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设施光环境优化调控是提高作物产量与品质的关键,而光饱和点决定作物利用光的能力。因此,如何根据温度、CO_2浓度变化实现光饱和点的动态获取是设施光环境调控技术发展的重要问题。针对上述问题,本文提出基于支持向量机—蚁群算法(SVM-ACO)的黄瓜光环境优化调控模型。通过多因子嵌套试验获得不同光光量子通量密度、CO_2浓度、温度组合条件下的光合速率值,利用支持向量机算法建立光合速率模型,设计基于连续蚁群寻优算法获取光饱和点并以其为调控目标,建立全范围温度、CO_2浓度下的光环境优化调控模型。调控模型可实现光饱和点的动态获取,且模型决定系数为0.995,均方根误差为15.73,为设施光环境高效精准调控提供了理论依据。 相似文献
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基于支持向量机-改进型鱼群算法的CO2优化调控模型 总被引：2，自引：0，他引：2
提出了融合支持向量机-改进型鱼群算法的CO_2优化调控模型,为CO_2精准调控提供定量依据。设计了嵌套试验,采集不同温度、光子通量密度、CO_2浓度组合下的黄瓜光合速率,以此构建基于支持向量机的黄瓜光合速率预测模型;以预测模型网络为目标函数,采用改进型鱼群算法实现二氧化碳饱和点寻优,获得不同温度、光子通量密度组合条件的CO_2饱和点,进而构建CO_2优化调控模型。异校验结果表明,CO_2饱和点实测值与预测值相关系数为0.965,最大相对误差3.056%。提出的CO_2优化调控模型可动态预测CO_2饱和点,为实现设施CO_2精准调控提供了可行思路。 相似文献
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提出了融合支持向量机-改进型鱼群算法的CO2优化调控模型,为CO2精准调控提供定量依据。设计了嵌套试验,采集不同温度、光子通量密度、CO2浓度组合下的黄瓜光合速率,以此构建基于支持向量机的黄瓜光合速率预测模型;以预测模型网络为目标函数,采用改进型鱼群算法实现二氧化碳饱和点寻优,获得不同温度、光子通量密度组合条件的CO2饱和点,进而构建CO2优化调控模型。异校验结果表明,CO2饱和点实测值与预测值相关系数为0.965,最大相对误差3.056%。提出的CO2优化调控模型可动态预测CO2饱和点,为实现设施CO2精准调控提供了可行思路。 相似文献
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设施光环境是影响作物生长发育的重要因素之一,其包括设施光强和光质。不同温度下,两者与光合速率存在显著的互作关系,建立融合作物光质需求的设施光环境智能调控模型,是设施农业环境调控急需解决的问题之一。本文以黄瓜为试验材料,设计了温度、光照强度、光质比嵌套的植株净光合速率测试试验,获取了多因子耦合的试验样本,并利用支持向量机建立了融合黄瓜光质需求的光合速率预测模型。其次,提出了基于粒子群算法的光照强度和光质比寻优算法,获取了不同温度条件下最适合植物生长的光照强度和光质比。最后,基于寻优结果,利用偏最小二乘回归法构建红蓝光目标值调控模型。验证结果表明,光合速率预测模型训练集数据和测试集数据的拟合度分别为0. 997 1和0. 996 9,均方根误差分别为0. 363 0、0. 436 7μmol/(m~2·s)。红、蓝光目标值调控模型均方根误差分别为15. 087 8、10. 138 3μmol/(m~2·s),可满足调控模型精度要求。其调控效果相比于传统固定光质比调控模型有明显提升,为有效地进行设施光环境调控提供了重要依据。 相似文献
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黄瓜整株光合积累不仅与温度、CO2浓度、光照强度有关,而且与不同叶位的光合特性显著相关,实现不同叶位需光参数动态获取,是设施黄瓜立体光环境优化调控亟待解决的问题。本文提出了融合多智能算法的黄瓜立体光环境优化调控模型,设计了多因素嵌套实验获取多维样本数据,构建耦合叶位、温度、光照强度、CO2浓度的回归型支持向量机光合速率预测模型;基于粒子群算法进行光饱和点寻优,获取不同环境条件下不同叶位的目标光照强度;采用回归型支持向量机算法,针对目标光照强度构建立体光环境优化调控模型。结果表明,本文所提方法可动态计算作物整株不同叶位不同环境因子作用下的目标光照强度,模型决定系数为0. 999 3,均方根误差为2. 349μmol/(m~2·s),进一步分析不同叶位叶绿素含量与光合特性关系,证明两者具有强关联性,研究对提高设施藤蔓类作物立体光环境调控效率具有重要意义。 相似文献
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基于离散曲率的温室CO2优化调控模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
提出了基于离散曲率算法的温室CO_2优化调控模型,通过设计嵌套试验采集温室不同温度、光照强度、CO_2浓度组合下的番茄光合速率,利用支持向量机回归算法(Support vector regression algorithm,SVR)构建光合速率预测模型;以预测模型网络为目标函数,采用L弦长曲率算法实现CO_2响应曲线离散曲率的计算,利用爬山法获得不同温度、光照强度组合条件的CO_2响应曲线曲率最大点,以此作为效益最优的调控目标值,进而基于SVR构建CO_2优化调控模型。结果表明,调控模型的决定系数为0. 99、均方根误差为4. 42μmol/mol、平均绝对误差为3. 17μmol/mol,拟合效果良好。与CO_2饱和点目标值的调控效果对比发现,理论上CO_2供需量平均下降61. 81%,光合速率平均减少15. 58%;验证试验中,相较饱和点调控下光合速率平均下降15. 14%,CO_2供需量下降57. 61%,相较自然条件下光合速率升高26. 70%。说明此温室CO_2优化调控模型具有高效节能特点,为设施作物CO_2高效精准调控和节本增效提供了理论基础。 相似文献
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基于无线传感网的设施环境二氧化碳精准调控系统 总被引：1，自引：0，他引：1
设计了一套基于无线传感网的设施环境二氧化碳精准调控系统,包括主控节点、监测节点及补施节点,通过Zig Bee协议实现节点间信息交互。监测节点实时获取设施内多点二氧化碳浓度、温度、光照数据;主控节点根据作物各阶段最适生长环境,结合温度与光照阈值,动态计算二氧化碳浓度目标值与实时值之间的差值作为调控参数,采用反馈控制实现二氧化碳动态调控;为改善以往设施二氧化碳补施不均的普遍现象,设施中气体扩散管道采取双M型布置方式,设计开孔大小不同的二氧化碳扩散孔,由补施节点配合对流装置控制各小区域的二氧化碳排放量,达到均匀和定量补施的目的。实地布置和试验表明基于无线传感网的设施环境二氧化碳调控系统可实现稳定可靠运行,以设施番茄为研究对象,在面积36.66 m~2日光温室内补施目标值与实时值的相对误差小于3.5%,在面积27.74 m~2玻璃温室内验证监测节点间二氧化碳浓度变异系数小于2.93%,证明本系统可实现二氧化碳精准及均匀补充。 相似文献
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《农业机械学报》2019,(Z1)
为满足温室番茄光环境的自适应调控,设计了基于RF-GSO(随机森林-萤火虫)模型的温室番茄自适应调光系统,实现温室中温度、CO_2浓度、光照强度的实时采集,同时通过无线传感网络将信息传输到温室番茄自适应调光系统软件平台上,该平台可动态显示实时环境参数,并能实现补光灯远程调控。采用RF-GSO算法对温室内番茄理想光照强度进行动态计算,并将其与传感器实测光照强度间的差值作为调控参数,实现温室内番茄光环境的自适应调控。试验结果表明,系统检测的光照强度与温室调光目标值的决定系数R~2为0. 955,均方根误差为2. 168μmol/(m~2·s),系统丢包率为0. 417%,说明基于RF-GSO的温室番茄自适应调光系统运行稳定、可靠。 相似文献
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基于水分利用率与光合速率的温室作物需水模型研究 总被引：2，自引：0，他引：2
提出一种融合水分利用率（Water use efficiency, WUE）和光合速率的温室作物需水模型构建方法。在获取不同温度、光量子通量密度、CO2浓度和土壤含水率嵌套条件下番茄净光合速率和WUE的基础上,基于径向基神经网络（Radial basis function, RBF）构建光合速率和WUE预测模型;继而获取不同环境嵌套条件下的光合速率对土壤含水率的响应曲线,利用 U弦长曲率法获取光合速率约束下的土壤含水率调控适宜区间;在此区间内,基于WUE预测模型,以水分利用率最大为目标,利用粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)获取土壤含水率调控目标值;最后,利用支持向量机回归算法（Support vector regression, SVR）建立作物需水模型。结果表明,需水模型的训练精度为0.9969,测试精度为0.9788,均方根误差为0.23%,拟合效果良好。与单一考虑光合效率最优的模型相比,本模型WUE平均提高15.22%,土壤含水率平均下降12.76%,光合速率平均下降4.05%。说明融合WUE-光合速率的需水模型能兼顾作物需求和经济效益,可为温室土壤含水率的精准调控提供理论依据。 相似文献
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蝗虫对蓝光偏振光和非偏振光的定向响应对比 总被引：2，自引：0，他引：2
为给蝗虫灾害光电诱导捕集治理技术中蝗虫诱导光场性质的确定及不同光场的筛选组合提供理论支持,利用LED光谱色非偏振光、蓝光偏振光和行为反应试验装置,进行了不同光照特性的蓝光偏振光场和光谱色非偏振光场对蝗虫定向选择的对比试验,探讨了不同光场对蝗虫定向选择行为影响的机理.结果表明:蓝光偏振光条件下,蝗虫对光谱色非偏振光的趋光定向响应以紫光最优;蝗虫对偏振光和紫光的趋光定向响应对比中,蝗虫对线偏振光和紫光选择的对比率差别最小;蝗虫对偏振光的趋光定向响应取决于偏振光的光照强度,对非偏振光的趋光定向响应取决于光谱色和光照强度;蝗虫敏感光谱色光照强度和蓝光偏振光光照强度对蝗虫趋光响应敏感临界点的差别程度是影响其趋光定向响应选择差异的原因,但就光场光照性质而言,蝗虫敏感光谱色及其光照强度是提高蝗虫诱导率的关键因素. 相似文献
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雾天由于能见度差，不可预见情况多，车辆在公路上行驶时容易发生追尾等交通事故。通过后雾灯性能的提高来降低雾天事故隐患，使用单闪灯作为汽车后雾灯来有效提高汽车雾天灯光信号的性能，减少雾天交通事故的发生。单闪灯作为后雾灯可以提高雾天汽车的可视性，有效防止了各种灯光信号的混淆，并降低了车辆的生产成本和能源消耗。 相似文献
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在设施水培条件下,以黄金四季奶油小白菜为试验材料,LED灯为人工光源,自然光为对照,研究不同光谱LED植物光灯的红蓝光波段组合对黄金四季奶油小白菜生长参数的影响,为植物工厂水培小白菜提供人工补光数据支撑。试验设定为蓝光(455nm)相对光谱固定不变,红光相对光谱分别为T1(7.53%)、T2(15.40%)、T3(30.28%)条件下的生长速度及品质。结果表明,红光相对光谱为30.28%时试验组小白菜的菜叶长度、株高、蛋白质以及叶绿素含量均显著高于其他处理,30.28%的红光相对光谱可作为水培小白菜的适宜光配合。 相似文献
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光是植物光合作用的能量源,植物生长灯人工补光技术的应用有助于增强农业产出能力、保障食品安全和加快我国现代农业发展。采用主成分分析方法直观定量地研究了普通白炽灯、卤钨灯、普通直管荧光灯、三基色荧光灯、紧凑型荧光灯、荧光高压汞灯、金属卤化物灯、高压钠灯和高频无极灯等光源的额定功率范围、光效、显色指数、色温与平均寿命等技术指标;识别出了植物生长灯光源技术指标数据的主要成分;主成分分析得分以高频无极灯得分最高,其它依次为高压钠灯、三基色荧光灯、荧光高压汞灯、紧凑型荧光灯、金属卤化物灯、普通直管荧光灯和普通白炽灯,卤钨灯最低。结果表明,模型能全面、客观和科学地对植物生长灯光源能效进行分析与综合评价,辅助植物生长灯在农业领域中的选择与应用。 相似文献
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为明确蝗虫对波谱光及其偏光视励效应的视敏选择差异,确定蝗虫趋光趋偏的视励影响因素及视敏信息,针对波谱光与其偏光光照中东亚飞蝗光生物响应的视选择效应试验,分析了东亚飞蝗趋光趋偏选择差别的视控作用及响应波谱光和其偏光的视敏因素及视励强度。结果表明,波谱光与其偏光叠加作用下的光聚集程度呈现偏光矢量调控性生理响应敏感差异,并在光强度增强时,视偏响应敏感的偏光矢量发生变化,且210°及120°紫偏光、210°橙偏光与其波谱光的耦合刺激效应较优,而270°时紫外与其偏光的耦合效应最差;东亚飞蝗视激发状态下的光选择性趋向于视励强度较弱的偏光,且波谱光强度的视敏激发效应及偏光矢量的视励敏感程度削弱东亚飞蝗的视控定位功效,并以紫外及紫偏光矢量引起的趋偏视敏性较强而蓝橙光较弱,而90°及270°时弱偏光的视励效应致使波谱光的激发效应主导东亚飞蝗的视选择强度,且光源光照度增强,东亚飞蝗视偏敏感选择强化程度以紫偏光较强、120°紫外偏光较弱,且波谱光选择弱化程度以90°蓝偏光较强;东亚飞蝗对波谱光与偏光耦合光照的聚集响应差异及趋光趋偏选择强度差异,源于偏光矢量激励及波谱光质激发东亚飞蝗视觉引起的协同增效或相互拮抗性视反应调控输出效应,且波谱光照强度削弱偏光矢量信息的选择强度,但东亚飞蝗生物光敏响应与波谱光质的敏感性相关而光强度作用不大,且波谱光与偏光的耦合性光照梯度抑制蝗虫的视感响应强度。研究结果为适应各种作业的害虫光诱型农机产品开发及蝗虫视响应机理探讨提供了支撑。 相似文献
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本研究在人工光型植物工厂中采用岩棉种植番茄植株,分析了在总光量一致的基础上红光背景下蓝光补充介入和蓝光取代介入两种非连续供光模式对番茄植株营养液无机元素吸收及叶片色素光谱参量的影响。结果表明,与连续红光相比,蓝光以不同方式介入均降低了番茄叶片中K元素含量而提高了茎中K元素含量,蓝光介入一定程度上抑制了番茄K元素由茎向叶片的运输;蓝光以不同方式介入均提高了番茄地上部中Mg含量（增幅8.93%~13.63%）,而降低了地上部Fe含量（降幅28%~48%）及Mn含量（降幅3.93%~21.24%）。其中蓝光补充介入模式下番茄叶片中Mg元素含量随着蓝光补充强度的升高而增加,叶片Mg含量在蓝光取代介入模式下高于蓝光补充介入模式而地上部Fe含量趋势则相反,蓝光取代介入的非连续光模式较蓝光补充介入模式而言更有利于刺激叶片中Mg的积累而抑制地上部Fe的积累。与连续红光相比,蓝光以不同方式介入后番茄叶片色素光谱参量Hue值（色相角）和MCARI值（修正叶绿素吸收比指数）均有所提高,相反,Red/Green值（红绿区域光谱反射比）均有所降低,蓝光补充介入模式下叶片Hue值和MCARI值随蓝光补充强度的升高而增大,R/RB80处理下Hue、MCARI值最高,较对照分别提高4%、124%;蓝光取代模式下Hue值和MCARI值随蓝光间歇时间的延长先增大后减小,R/RB(1h)处理下Hue、MCARI值最高,较对照分别提高6%、215%。番茄叶片在绿光波段的反射率与各处理下Hue、MCARI值变化趋势接近,而番茄叶片中Mg元素含量与叶绿素光谱参量呈正相关性。蓝光取代介入的非连续光模式较蓝光补充介入模式而言更有利于刺激叶片类胡萝卜素分解和叶绿素积累,非连续供光模式通过调控番茄植株无机元素的吸收进而作用于叶片色素的形成。本研究为无土栽培番茄光环境调控提供了理论依据。 相似文献
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光是植物进行光合作用的主要能量来源,光照好坏直接影响作物的产量和品质。本研究针对现有植物补光系统多以功能叶光合能力为基准进行冠层补光,导致冠层新生叶光抑制、株间功能叶位补光不足以及补光位置不能适应作物生长进行动态调整的问题,以黄瓜为研究对象,设计了一种基于植株需光差异特性的设施黄瓜立体光环境智能调控系统。该系统由智能控制子系统、冠层-株间LED补光子系统、冠层-株间环境监测子系统和补光灯升降子系统组成,通过ZigBee技术实现各子系统间无线通信。其中冠层-株间环境监测子系统分别获取冠层和株间环境信息并发送至智能控制子系统,智能控制子系统根据环境实时信息调用冠层调控模型和株间适宜叶位调控模型获得相应调控目标值,并将其下发至冠层-株间补光灯,实现冠层与株间补光灯的动态实时调控。在陕西省泾阳县蔬菜产业综合服务区蔬菜基地分别部署立体补光设备和传统冠层补光设备,并进行系统调控效果验证试验。结果表明,立体补光区黄瓜植株的株高和茎粗显著增长,其中相比传统冠层补光区平均株高、茎粗分别增长了8.03%和7.24%,相比自然处理区平均株高、茎粗分别增长了26.51%和36.03%;在一个月的采摘期内,立体补光区相比传统冠层补光区和自然处理区产量分别提升了0.28和1.39 kg/m2,经济效益分别增加了2.82和4.88 CNY/m2,说明立体光环境调控系统能够提高经济效益,具有应用推广价值。 相似文献