温室小气候温度和湿度动态模型预测及验证.pdf

湖 北 农 业 科 学 2021 年 收 稿 日 期 2021 03 03 基 金 项 目 国 家 重 点 研 发 计 划 项 目 2017YFD0701501 山 西 省 研 究 生 教 育 创 新 项 目 2020SY194 晋 中 市 科 技 重 点 研 发 计 划 农 业 项 目 Y202008 作 者 简 介 韦 玉 翡 1994 女 陕 西 韩 城 人 在 读 硕 士 研 究 生 研 究 方 向 为 农 业 工 程 农 业 电 气 化 及 信 息 化 农 业 物 联 网 电 话 19834542462 电 子 信 箱 wyf2319489711 通 信 作 者 李 志 伟 1969 男 江 西 南 康 人 教 授 博 士 博 士 生 导 师 主 要 从 事 计 算 机 控 制 技 术 智 能 农 业 装 备 和 生 物 环 境 测 控 技 术 研 究 电 子 信 箱 lizhiweitong 第60 卷 第9 期 2021 年5 月 湖 北 农 业 科 学 Hubei Agricultural Sciences Vol 60No 9 May 2021 韦 玉 翡 赵 建 贵 高 安 琪 等 温 室 小 气 候 温 度 和 湿 度 动 态 模 型 预 测 及 验 证 J 湖 北 农 业 科 学 2021 60 9 32 38 温 室 小 气 候 温 度 和 湿 度 动 态 模 型 预 测 及 验 证 韦 玉 翡 赵 建 贵 高 安 琪 白 云 飞 李 志 伟 山 西 农 业 大 学 农 业 工 程 学 院 山 西 太 谷 030801 摘 要 以 番 茄 SolanumlycopersicumSolyc 欧 美 佳 为 试 验 材 料 采 用 温 室 基 质 栽 培 方 式 利 用 番 茄 连 续3 个 月 生 长 发 育 的 内 外 部 环 境 数 据 改 进 的 热 量 传 递 理 论 及 质 能 平 衡 方 程 建 立 并 验 证 温 室 内 温 度 和 湿 度 的 动 态 预 测 模 型 以 山 西 农 业 大 学 工 学 院 玻 璃 温 室 为 例 考 虑 室 内 外 太 阳 辐 射 量 室 内 外 温 度 风 速 通 风 率 围 护 结 构 等 因 素 建 立 动 态 模 型 并 利 用 该 模 型 对 番 茄 各 生 育 期 的 温 度 和 相 对 湿 度 进 行 分 析 结 果 表 明 室 内 温 度 的 主 要 影 响 因 素 是 室 外 温 度 及 太 阳 辐 射 量 冬 季 尤 其 要 考 虑 加 热 设 施 的 介 入 室 内 相 对 湿 度 变 化 主 要 受 植 物 蒸 腾 速 率 室 内 温 度 以 及 通 风 换 气 的 影 响 该 模 型 在 各 个 生 育 期 幼 苗 期 开 花 期 结 果 期 温 度 的 相 对 误 差 分 别 为7 70 7 90 6 80 绝 对 误 差 分 别 为1 42 1 26 1 05 标 准 误 差 均 方 根 分 别 为1 32 1 39 1 25 相 对 湿 度 的 相 对 误 差 分 别 为6 10 3 20 1 41 绝 对 误 差 分 别 为4 08 2 11 1 35 个 百 分 点 标 准 误 差 均 方 根 分 别 为3 73 2 16 1 11 验 证 该 模 型 可 靠 有 效 可 为 后 续 的 环 境 控 制 与 决 策 管 理 提 供 模 型 支 持 关 键 词 温 室 番 茄 SolanumlycopersicumSolyc 小 气 候 系 统 温 度 模 型 湿 度 模 型 中 图 分 类 号 S625 5 1 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 0439 8114 2021 09 0032 07 DOI 10 14088 ki issn0439 8114 2021 09 006 开 放 科 学 资 源 服 务 标 识 码 OSID P r e d i c t i o n a n d v e r i f i c a t i o n o f d y n a m i c m o d e l o f t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y o f g r e e n h o u s e m i c r o c l i m a t e W E I Y u f e i Z H A O J i a n g u i G A O A n q i B A I Y u n f e i L I Z h i w e i AgriculturalEngineeringCollege ShanxiAgricultureUniversity Taigu 030801 Shanxi China A b s t r a c t TakingOumeijiatomato SolanumlycopersicumSolyc asthetestmaterial adoptinggreenhousematrixcultivation using theinternalandexternalenvironmentdataoftomatogrowthanddevelopmentfor3consecutivemonths improvedheattransfertheory andmassenergybalanceequation thedynamicpredictionmodeloftemperatureandhumidityinthegreenhousewasestablishedand verified TakingtheglassgreenhouseofEngineeringCollegeofShanxiAgriculturalUniversityasanexample thedynamicmodelwas establishedtakingintoaccounttheindoorandoutdoorsolarradiationamount indoorandoutdoortemperature windspeed ventila tionrate envelopestructureandotherfactors andthemodelwasusedtoanalyzethetemperatureandhumidityoftomatoateach growthstage Theresultsshowedthatoutdoortemperatureandsolarradiationwerethemainfactorsaffectingindoortemperature espe ciallyinwinter heatingfacilitiesshouldbeconsidered andindoorhumiditywasmainlyaffectedbytranspirationrate indoortem peratureandventilation Therelativeerrorsoftemperatureineachgrowthstage seedlingstage floweringstageandfruitingstage were7 70 7 90 and6 80 absoluteerrorwere1 42 1 26 1 05 andRMSstandarderrorwere1 32 1 39 1 25 respectively Relativeerrorofhumiditywere6 10 3 20 1 41 absoluteerrorwere4 08 2 11 1 35percentagepoint andtheroot mean squarestandarderrorwere3 73 2 16 and1 11 respectively Whichverifiesthatthemodelisreliableandef fectiveandcanprovidemodelsupportforsubsequentenvironmentalcontrolanddecisionmanagement K e y w o r d s greenhouse tomato SolanumlycopersicumSolyc microclimatesystem temperaturemodel humiditymodel 第9 期 温 室 技 术 水 平 的 高 低 直 接 影 响 着 农 作 物 的 产 量 和 品 质 要 对 温 室 环 境 因 子 进 行 综 合 控 制 创 造 作 物 生 长 发 育 的 最 适 宜 条 件 实 现 作 物 的 增 产 稳 产 就 需 要 建 立 温 室 小 气 候 模 型 1 温 室 小 气 候 模 型 的 建 立 是 优 化 温 室 结 构 优 化 综 合 控 制 以 及 智 能 决 策 的 有 力 工 具 通 过 分 析 温 室 小 气 候 模 型 可 以 深 入 了 解 室 内 环 境 因 子 间 的 关 系 及 不 同 因 子 间 的 相 互 作 用 并 预 测 下 一 时 刻 的 因 子 值 为 温 室 环 境 的 控 制 策 略 提 供 必 要 依 据 及 为 温 室 作 物 提 供 最 佳 的 生 长 环 境 2 对 温 室 环 境 调 控 而 言 温 室 小 气 候 动 态 预 测 模 型 有 着 举 足 轻 重 的 意 义 主 要 分 为2 种 一 种 是 以 能 量 平 衡 方 程 和 质 量 平 衡 方 程 为 依 据 的 温 室 模 型 另 一 种 是 基 于 输 入 输 出 数 据 的 模 型 包 括 线 性 模 型 非 线 性 模 型 黑 箱 模 型 等 该 法 仅 需 采 集 温 室 内 外 环 境 因 子 的 数 据 与 温 室 结 构 类 型 无 关 在 国 内 外 研 究 中 基 于 能 量 守 恒 定 律 Businger 2 建 立 了 首 个 依 据 室 内 环 境 因 素 来 确 定 室 温 的 温 室 小 气 候 模 型 Ra sheed 等 3 建 立 多 跨 度 温 室 的 模 拟 模 型 并 采 用 瞬 态 系 统 模 拟 程 序 来 模 拟 温 室 微 环 境 Marina 等 4 综 合 考 虑 温 室 特 点 以 温 度 及 内 部 湿 度 为 参 数 创 造 有 利 于 植 物 的 生 产 条 件 澳 大 利 亚Kerstin 等 5 提 出 了 多 环 境 中 对 产 量 相 关 性 状 的 多 季 重 复 测 量 遥 感 技 术 在 田 间 监 测 中 的 误 差 和 关 键 表 型 的 高 通 量 分 析 等 表 型 研 究 瓶 颈 问 题 郁 莹 珺 6 温 永 菁 7 苏 春 杰 8 等 利 用 环 境 因 子 建 立 了 不 同 条 件 下 温 室 环 境 模 型 宿 文 9 刘 晓 艳 等 10 根 据 温 室 能 量 和 质 量 平 衡 原 理 建 立 模 型 张 园 园 11 采 用ELM 的 方 法 建 立 温 室 预 测 模 型 周 洁 12 李 献 军 等 13 范 琼 14 通 过 无 线 传 感 器 网 络 实 时 获 取 温 室 环 境 数 据 建 立 模 型 邹 秋 滢 等 15 采 用 自 适 应 神 经 模 糊 推 理 系 统 ANFIS 对 温 室 小 气 候 环 境 因 子 进 行 辨 识 建 立 预 测 模 型 徐 立 鸿 等 16 秦 琳 琳 等 17 对 现 有 的 温 室 系 统 模 型 进 行 分 析 指 出 各 自 的 不 足 和 局 限 性 由 以 上 研 究 可 以 看 出 机 理 模 型 在 温 室 小 气 候 动 态 预 测 方 面 切 实 可 行 由 于 早 期 温 室 受 资 金 及 技 术 条 件 的 约 束 并 未 配 备 气 候 调 节 设 施 在 温 室 小 气 候 的 建 模 中 主 要 考 虑 室 外 天 气 变 化 影 响 17 18 未 考 虑 气 候 调 节 设 备 动 作 的 影 响 且 目 前 预 测 模 型 多 数 只 考 虑 一 部 分 环 境 因 素 进 行 预 测 并 未 涵 盖 一 些 重 要 的 影 响 因 素 以 致 预 测 精 度 不 高 影 响 后 续 智 能 决 策 和 综 合 控 制 的 效 果 本 模 型 充 分 考 虑 温 室 构 造 温 室 内 外 部 各 项 环 境 因 子 及 介 入 设 施 的 影 响 有 效 提 高 了 预 测 精 度 1 材 料 与 方 法 1 1 试 验 地 概 况 为 实 现 研 究 目 标 在 山 西 农 业 大 学 工 学 院 东 经 112 34 北 纬37 25 旁 建 造 了 一 个 玻 璃 温 室 温 室 为 东 西 走 向 总 占 地 面 积 为125m 2 12 5m 10 0m 温 室 四 周 底 部 由 钢 筋 混 凝 土 作 基 础 垫 层 室 外 地 面 0 5m 下 四 周 采 用 砌 体 结 构 砖 石 距 室 外 地 面 0 6m 四 根 边 柱 搭 建 玻 璃 结 构 玻 璃 框 架 采 用 铝 合 金 作 为 玻 璃 连 接 体 玻 璃 采 用 有 机 玻 璃 厚2 5cm 温 室 东 西 侧 设 置 前 后 门 南 侧 设 置 湿 帘 共4 扇 北 侧 设 置 风 机 共2 台 西 北 方 向 设 置 天 窗 共4 扇 顶 部 设 有 保 温 被 遮 阳 帘 内 有 加 热 管 道 表 面 积 为 43m 2 热 风 机 等 加 热 设 施 温 室 内 设 备 由 计 算 机 控 制 包 括 热 风 机 的 开 关 湿 帘 保 温 被 遮 阳 帘 风 机 组 等 的 开 启 天 窗 开 启 角 度 等 1 2 试 验 材 料 温 室 内 种 植 番 茄 SolanumlycopersicumSolyc 欧 美 佳 该 品 种 为 高 抗TY 病 毒 强 耐 寒 低 温 弱 光 下 能 正 常 彭 果 每 节 生4 6 果 的 无 限 生 长 型 番 茄 由 育 苗 公 司 采 用 穴 盘 育 苗 于9 月26 日 移 栽 至 实 验 温 室 培 养 槽 的 椰 糠 基 质 袋 中 每 袋 长100cm 宽20cm 高7cm 每 袋 均 匀 定 植4 株 种 植 深 度5cm 种 植3 行 行 距 为90cm 株 距 为25cm 试 验 期 间 侧 蔓 和 卷 须 摘 除 及 下 部 老 叶 去 除 保 持 一 致 1 3 试 验 方 法 试 验 时 间 为2019 年10 月1 日 至2020 年1 月20 日 自11 月 开 始 启 用 加 热 设 施 热 水 管 道 暖 风 机 利 用 温 室 监 测 系 统 的 采 集 节 点 采 集 室 内 外 太 阳 全 辐 射 室 内 外 温 湿 度 二 氧 化 碳 浓 度 风 速 风 向 热 水 管 道 进 出 水 温 度 基 质 温 度 土 壤 温 度 土 壤5cm 处 等 参 数 均 匀 将 采 集 节 点 部 署 于 温 室 内 外 网 关 定 时 向 采 集 节 点 发 送 同 步 巡 检 指 令 对 覆 盖 范 围 内 所 有 采 集 节 点 巡 检 自 动 建 立 与 解 除 通 信 链 路 若 出 现 网 络 故 障 系 统 将 自 修 复 运 行 和 采 集 传 送 数 据 采 集 数 据 和 传 输 过 程 具 有 延 迟 性 故 网 关 设 置 为 每 隔6min 向 采 集 节 点 发 送 点 名 轮 询 指 令 即 所 有 数 据 通 过 计 算 机 控 制 系 统 自 动 记 录 并 保 存 数 据 计 算 机 每 隔6min 对 采 集 的 数 据 记 录 并 保 存 一 次 1 4 项 目 测 定 1 4 1 温 室 小 气 候 温 度 动 态 模 型 根 据 热 力 学 有 关 理 论 可 知 单 位 时 间 温 室 内 热 量 的 积 累 等 于 温 室 内 热 量 储 存 的 变 化 率 10 即 室 内 的 热 量 平 衡 动 态 模 型 如 下 Q a Q r Q p Q w Q s Q l Q v Q g Q e Q h 1 式 中 Q a 为 温 室 内 部 空 气 热 量 W m 2 Q r 为 太 阳 辐 射 热 量 W m 2 Q p 为 暖 气 管 道 供 热 量 W m 2 Q w 为 温 室 围 护 结 构 传 热 量 W m 2 Q s 为 叶 面 土 壤 与 空 气 的 热 交 换 量 W m 2 Q l 为 灯 具 散 热 能 量 W m 2 Q v 为 韦 玉 翡 等 温 室 小 气 候 温 度 和 湿 度 动 态 模 型 预 测 及 验 证 33 湖 北 农 业 科 学 2021 年 通 风 损 失 热 量 W m 2 Q g 为 温 室 覆 盖 层 与 外 界 交 换 的 损 失 热 量 W m 2 Q e 为 蒸 腾 作 用 吸 收 的 热 量 W m 2 Q h 为 湿 帘 风 机 的 热 交 换 吸 收 热 量 W m 2 具 体 公 式 如 下 VC p A f dT i dt S 0 A p h p A f T p T i A i 1 1 a n d i i 1 a w C p G h c A s A f T i T 0 2 由 于Q h Q s Q l 在 模 型 验 证 期 间 对 温 室 温 度 的 影 响 微 乎 其 微 故 在 计 算 中 未 做 考 虑 T i 为 温 室 空 气 热 力 学 温 度 K T 0 为 温 室 外 空 气 热 力 学 温 度 K S 0 为 室 外 太 阳 辐 射 W m 2 为 温 室 太 阳 辐 射 透 射 率 其 为 一 天 测 量 的 室 内 辐 射 总 和 与 一 天 测 量 的 室 内 太 阳 辐 射 总 和 之 比 T P 为 管 道 热 水 热 力 学 温 度 K h P 为 热 水 管 道 传 递 系 数 W m 2 K G 为 通 风 窗 的 空 气 交 换 率 m 3 h h c 为 温 室 内 部 空 气 透 过 覆 盖 层 与 温 室 外 部 空 气 的 热 交 换 系 数 h c A Bv 单 层 覆 盖 物 A 6 B 0 5 双 层 覆 盖 物 A 4 B 0 2 v 为 风 速 A s 为 温 室 覆 盖 物 表 面 积 m 2 式 中 其 他 各 参 数 的 意 义 及 具 体 值 详 见 表1 1 4 2 温 室 小 气 候 相 对 湿 度 动 态 模 型 相 对 湿 度 是 温 室 环 境 的 重 要 状 态 变 量 根 据 物 质 和 能 量 平 衡 原 理 温 室 内 的 水 汽 平 衡 动 态 模 型 如 下 10 h dW t dt E t E shebei E v E cond 3 式 中 h 为 温 室 平 均 高 度 温 室 容 积 与 地 表 面 积 之 比 V A f m E t 为 植 物 蒸 腾 作 用 释 放 的 水 气 量 即 植 物 的 蒸 腾 速 率 kg m 2 s E shebei 为 增 湿 或 除 湿 设 备 启 动 后 温 室 内 减 少 或 增 加 的 水 分 增 湿 为 正 除 湿 为 负 kg m 2 s E v 为 通 风 换 气 和 空 气 渗 透 带 走 的 水 分 kg m 2 s E cond 为 在 围 护 结 构 和 覆 盖 物 上 水 蒸 气 的 凝 结 速 度 kg m 2 s W t 为 水 和 空 气 的 比 率 kg kg 具 体 公 式 如 下 h dW t dt C t R n e s25 T i h t B 8 036 W t Q A f C p G e i e 0 A f 1 64 10 3 A s T i T g 1 3 x i x 0 或 h dW t dt C t R n e s25 T i h t B 8 036 W t U dt C p G e i e 0 A f 1 64 10 3 A s T i T g 1 3 x i x 0 4 式 中 C t 为 经 验 常 数 与 叶 面 指 数LAI 呈 函 数 关 系 R n 为 作 物 冠 层 上 方 的 太 阳 辐 射 度 R n 0 55S 0 一 般 略 高 于 室 外 太 阳 辐 射 度 的50 W m 2 h t 为 作 物 和 空 气 之 间 的 热 量 转 移 系 数 与 作 物 冠 层 上 方 的 太 阳 辐 射 度R n 叶 面 积 指 数LAI 呈 函 数 关 系 W m 2 K 为 温 度 变 化 对 饱 和 水 蒸 气 压 力 影 响 的 综 合 系 数 为 水 的 蒸 发 潜 热 kJ kg 为 在 空 气 相 对 湿 度 不 变 的 情 况 下 水 蒸 气 压 力 因 温 度 变 化 的 斜 率 Q 为 湿 度 调 节 设 备 的 流 量 kg s U dt 为 供 热 设 施 引 发 室 内 每 平 方 米 增 加 的 热 量 W m 2 e i 为 温 室 内 部 空 气 的 水 蒸 气 压 力 Pa e 0 为 温 室 外 部 空 气 的 水 蒸 气 压 力 Pa T g 为 覆 盖 物 的 内 表 面 热 力 学 温 度 x i x 0 为 相 对 湿 度 其 中 在T 摄 氏 温 度 下 时 绝 对 湿 度 的 计 算 公 式 如 下 x 0 216 7 10 5 e 273 15 T 5 x i x 0 R H 6 式 中 R H 为 绝 对 湿 度 表 1 温 度 和 湿 度 模 型 参 数 参 数 温 室 容 积 V m 3 空 气 密 度 kg m 3 空 气 的 定 压 比 热 容 C p J kg K 温 室 地 表 面 积 A f m 2 热 水 管 道 表 面 积 A p m 2 温 室 围 护 结 构 传 热 面 积 A i m 2 外 围 护 结 构 内 表 面 对 流 换 热 系 数 a n W m 2 K 外 围 护 结 构 外 表 面 对 流 换 热 系 数 a w W m 2 K 外 围 护 结 构 隔 层 材 料 的 厚 度 d i m 外 围 护 结 构 隔 层 材 料 的 导 热 系 数 i W m K 温 室 覆 盖 物 表 面 积 A s m 2 25 饱 和 水 蒸 气 压 力 e s25 Pa 大 气 压 力 B Pa 数 值 717 1 25 1003 125 42 5 339 45 8 72 23 26 0 025 6 0 148 75 3167 101325 1 5 数 据 分 析 为 了 验 证 所 建 冬 季 温 室 小 气 候 预 测 模 型 的 准 确 度 和 精 确 度 采 集 生 长 期 的 温 室 数 据 自9 月26 日 开 始 幼 苗 期10d 开 花 期28d 结 果 期32d 各 生 育 期 采 集 的 数 据 先 进 行 预 处 理 剔 除 异 常 和 无 效 数 据 再 代 入 温 室 小 气 候 动 态 模 型 计 算 预 测 值 并 通 过 MicrosoftExcel2019 计 算 各 类 误 差 2 结 果 与 分 析 2 1 单 天 温 度 和 相 对 湿 度 动 态 变 化 分 析 选 取10 月11 日 内 外 环 境 因 子 的 各 项 数 据 并 分 别 绘 制 该 日 室 内 外 温 度 相 对 湿 度 及 其 相 应 预 测 值 的 曲 线 分 布 结 果 如 图1 图2 所 示 由 图1 可 见 温 34 第9 期 室 内 温 度 昼 夜 变 化 为 白 天 高 夜 晚 低 由 于 温 室 热 量 主 要 来 源 于 室 外 温 度 和 太 阳 辐 射 量 在 白 天 尤 其 是14 00 左 右 二 者 同 时 达 到 最 大 值 故 此 刻 温 度 达 到 一 天 中 的 最 大 值 白 天 时 室 外 的 辐 射 较 大 而 夜 晚 温 室 热 量 主 要 来 源 于 白 天 室 内 热 量 在 夜 晚5 00 室 外 温 度 达 最 小 值 且 白 天 累 积 热 量 基 本 消 耗 殆 尽 故 夜 晚5 00 温 度 到 达 一 天 中 的 最 小 值 经 对 比10 月11 日 的 室 内 温 度 和 预 测 温 度 在8 00 17 00 预 测 温 度 大 于 室 内 温 度 而18 00 之 后 基 本 低 于 室 内 温 度 温 室 内 的 相 对 湿 度 也 是 温 室 小 气 候 的 一 个 重 要 组 成 部 分 相 对 湿 度 过 高 或 过 低 对 作 物 的 生 长 都 很 不 利 由 图2 可 见 与 室 内 温 度 相 反 室 内 相 对 湿 度 昼 夜 变 化 呈 白 天 低 夜 晚 高 的 规 律 这 种 情 况 在 太 阳 辐 射 量 大 时 显 得 非 常 突 出 故 白 天 加 湿 降 温 是 调 节 温 度 和 湿 度 的 一 个 方 案 夜 晚 应 保 持 一 定 的 通 风 降 低 湿 度 以 预 防 病 虫 害 的 发 生 率 2 2 有 无 加 热 设 施 介 入 时 温 度 和 相 对 湿 度 动 态 变 化 分 析 针 对2019 年10 月10 19 日 温 室 小 气 候 环 境 在 设 置 加 热 设 施 前 后5d 的 温 度 和 相 对 湿 度 预 测 值 与 实 际 值 对 比 分 析 得 到 玻 璃 温 室 在 有 无 加 热 设 施 情 况 下 各 时 间 段 温 度 和 相 对 湿 度 的 变 化 情 况 图3 图4 分 别 为 其 温 度 和 相 对 湿 度 的 变 化 曲 线 由 图3 可 见 加 热 设 施 进 入 温 室 后 在 没 有 加 热 设 0 03 0 06 0 51 1 14 1 38 2 02 2 26 2 56 3 20 3 56 4 20 4 50 5 14 5 44 6 08 6 38 7 02 7 26 7 50 8 14 8 38 9 02 9 32 9 56 10 26 10 50 11 26 11 50 12 14 12 38 13 02 13 26 13 50 14 14 14 38 15 08 15 32 15 56 16 20 16 44 17 08 17 32 17 56 18 20 18 44 19 08 19 32 20 08 20 32 20 56 21 20 21 44 22 08 22 38 23 02 23 26 23 50 时 刻 40 35 30 25 20 15 10 温 度 室 外 温 度 室 内 温 度 预 测 温 度 图 1 1 0 月 1 1 日 温 度 室 内 预 测 值 与 室 内 外 实 际 值 对 比 0 03 0 06 0 51 1 14 1 38 2 02 2 26 2 56 3 20 3 56 4 20 4 50 5 14 5 44 6 08 6 38 7 02 7 26 7 50 8 14 8 38 9 02 9 32 9 56 10 26 10 50 11 26 11 50 12 14 12 38 13 02 13 26 13 50 14 14 14 38 15 08 15 32 15 56 16 20 16 44 17 08 17 32 17 56 18 20 18 44 19 08 19 32 20 08 20 32 20 56 21 20 21 44 22 08 22 38 23 02 23 26 23 50 时 刻 100 90 80 70 60 50 40 30 20 相 对 湿 度 室 外 相 对 湿 度 室 内 相 对 湿 度 预 测 相 对 湿 度 图 2 1 0 月 1 1 日 相 对 湿 度 室 内 预 测 值 与 室 内 外 实 际 值 对 比 韦 玉 翡 等 温 室 小 气 候 温 度 和 湿 度 动 态 模 型 预 测 及 验 证 35 湖 北 农 业 科 学 2021 年 施 下 室 内 最 高 温 度 为33 44 最 低 温 度 为6 42 平 均 温 度 为17 11 温 度 相 差 最 大 为27 02 而 在 加 热 设 施 工 作 情 况 下 最 高 温 度 为35 46 最 低 温 度 为4 83 平 均 温 度 为17 73 温 度 相 差 最 大 为 30 63 经 计 算 室 内 温 度 预 测 模 型 相 对 误 差 在 3 30 10 91 绝 对 误 差 在0 66 1 75 均 方 根 误 差 在0 83 2 50 由 图4 可 见 在 无 加 热 设 施 时 正 午 时 段 最 小 相 对 湿 度 维 持 在48 左 右 夜 间 相 对 湿 度 极 大 值 在 93 以 上 加 热 设 施 工 作 时 正 午 时 段 最 小 相 对 湿 度 在35 左 右 夜 晚 极 大 值 在85 之 上 从 图3 图 4 可 以 看 出 室 内 温 度 和 相 对 湿 度 的 预 测 线 与 实 测 线 的 走 势 都 很 接 近 但 相 对 湿 度 度 量 值 较 温 度 度 量 值 大 得 多 故2 条 曲 线 的 拟 合 度 不 及 温 度 预 测 的 拟 合 度 但 室 内 相 对 湿 度 预 测 模 型 精 度 还 是 较 高 的 它 的 相 对 误 差 在1 49 8 99 绝 对 误 差 在1 05 4 83 个 百 分 点 均 方 根 误 差 在0 58 4 91 2 3 生 育 期 试 验 分 析 为 进 一 步 探 究 模 型 的 精 确 度 在 各 生 育 期 各 取 5d 幼 苗 期10 月1 5 日 开 花 期10 月27 31 日 结 果 期11 月11 15 日 来 验 证 图5 图6 分 别 为 各 生 育 期 温 度 相 对 湿 度 的 曲 线 分 布 由 图5 可 知 整 个 生 育 期 温 度 预 测 值 和 实 际 值 曲 线 趋 势 基 本 一 致 由 于 冬 季 室 外 温 度 的 逐 渐 降 低 基 本 关 闭 通 风 窗 正 午 时 小 幅 开 启 故 预 测 值 温 度 也 呈 下 降 趋 势 加 热 设 施 介 入 趋 势 并 不 大 温 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 时 刻 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 温 度 无 加 热 设 施 有 加 热 设 施 室 内 温 度 预 测 温 度 图 3 有 无 加 热 设 施 控 制 温 度 室 内 预 测 值 与 室 内 实 际 值 对 比 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 0 00 4 00 8 00 12 00 16 00 20 00 时 刻 110 00 100 00 90 00 80 00 70 00 60 00 50 00 40 00 30 00 20 00 相 对 湿 度 无 加 热 设 施 有 加 热 设 施 室 内 相 对 湿 度 预 测 相 对 湿 度 图 4 有 无 加 热 设 施 控 制 相 对 湿 度 室 内 预 测 值 与 实 际 值 对 比 36 第9 期 度 在 整 个 时 期 最 高 达35 73 最 低 为3 62 各 时 期 最 大 绝 对 误 差 分 别 达1 76 1 67 1 30 最 大 相 对 误 差 分 别 达9 79 8 91 7 18 最 大 均 方 根 误 差 分 别 达2 50 1 87 1 51 绝 对 误 差 相 对 误 差 和 均 方 根 误 差 的 平 均 值 均 在 结 果 期 数 值 最 小 幼 苗 期 最 大 表2 相 比 室 内 温 度 变 化 室 内 相 对 湿 度 变 化 更 为 剧 烈 最 大 值 和 最 小 值 出 现 多 次 振 荡 且 差 值 较 大 但 总 体 上 相 对 湿 度 预 测 值 与 实 际 值 的 变 化 趋 势 是 一 致 的 相 对 湿 度 在 整 个 时 期 最 高 达98 41 最 低 为 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 4 00 9 00 14 00 19 00 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 4 00 9 00 14 00 19 00 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 时 刻 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 温 度 幼 苗 期 结 果 期 室 内 温 度 预 测 温 度 开 花 期 图 5 各 生 育 期 温 度 室 内 预 测 值 与 室 内 实 际 值 对 比 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 4 00 9 00 14 00 19 00 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 4 00 9 00 14 00 19 00 0 00 5 00 10 00 15 00 20 00 1 00 6 00 11 00 16 00 21 00 2 00 7 00 12 00 17 00 22 00 3 00 8 00 13 00 18 00 23 00 时 刻 110 00 100 00 90 00 80 00 70 0