（1.天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院，天津市，300222
2.天津职业技术师范大学天津市信息传感与智能控制重点实验室，天津市 300222；）
摘 要：植物工厂生产中，诸多环境因素会对作物的生长产生影响。本文结合温室系统小气候建模的常用方法，使用机理法对植物工厂环境小气候进行建模。本文主要研究了植物工厂内各个系统对植物工厂内环境的影响，并建立温湿度系统模型。通过对模型的分析和仿真实验，并与实际值进行对比，取得了较好的结果。
关键词：植物工厂，小气候建模，热平衡原理
1 引言
植物工厂中，影响植物生长的环境要素有很多，如：温度、湿度、光照等，这些环境因素之间也存在相互影响的联系。为了提高资源利用率，降低环境间的相互抑制作用，为植物提供最优的生长环境，研究植物工厂小气候模型十分重要[1-3]。掌握植物工厂的环境特点，是为植物工厂自动控制提供依据。
目前小气候建模多运用于温室，主要方法有3种：机理模型法、线性模型参数辨识和非线性模型参数辨识[4]。本文利用机理法对植物工厂进行小气候建模。机理建模方法基于传热学、传质学等物理定律和蒸腾作用、呼吸作用、光合作用等作物生理学原理进行机理分析，通过能量平衡和物质平衡建立植物工厂小气候模型[5-6]。本文使用机理建模方法对植物工厂小气候进行模型的建立，并进行仿真模拟。
2 植物工厂小气候系统分析
对植物工厂进行机理分析可得，植物工厂环境系统是一个具有强非线性、强耦合性的动态系统，其主要受到控制量及自身相互作用双重影响。环境的控制量输入主要由植物工厂内环境控制设备组成；自身相互作用是环境因子间相互影响，人为不可控制，主要包括植物蒸腾产生的湿度和温度、水蒸发影响温湿度、灯板发热等。
由此可得，植物工厂环境系统是一个多输入输出系统，通过对环境机理的分析解耦，可以将复杂的环境系统转换为三个多输入单输出系统。在植物工厂中，对植物生长影响最大的环境因素是温度和湿度，本文就针对植物工厂中温度和湿度两个系统进行研究。
3 植物工厂系统机理模型
3.1 植物工厂温度机理模型
5 小结
本文针对植物工厂小气候特点，在机理建模的基础上，建立温湿度简化模型，通过实测数据对模型进行了试验验证。结果表明，该模型能较好的预测植物工厂内温湿度趋势。同时将仿真所得结果与植物工厂实验室所取得的数据进行对比，仿真结果在实际范围之内，且能够很好的反应植物工厂的温湿度状态。这为植物工厂内温湿度监控、调节提供了良好的基础。
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论文作者:李亨 崔世钢,吴兴利何林 张永立
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/16
标签：植物论文; 工厂论文; 小气候论文; 机理论文; 模型论文; 建模论文; 环境论文; 《科技新时代》2018年9期论文;