基于植物工厂LED阵列补光灯的栽培槽平面光场强度预测模型.pdf

文章编号 nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 收稿日期 nullnullnullnull nullnullnull nullnullnull 基金项目 重庆市技术创新与应用发展专项面上项目 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 第一作者 郑吉澍 nullnullnullnull null 男 硕士 高级工程师 主要从事设施农业工程技术研究 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull 通讯作者 李 萍 nullnullnullnull null 女 正高级工程师 主要从事设施农业工程技术研究 nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull 基于植物工厂 nullnullnull 阵列补光灯的 栽培槽平面光场强度预测模型 郑吉澍 刘剑飞 李佩原 李 脉 张 凯 李 萍 重庆市农业科学院农业工程研究所 重庆 nullnullnullnullnullnull 摘 要 目的 针对重庆地区寡日照的气候特点 结合不同作物 不同生长阶段光需求的差异性 探究植物工厂中光源不同高度和 光强比例条件下的栽培槽平面光场分布规律 建立补光灯高度 光强比例与栽培槽平面光场强度之间的定量关系模型 为补光灯 高度及光强的自动 精准 按需调控提供支撑 方法 在重庆市农业科学院的密闭型智能仿真农业环境实验室中 以智能 nullnullnull 补 光灯为研究对象 探究补光灯不同高度和光强比例条件下的栽培槽平面光场强度变化规律 采用回归型支持向量机算法构建以补 光灯高度 光强比例 空间位置信息为输入 栽培槽平面光场强度为输出的补光灯光场强度预测模型 利用此模型进行栽培槽平面 光场强度的预测及实现根据不同作物 不同生长阶段需光特性的补光灯高度的精准调节 结果 探析不同高度和光强比例条件 下的栽培槽平面光场分布规律 发现在同一光源高度条件下 随着光强比例的增大 栽培槽平面的光场强度值也随之增加 在同一 光强比例下 随着补光灯高度的增加 栽培槽平面中心区域的光场强度值随之减小 而边缘区域的光场强度值反而有一定程度的 增加 对比 null 种建模方法 发现 nullnullnull 算法在所得数据集上表现最佳 构建的栽培槽平面光场强度预测模型的训练精度 null 可达 nullnull nullnullnullnull 测试精度 null 达 nullnull nullnullnullnull 证明此模型可靠性良好 结论 解析植物工厂 nullnullnull 阵列补光灯的栽培槽平面光场强度分布规 律 证明了构建栽培槽平面光场强度预测模型的必要性 该模型的精准构建 为设施农业或植物工厂条件下不同作物 不同生长 阶段的光源位置及强度最优动态调控奠定良好的支撑 关键词 植物工厂 补光灯 光场强度 回归型支持向量机 预测模型 中图分类号 nullnullnullnullnullnull 文献标识码 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull 西 南 农 业 学 报 nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull 年 nullnull 卷 nullnull 期 nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull 研究意义 光照是影响植物光合能力 生长发 育及干物质积累的核心环境因素 而重庆地区寡照 问题突出 导致作物生长受阻 农业受灾面积逐年扩 大 null nullnull 人工补光技术是解决重庆地区农业生产中 寡照问题的关键所在 null nullnull 密闭型植物工厂是装配 有人工光源等模块的一种高度专业化 现代化设施 农业 其采用非透明热绝缘材料建造 使封闭系统与 外界通风和热交换量保持在最小限度 而人工光源 是其内植物生长的唯一光照来源 通过高精度的环 境条件控制 可满足农作物周年生产和科研需要 即 利用计算机 嵌入式控制器 高性能执行设备等对植 物生长的光照 温度 湿度 nullnull null 浓度及营养液等环 境条件进行自动控制 使作物生长不受或很少受重 庆当地自然条件的制约 null nullnull 传统的作物补光多采 用固定光强 固定高度的方式 但这种方式存在一定 的弊端 其未考虑到不同高度下的光场分布均匀性 问题 易造成作物光抑制或者光胁迫 而且未考虑到 不同种类作物 不同生长时期的需光差异性 易造成 不必要的能耗损失 null 因此 通过探究不同高度 不同光强比例条件下栽培槽平面光场强度的分布规 律 构建栽培槽平面光场强度预测模型 根据不同种 类作物 不同生长时期的光需求 实现植物工厂补光 灯高度 光照强度的动态调控 可精准满足作物的光 需求 避免作物出现光胁迫等障碍 还可有效减少补 光灯能耗损失 前人研究进展 随着智慧农业的 迅速发展 众多学者在光照对作物生长发育的影响 方面开展了大量研究 如 nullnullnullnullnullnullnull 等 null 提出光照是 一种关键的环境因素 能够影响植物整个生命周期 中的多种生理过程 发现吸收蓝光的隐色素可以影 响种子萌发 开花诱导 植物结构 果实代谢物含量 及对生物和非生物胁迫的抵抗力 nullnullnull 等 nullnull 以