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农业温室综合能源系统多能协同调度与能量管控策略研究

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农业温室综合能源系统多能协同调度与能量管控策略研究

作者：杨瑞江湖南大学

学位级别：硕士

农业用电是全社会用电负荷的重要组成部分,农作物生长过程需满足光、电、碳、热等多种能源形式的用能需求。然而,现有农业能源系统协调性不足,农业用能管理粗放、系统能效较低,严重阻碍了现代农业集约化、电气化发展。因此,充分挖掘农... 详细信息

农业用电是全社会用电负荷的重要组成部分,农作物生长过程需满足光、电、碳、热等多种能源形式的用能需求。然而,现有农业能源系统协调性不足,农业用能管理粗放、系统能效较低,严重阻碍了现代农业集约化、电气化发展。因此,充分挖掘农业负荷的用能弹性潜力,研究农业综合能源系统的多能协同调度与能量管控策略,是实现我国“双碳”战略目标的客观需要。本文研究工作如下:首先,提出了一种农业温室混合能源供能系统的最优产气率动态跟踪控制方法。建立了农业太阳能-沼气互补供能系统的状态空间方程,基于沼气发酵的热动力模型来分析太阳能加热沼气池对发酵产气率的影响,研究了太阳能水循环系统中热水流量与管道压降的流体动力控制特性,基于模型预测控制方法提出光-沼互补最优产气率的动态跟踪温控方法。以湖南山区农业温室微网示范工程作为实际算例验证表明,所提方法可有效解决严寒天气下温室农作物越冬问题,提升了多种能源的可持续供应能力。其次,提出了一种农业温室多能源负荷的有序用能优化模型与策略。基于温度热力学模型建立了温室系统与外界环境间的热平衡方程,分析了典型温室农作物生长过程的光合有效辐射和二氧化碳需求,推导了不同生长阶段下农作物干物质积累量对光、热、碳多种能源形式的用能需求特征,在此基础上提出了温室内可削减和可转移柔性负荷的用能弹性量化方法,以农作物单位产量的能耗成本最小为目标,构建了满足农作物生长用能需求下的农业温室多能源负荷有序用能优化模型与策略。算例表明所提策略的用电成本可降低26.56%。最后,提出了一种农业温室综合能源系统的源-荷协同调度优化方法。基于多端口EnergyHub模型建立了多能互补温室综合能源系统架构,揭示了太阳能-沼气对电-热-碳多能流农业负荷的多能转换与交互耦合特性,通过分析供能侧光-沼互补调控特性和需求侧多能负荷用能弹性,优化调度太阳能集热器供热量和沼气热电联产机组出力以及电-热-碳多能源负荷需求响应,以农业分时电价下用电成本最小为目标提出了农业温室综合能源系统的源-荷多能互补协同调度优化方法。算例表明所提方法在提高农作物干物质积累量的同时,有效降低了温室农作物单位产量的能耗和用电成本。综上,本文通过研究农业温室综合能源系统的供能侧光-沼互补最大产气率跟踪控制、需求侧农作物生长负荷建模与有序用能优化、以及源-荷多能源协同优化运行模型与方法,有效降低了农作物单位产量的能耗与用电成本。

关键词：综合能源系统农业温室多能互补有序用能源荷协同

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农业温室微气候研究综述与理论模型分析

农业机械学报 2005年第5期36卷 137-140页

作者：李惟毅李兆力雷海燕刘洋天津大学热能工程系天津大学地热中心山东大学能源与动力工程学院

根据各时期研究工作的进展,对国内外温室微气候的研究情况进行了综述。在现有研究的基础上,建立了供热温室通用方程,并以全光温室为例通过各层能量微分方程对微气候理论模型进行了描述和分析。对温室供热设计及温室微气候的研究具有一... 详细信息

根据各时期研究工作的进展,对国内外温室微气候的研究情况进行了综述。在现有研究的基础上,建立了供热温室通用方程,并以全光温室为例通过各层能量微分方程对微气候理论模型进行了描述和分析。对温室供热设计及温室微气候的研究具有一定的参考价值。

关键词：农业温室微气候理论模型供热温室通用方程

基于物联网与云计算服务的农业温室智能化平台设计与应用

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农业工程技术 2023年第30期43卷 34-35页

作者：张月莲山东省菏泽市东明县渔沃街道办事处山东菏泽274000

物联网、云计算服务等技术的发展为不同行业的发展提供了新的技术支持,有利于加快不同行业的信息化建设。农业温室技术推动了现代农业的发展,通过构建农业温室智能化平台则可进一步提升管理效率。该文结合物联网技术、云计算技术特点,... 详细信息

物联网、云计算服务等技术的发展为不同行业的发展提供了新的技术支持,有利于加快不同行业的信息化建设。农业温室技术推动了现代农业的发展,通过构建农业温室智能化平台则可进一步提升管理效率。该文结合物联网技术、云计算技术特点,给出整体技术方案,并依靠视频监控系统、农业小气候监测系统与监控中心共同实现温室的智能化管理,旨在为现代农业的发展奠定基础。

关键词：物联网云计算服务农业温室智能化平台

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农业温室环境温度的建模与仿真

农业温室环境温度的建模与仿真

作者：周荣双安徽农业大学

学位级别：硕士

现代化温室是设施农业的典型代表，它采用覆盖材料形成了一个与外界环境相隔离的特殊小气候环境。影响温室小气候环境的因子有太阳辐射、温度、湿度、CO2浓度和通风状况等，其中，温度是影响温室小气候环境的主导因子之一，建立良好的... 详细信息

现代化温室是设施农业的典型代表，它采用覆盖材料形成了一个与外界环境相隔离的特殊小气候环境。影响温室小气候环境的因子有太阳辐射、温度、湿度、CO2浓度和通风状况等，其中，温度是影响温室小气候环境的主导因子之一，建立良好的温室温度控制系统，对于减少能量损耗，促进植物生长具有十分重要的意义，由于温室小气候具有非线性、时变、强滞后等特点，因此，在建立温室温度控制系统前，需对其建模和仿真。系统辨识法是系统建模中常用的方法，它依据输入和输出数据构建一个静态或动态系统的数学模型，既适用于线性系统，也适用于非线性系统辨识，由于ARX（Autoregressiveexogenous）模型结构简单、鲁棒性强，辨识精度高,本文应用ARX模型对农业温室环境系统的温度建模和仿真，论文首先分析监测到的温室内外数据，运用相关性分析和相关性显著检验，确定了温度、相对湿度、太阳辐射强度和风速是影响温室内温度的主要因子，然后运用残差分析法辨识模型的结构，利用递推最小二乘算法确定模型的参数，并通过试验验证模型的正确性。综上所述，本文所做的主要工作有以下几个方面：（1）总结了国内外温室温度建模的方法和在该领域研究概况，指出对温室内温度的研究对我国现代化温室产业的发展具有至关重要的意义;（2）研究了系统辨识技术在建模中的应用，基于ARX模型建立了农业温室环境温度模型，结果表明：温室温度模拟值与实测值的变化趋势一致，模型能有效地模拟温室内的温度，该成果为温室控制系统提供参考;（3）运用MATLAB图形用户界面建立温室温度建模与仿真系统;（4）总结本课题的研究意义，对温室小气候建模的研究工作进行设想和展望。

关键词：农业温室温度系统辨识法 ARX模型

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农业温室控制系统的设计与实现

广东农业科学 2011年第4期38卷 166-167页

作者：杨静张磊河北农业大学中兽医学院河北定州073000

设计了一套能实时控制农业种植温室内温度、湿度、光照度及CO2浓度等参数的测控系统,该系统安装了农艺专家管理程序,能给出不同时期作物生长所需要的最佳环境参数,并自动生成合理的控制方案,实现了人造气候的智能化管理。阐述了一个温... 详细信息

设计了一套能实时控制农业种植温室内温度、湿度、光照度及CO2浓度等参数的测控系统,该系统安装了农艺专家管理程序,能给出不同时期作物生长所需要的最佳环境参数,并自动生成合理的控制方案,实现了人造气候的智能化管理。阐述了一个温室大棚自动控制系统,该系统运行可靠、成本低。系统通过对温室内的温度与湿度参量的采集,并根据上述参数实现对温度和湿度的自动调节,达到了温室大棚自动控制的目的。

关键词：农业温室农业专家管理系统专家决策人造气候智能控制

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农业温室智能控制系统的设计与开发

农业温室智能控制系统的设计与开发

作者：范治慧大连海洋大学

学位级别：硕士

农业温室对于我国的农业生产有着重要的意义,它不仅可以提高农民的收入,还可以满足农作物的反季节栽培和南菜北种、夏菜冬种,让消费者更是可以在一年四季都吃上安全的水果蔬菜,因此农业温室是设施农业中不可缺少的一环。然而现阶段大多... 详细信息

农业温室对于我国的农业生产有着重要的意义,它不仅可以提高农民的收入,还可以满足农作物的反季节栽培和南菜北种、夏菜冬种,让消费者更是可以在一年四季都吃上安全的水果蔬菜,因此农业温室是设施农业中不可缺少的一环。然而现阶段大多都是传统的农业温室,其特点是,建造成本相对较低,可以满足农作物反季生长等基本条件,随着物联网技术的发展和农业4.0的提出,设计建造具有智能控制功能的农业温室也是必要的。智能农业温室不仅需要先进的智能控制系统,还需要多种的传感器系统。传感器系统可以实现对农业温室的空气温湿度,土壤温湿度、光照强度等影响植物生长的关键环境参数进行监测,同时通过DL-LN33无线网络发送至控制板,控制板发送指令至控制系统,有控制系统进行控制,完成灌溉,通风,升温等工作。同时用户可以通过客户端对农业温室内的环境进行实时观察并且可以人为的对控制系统进行干预。本文是以高速发展的农业信息化为基础,利用成熟的传感器技术和ARM开发板,通过对植物的生长环境进行分析,结合物联网实现对农业温室的环境进行监测和控制。该设计是以实现农业温室智能控制为目标,通过设计一个可以监测温室内环境因数的传感器为控制系统提供环境参数,ARM控制板对参数进行分析然后完成显示、上传客户端、发送命令至控制系统,控制系统接收指令完成工作,达到可以实现农业温室的智能管理,还可以实现农业温室的可视化。此控制系统设计相对于现有的农业温室相比,不仅集成了温室环境因素的智能监测,还可以根据监测到数据进行分析并进行智能控制,通过传感器以及无线网,使得农业温室的管理和生产做到更加精准,减少资源浪费和人力资源,因此在未来的农业温室发展中具有很好的前景和优势。

关键词：智能控制无线传感网农业温室 ARM

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农业温室远程监控系统的研究与实现

农业温室远程监控系统的研究与实现

作者：李言天津工业大学

学位级别：硕士

随着物联网技术的快速发展,传统温室控制系统正朝着现代化、智能化的方向转变。为了在传统温室种植的基础上提高工作效率,降低生产成本,在传统温室中加入监控系统对影响农作物生长发育的主要环境参数进行实时远程监测,并利用智能控制算... 详细信息

随着物联网技术的快速发展,传统温室控制系统正朝着现代化、智能化的方向转变。为了在传统温室种植的基础上提高工作效率,降低生产成本,在传统温室中加入监控系统对影响农作物生长发育的主要环境参数进行实时远程监测,并利用智能控制算法调节现场设备,使温室环境参数保持在设定范围内。在此背景下,本文开发了农业温室远程监控系统。系统分为数据检测、无线通信和远程监控三个部分。数据检测部分由Zig Bee节点和传感器组成,负责采集温室环境数据。无线通信部分采用Zig Bee和NBIo T两种无线通信技术,其中Zig Bee技术负责将终端节点的数据传输至主控制器,NB-Io T技术负责将主控制器收集到的数据发送到云平台。在远程监控部分,结合物联网云平台设计了监控界面,实现了对温室环境参数的实时显示和数据存储,通过监控界面还可以对现场设备进行直接控制。结合系统需求,完成了农业温室远程监控系统的硬件设计,包括传感器、继电器、无线通信模块和主控制器的硬件选型和外围电路设计。并在硬件基础上,根据各个模块的功能进行了程序开发。采用改进的Smith预估模糊PID对温室内的温度进行控制,以解决温度控制中的非线性和滞后性问题。与其他三种控制算法进行了仿真对比实验,结果表明改进的Smith预估模糊PID控制算法具有良好的控制性能和鲁棒性。结合物联网云平台完成了远程监控平台的设计,然后搭建了数据采集节点,对传感器采集和数据传输进行了验证。最后实际应用在番茄大棚中,根据采集到的温度数据,绘制出分别在模糊PID控制和改进的Smith预估模糊PID控制下的温度曲线,通过对比曲线图验证了改进的Smith预估模糊PID控制算法的有效性和优越性。

关键词：农业温室监控系统无线通信智能控制

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基于WSNs的农业温室监控系统的设计

传感器与微系统 2011年第7期30卷 82-84,87页

作者：陈智伟苏维均于重重阚志强北京工商大学计算机与信息工程学院北京100048

设计基于CC2430的无线传感器网络农业温室监控系统,系统实现对农业温室空气温湿度、土壤温湿度以及光照度等参数采集;同时控制风机、暖气、水泵、遮光帘等温室环境调节设备,使温室达到农作物生长的最佳环境;给出了系统的总体架构,设计... 详细信息

设计基于CC2430的无线传感器网络农业温室监控系统,系统实现对农业温室空气温湿度、土壤温湿度以及光照度等参数采集;同时控制风机、暖气、水泵、遮光帘等温室环境调节设备,使温室达到农作物生长的最佳环境;给出了系统的总体架构,设计和开发了网关、路由节点和终端节点的软件与硬件,并设计了上位机的智能农业温室环境生产管理系统软件;系统最终在花卉温室中应用,达到温室环境监控的要求,有利于温室的智能化、统一化管理。

关键词：无线传感器网络 CC2430 ZigBee 农业温室监控系统

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河南地区农业温室光伏化升级设计

北方园艺 2020年第21期 45-49页

作者：徐明磊孙亚楠河南质量工程职业学院河南平顶山467001

在传统农业温室基础上进行光伏化改造是推广光伏温室的有效途径之一。以河南城建学院农业温室为研究对象,开展光伏化改造的研究。结果表明:光伏温室系统需要铅酸蓄电池20块;多晶光伏组件每2个一串联,6串一并联,共12块光伏组件,安装角度2... 详细信息

在传统农业温室基础上进行光伏化改造是推广光伏温室的有效途径之一。以河南城建学院农业温室为研究对象,开展光伏化改造的研究。结果表明:光伏温室系统需要铅酸蓄电池20块;多晶光伏组件每2个一串联,6串一并联,共12块光伏组件,安装角度23°;控制器的每路输入最大电流应该大于12.5 A;选择20 000 W变频转换器逆变器。该温室光伏化改造成本估计为38 200元,预计需要13年可收回成本,创造用电收益12年,预计创造收益34 992元。另外在环保节能等方面具有突出的价值和意义。

关键词：河南省农业温室光伏升级