[發明專利]日光溫室光熱環境計算方法

有效

• 申請號: 201410064884.7
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103823976A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 杜建軍;郭新宇;溫維亮;吳建偉;楊寶祝
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心;北京派得偉業科技發展有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本發明涉及農業領域，尤其涉及一種日光溫室光熱環境計算方法。

背景技術

日光溫室是一種高效、高產和節能的生產設施，也是目前設施農業研究和推廣的重要內容，在中國現代農業發展中占據重要地位。日光溫室為作物生長營造適宜生長環境，其光環境和熱環境是評價溫室性能和生產能力的重要指標。溫室光環境與溫室地理位置、溫室結構特征、采光屋面材料和室內墻體表面的光學參數息息相關，直接影響溫室內栽培作物的光合生產能力；溫室熱環境主要由溫室結構特征、建造材料的熱特性決定，是實現對溫室室內溫度異步調控能力的關鍵因素，決定了溫室對太陽輻射能量的利用效率。

目前，日光溫室的結構設計和建造水平普遍不高，導致日光溫室光環境和熱環境調控能力較差、生產效益低，急需一種日光溫室光熱環境計算方法對溫室結構和性能進行評價和優化。

發明內容

本發明實施例提供一種日光溫室光熱環境計算方法，能夠實現日光溫室室內光環境和熱環境的長時間仿真與預測。

本發明實施例采用如下技術方案：

一種日光溫室光熱環境計算方法，包括：

S1、建立日光溫室三維結構模型，對日光溫室的組件分別設置光熱特性參數；

S2、將日光溫室各組成部分的室內表面組合在一起，構造日光溫室室內光分布計算的幾何模型，計算形狀因子；

S3、獲取外界逐時環境光照，在日光溫室采光面上構造室內光分布計算的初始光強，計算出日光溫室室內光環境分布，得到日光溫室各組件內表面中每個網格分布的光強值,進而按照時間序列逐次計算出不同時刻日光溫室內的光環境；

S4、為日光溫室各組件分配計算節點，并將日光溫室室內溫度作為單獨計算節點，建立日光溫室的熱環境計算模型；

S5、結合日光溫室結構、環境條件及光分布計算結果，對日光溫室在整個作物生長季內的光照和溫度狀況進行動態仿真和分析。

可選的，步驟S1包括：

確定日光溫室的地理位置和方位角，根據日光溫室結構特征和材料光熱屬性差異將日光溫室分解，確定所述日光溫室的組件包括以下至少一種：后墻、后屋面、前屋面、南墻、北墻、土壤和走道；

建立每個組件的三維幾何模型，按照組件化設計方法合成真實的日光溫室三維模型，并分別設置日光溫室各組件的光熱特性參數。

可選的，步驟S2包括：

對于每個組件，提取出日光溫室內表面的結構參數；

將各組件內表面組合在一起，形成日光溫室光分布計算的封閉表面模型；

根據計算精度和計算效率的要求，對表面模型進行可控網格劃分，得到指定規模的網格模型；

根據組件的光學特征，對每個網格賦予光特性參數；

計算所有網格的形狀因子，面片S_i到S_j的形狀因子計算如下：