[發(fā)明專利]一種基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110550897.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113283165A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張雪;王楠;邴塬皓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都長(zhǎng)弓樂(lè)水農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙悅

1.一種基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括：室外氣象站、室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器、云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)、同步模擬模塊和參數(shù)校準(zhǔn)模塊，

所述室外氣象站，用于采集環(huán)境氣象數(shù)據(jù)；

所述室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器，用于采集溫室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)；

所述云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，根據(jù)所述環(huán)境氣象數(shù)據(jù)和室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)生成無(wú)法通過(guò)傳感器直接測(cè)量的數(shù)據(jù)，將所有的數(shù)據(jù)輸入模型對(duì)溫室環(huán)境和作物狀態(tài)進(jìn)行模擬；

所述同步模擬模塊，用于將所述云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)的模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，計(jì)算二者誤差，并根據(jù)所述誤差生成參數(shù)調(diào)整命令；

所述參數(shù)校準(zhǔn)模塊，根據(jù)所述調(diào)整命令對(duì)所述模型的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。

2.如權(quán)利要求1所述的基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述室外氣象站采集數(shù)據(jù)包括：空氣溫度、相對(duì)濕度、太陽(yáng)總輻射強(qiáng)度、風(fēng)向、風(fēng)速和CO₂濃度。

3.如權(quán)利要求1所述的基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器測(cè)試的數(shù)據(jù)包括：室內(nèi)的空氣溫度和相對(duì)濕度。

4.如權(quán)利要求1所述的基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，無(wú)法通過(guò)傳感器直接測(cè)量的數(shù)據(jù)：玻璃面水汽冷凝量、玻璃溫度、地表溫度、作物冠層溫度、冠層蒸騰量、室內(nèi)CO₂濃度、葉面積指數(shù)、作物根、莖、葉、果實(shí)干鮮重和產(chǎn)量。

5.如權(quán)利要求4所述的基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)法通過(guò)傳感器直接測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)將所述傳感器測(cè)得的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)引入環(huán)境模型、作物生長(zhǎng)模型和機(jī)理模型中進(jìn)行計(jì)算。

6.如權(quán)利要求5所述的基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述地表溫度采用溫室內(nèi)各部分溫度計(jì)算采用傳熱學(xué)定律，通過(guò)計(jì)算溫室地面向下的熱傳導(dǎo)，溫室地面與空氣之間對(duì)流換熱，溫室地面向外長(zhǎng)波輻射換熱，地表水分蒸發(fā)潛熱損失，求解溫室地面溫度變化量，進(jìn)而求解微分方程得到的溫室地表溫度。

7.如權(quán)利要求5所述的基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，在所述作物模型中，通過(guò)模擬室內(nèi)作物生長(zhǎng)狀態(tài)獲得作物產(chǎn)量、冠層溫度和葉面積指數(shù)，通過(guò)冠層溫度，結(jié)合光層上方光合有效輻射量計(jì)算CO₂濃度，結(jié)合水分限制因子，計(jì)算光合作用速率，通過(guò)源庫(kù)關(guān)系，求解光合產(chǎn)物到根、莖、葉、果實(shí)的物質(zhì)流，通過(guò)植物干物質(zhì)平衡，求解作物根、莖、葉、果實(shí)干鮮重。

8.如權(quán)利要求5所述的基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)理模型中參數(shù)隨溫室結(jié)構(gòu)，作物狀態(tài)及時(shí)間變化動(dòng)態(tài)變化的，通過(guò)不斷迭代計(jì)算，同步計(jì)算模型參數(shù)的敏感性及相對(duì)敏感性瞬時(shí)值，當(dāng)模擬值與實(shí)測(cè)值誤差大于閾值，進(jìn)行最大敏感性參數(shù)的自動(dòng)校正，結(jié)合實(shí)測(cè)值，降低相對(duì)均方根誤差。

9.如權(quán)利要求8所述的基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述閾值為相對(duì)均方根誤差大于10％。

10.一種基于云計(jì)算的溫室數(shù)據(jù)同步模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1采集環(huán)境氣象數(shù)據(jù)和溫室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)；

S2根據(jù)所述環(huán)境氣象數(shù)據(jù)和室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)生成無(wú)法通過(guò)傳感器直接測(cè)量的數(shù)據(jù)，將所有的數(shù)據(jù)輸入模型對(duì)溫室環(huán)境和作物狀態(tài)進(jìn)行模擬；

S3將所述步驟S2的模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，計(jì)算二者誤差，并根據(jù)所述誤差生成參數(shù)調(diào)整命令；

S4根據(jù)所述調(diào)整命令對(duì)所述模型的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。