华翔翔能科技股份有限公司周斌获国家专利权
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龙图腾网获悉华翔翔能科技股份有限公司申请的专利农业种植温室系统的能量管控方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN113962075B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111197613.5,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权农业种植温室系统的能量管控方法是由周斌;陈家林;方八零;杨瑞江;朱利鹏;李文芳设计研发完成,并于2021-10-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本农业种植温室系统的能量管控方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种农业种植温室系统的能量管控方法,包括:根据目标类植株生长周期各阶段的生长变化规律,构建目标类植株生长周期各阶段的生长模型;根据温室系统中负荷设备的用电特性,构建温室系统的负荷可转移设备模型与负荷可削减设备模型;根据温室系统内空气与周围环境之间能量交互的动态关系,构建温室系统的热动力模型;根据温室系统的历史光照数据和历史气象数据,构建温室系统的光照强度模型;基于负荷可削减设备模型、光照强度模型以及热动力模型,构建温室系统的能量耦合矩阵;根据生长模型和能量耦合矩阵,构建目标类植株的生长用能模型对温室系统进行能量管控。本发明在保证目标植株的生长速率与品质的同时,降低温室系统的用能成本。
本发明授权农业种植温室系统的能量管控方法在权利要求书中公布了:1.一种农业种植温室系统的能量管控方法,其特征在于,包括以下步骤: 根据目标类植株生长周期各阶段的生长变化规律,构建所述目标类植株生长周期各阶段的生长模型;以及根据所述温室系统中负荷设备的用电特性,构建所述温室系统的负荷可转移设备模型与负荷可削减设备模型;以及根据所述温室系统内空气与周围环境之间能量交互的动态关系,构建所述温室系统的热动力模型;以及根据所述温室系统的历史光照数据和历史气象数据,构建所述温室系统的光照强度模型;所述目标类植株生长周期包括发芽期、幼苗期以及旺盛生长期三个阶段;所述温室系统中负荷设备包括负荷可转移设备以及负荷可削减设备; 基于所述负荷可削减设备模型、所述光照强度模型以及所述热动力模型,构建所述温室系统的能量耦合矩阵; 根据所述生长模型和所述能量耦合矩阵,构建所述目标类植株的生长用能模型; 基于所述生长用能模型对所述温室系统进行能量管控; 所述根据目标类植株生长周期各阶段的生长变化规律,构建所述目标类植株生长周期各阶段的生长模型的步骤具体包括:根据所述目标类植株在发芽期的历史实验数据和相关资料,提取所述目标类植株的发芽期生长曲线,并所述生长曲线进行拟合得到所述目标类植株的发芽期生长速率模型;以及根据所述目标类植株在幼苗期和旺盛生长期的光合作用以及呼吸作用下干物质变化规律,构建所述目标类植株的干物质动态积累模型;基于所述发芽期生长速率模型以及所述干物质动态积累模型,构建所述目标类植株生长周期各阶段的生长模型; 所述根据所述温室系统中负荷设备的用电特性,构建所述温室系统的负荷可转移设备模型与负荷可削减设备模型的步骤具体包括:根据所述负荷可转移设备的运行时段、运行时长以及运行功率,构建所述温室系统的负荷可转移设备模型;以及根据所述目标类植株在发芽期的发芽速率、所述目标类植株在幼苗期的干物质积累增量以及所述目标类植株在旺盛生长期的干物质积累增量,构建所述温室系统的负荷可削减设备模型;根据所述负荷可转移设备模型以及所述负荷可削减设备模型,构建所述温室系统的负荷可转移设备模型与负荷可削减设备模型; 所述根据所述目标类植株在发芽期的发芽速率、所述目标类植株在幼苗期的干物质积累增量以及所述目标类植株在旺盛生长期的干物质积累增量,构建所述温室系统的负荷可削减设备模型的步骤包括:以所述目标类植株在发芽期的发芽速率、所述目标类植株在幼苗期的干物质积累增量以及所述目标类植株在旺盛生长期的干物质积累增量为约束条件,以光照负荷设备与温度负荷设备的总负荷削减量为目标函数,构建所述温室系统的负荷可削减设备模型; 其中,发芽期生长速率模型为式1至式3: Dt=edTEpITq1 在式1至式3中,Dt表示时段t的种子发芽速率;TE为温度效应因子;IT表示光周期效应因子;p表示通过拟合得到的发芽期温度敏感系数;q表示通过拟合得到的发芽期光敏感系数;Tt表示时段t的温室空气温度;Tgm表示种子发芽的温度上限、Tgb表示种子发芽的温度下限;Tgo表示种子发芽的最适温度;tI表示种子土壤每日光照时长;tIb表示种子土壤每日临界光照时长;tIo表示种子土壤每日最佳光照时长;e为自然常数;d为通过实验数据拟合得到的比例系数,用于调整种子发芽速率模型的整体输出水平; 干物质动态积累模型,具体如下述式5所示: 在式5中,Md,t表示时段t的单位面积土地的干物质累积量;φphot表示单位面积土地的光合速率;φresp表示单位面积土地的呼吸速率;cα表示光合作用转化率;cβ表示植株在不同生长阶段的生长因子; 温室系统的负荷可转移设备满足下述式22至式24: tSF,e-tSF,s≥lSF22 其中,负荷可转移设备运行时长为lSF,允许运行时间范围为TRSF=[tSF,s,tSF,e],在时段t的实际运行功率为PSF,t,最小运行功率为最大运行功率为 温室系统的负荷可削减设备模型如下述式30为: ΔPC,t=ΔPLED,t+ΔPPT,t+ΔPPF,t30 式中:ΔPC,t表示时段t内系统总负荷削减量;ΔPLED,t表示时段t内LED补光灯的负荷削减量;ΔPPT,t表示时段t内增温设备的负荷削减量;ΔPPF,t表示时段t内湿帘-风机降温系统的负荷削减量; 时段t内LED补光灯的负荷削减量ΔPLED,t如下述式32和式33所示: 在式32和式33中:表示时段t内LED补光灯光照强度期望值;表示时段t内LED补光灯的最大负荷削减量;ILED,t表示时段t内LED补光灯光照强度实际值;LLED表示LED补光灯的线性化功率-光照强度因子; 时段t内增温设备的负荷削减量ΔPPT,t如下述式37至式41所示: ΔPPT,t=ΔPPTc,t+ΔPPTd,t37 在式37至式41中:LPTd表示增温设备供暖单元的线性化功率-温度因子;表示时段t内温室温度期望值;ρair表示空气密度;Cair表示空气定压比热容;VG表示温室体积;ηr表示温室空气对释放热能的吸收率;表示时段t内增温设备供暖单元的最大负荷削减量;hd表示增温设备供暖单元放热阶段单位流量载体的焓降量;hc,t表示时段t内太阳能集热器内单位流量载体的焓增量;ηPTd表示增温设备供暖单元单位功率流量;ΔPPTc,t表示时段t内增温设备储热单元的运行功率变化量;ΔPPTd,t表示时段t内增温设备供暖单元的运行功率变化量; 时段t内湿帘-风机降温系统的负荷削减量ΔPPF,t如下述式45至式47所示: 在式45至式47中:ηPF表示湿帘-风机降温系统运行效率;LPF表示湿帘-风机降温系统的线性化功率-温度因子;表示时段t内湿帘-风机降温系统的最大负荷削减量;Tpad表示湿帘-风机降温系统中通过湿帘的冷空气温度。
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