在0.2-0.5范圍內(nèi)時,聚類結(jié)果相對穩(wěn)定。但閾值小于等于0.2時,類別過多,閾值大于等于0.4時,結(jié)果聚類過度,將結(jié)構(gòu)顯著不同的日光溫室和拱棚聚類。(2)研究溫室系列化與結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計通過對結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)和工藝性能分析對比,確立了新型組件智能溫室采用的通用結(jié)構(gòu)材料,構(gòu)建了溫室參數(shù)系列、型譜系列,并提出了溫室模塊化設(shè)計的思路、溫室模塊劃分的原則及方法。以日光溫室為對象,研究模塊化實現(xiàn)方式,并建立了模塊的接口規(guī)則。(3)研究微型溫室環(huán)境模型針對溫室內(nèi)部結(jié)構(gòu)與植物栽培情況,建立基于層流模型和多空介質(zhì)模型的微型溫室CFD模型,研究該系列溫室熱模型。研究表明,通過合理控制通風(fēng)口位置與截面參數(shù),可以實現(xiàn)依靠人工光源散熱輔助溫室內(nèi)部通風(fēng)。在人工光源15 w情況下,上通風(fēng)口截面為45 cm×1.5 cm。在雙側(cè)低通風(fēng)口或者無通風(fēng)口的保溫模式下,無法依靠自然對流實現(xiàn)內(nèi)部溫度均衡,需增設(shè)環(huán)流設(shè)備輔助對流或增溫。(4)研究建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫室溫度預(yù)測模型以連棟溫室的溫度作為研究對象建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,設(shè)置6個輸入層神經(jīng)元:溫室二氧化碳、光照強(qiáng)度、空氣溫度、空氣濕度、土壤水分、土壤溫度,一個輸出層神經(jīng)元:空氣溫度,單隱含層經(jīng)測試含13個神經(jīng)元時,預(yù)測精度最佳。該BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型能較好表達(dá)溫度與主控因素之間的非線性關(guān)系,預(yù)測結(jié)果與實測值之間的均方差低于0.23%,測試樣本的網(wǎng)絡(luò)輸出值與網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)值的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.95以上,模型預(yù)測效果較佳。(5)依據(jù)溫室實例應(yīng)用場景,研究溫室模塊化與通用控制模型相關(guān)技術(shù)實施方案討論了溫室實例環(huán)境對溫室的技術(shù)需求和技術(shù)限制,對模塊技術(shù)進(jìn)行組合與內(nèi)容調(diào)整,使溫室模塊化技術(shù)性能契合實際使用需求。對基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的溫室溫度預(yù)測模型進(jìn)行系統(tǒng)實現(xiàn)和驗證,驗證結(jié)果表明,該預(yù)測模型對溫室溫度預(yù)測準(zhǔn)確度滿足使用需求。
【圖文】：

使用于在中國北部和南部，其中南部地區(qū)使用遮陽防雨和有限的保溫展示了兩個典型隧道的尺寸�？蚣懿牧峡捎芍�、木、混凝土、鍍鋅鋼管子和電線是用來穩(wěn)定縱向結(jié)構(gòu)的。單跨隧道最重要的優(yōu)點是相對簡風(fēng)性能逡逑．邋邐邐邐逡逑！邐，撕逡逑？邋＇、邐Ｖ、逡逑１—＾丁邐＇逡逑＇■邋？邋＞逡逑．．．．．．．．．：．…．．．．．．．．邋邋邋邋邐邐邐．．．．．．．．．．．．．■＇逡逑土！邐邐？邐Ｆ逡逑圖２－３拱形溫室結(jié)構(gòu)圖逡逑由我國北方地區(qū)傳統(tǒng)溫室技術(shù)演化產(chǎn)生，屬于具有自主技術(shù)的農(nóng)業(yè)設(shè)

的框架以合理的間距固定在地面上，，從１．５邋ｍ到２邋ｍ不等。薄膜可以在支撐之間進(jìn)行通風(fēng)。逡逑／邐＼邋拱架逡逑ｄ逡逑＾＿邋一逡逑圖２－２小拱棚結(jié)構(gòu)圖逡逑廣泛使用于在中國北部和南部，其中南部地區(qū)使用遮陽防雨和有限的保溫作２－３展示了兩個典型隧道的尺寸�？蚣懿牧峡捎芍�、木、混凝土、鍍鋅鋼管有些管子和電線是用來穩(wěn)定縱向結(jié)構(gòu)的。單跨隧道最重要的優(yōu)點是相對簡單的抗風(fēng)性能逡逑．邋邐邐邐逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S625

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本文編號：2614549