温室采光面模糊优化设计的研究
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摘要
温室的主要能量来源是太阳辐射，确定出最佳的温室前屋面以获得更多的太阳辐射是温室结构设计的关键。
本文在承接前人研究理论的基础上，以提高温室的采光量为设计目标，主要以合理时段采光屋面角为依据，并考虑地区纬度、阴天多少、日照百分率高低，应用建立数学物理模型的方法，建立日光温室的采光面模糊优化设计的模型。建模过程中考虑了各个约束条件的模糊约束性，求解过程中应用水平截集将模糊优化问题转化称为普通优化问题。运用Matlab语言为主要数学计算工具，求解数学模型。
通过对采光量的计算和分析，证明优化的曲面可以使温室采光量大大增加。
The main energy source of greenhouse is solar radiation. Defining optimum lighting surface of the greenhouse is the key of greenhouse structural design of greenhouse.
In this paper carrying on the senior person’s research theory, take the increasing of greenhouse lighting quantity as the objective function, take rational angle of lighting surface as basis and think of over geographical latitude、cloudy day how many and sunshine percentage height, apply the way of establishing mathematics model, establish fuzzy optimization model of greenhouse lighting surface. Through the fuzzy mathematical method used, the fuzzy optimization problem is transfered into the solver of common optimization problem. Matlab is the main mathematical calculating tool of the optimization problem.
Though calculating lighting quantity, prove that lighting quantity of optimum lighting surface increase.
本文在承接前人研究理论的基础上，以提高温室的采光量为设计目标，主要以合理时段采光屋面角为依据，并考虑地区纬度、阴天多少、日照百分率高低，应用建立数学物理模型的方法，建立日光温室的采光面模糊优化设计的模型。建模过程中考虑了各个约束条件的模糊约束性，求解过程中应用水平截集将模糊优化问题转化称为普通优化问题。运用Matlab语言为主要数学计算工具，求解数学模型。
通过对采光量的计算和分析，证明优化的曲面可以使温室采光量大大增加。
The main energy source of greenhouse is solar radiation. Defining optimum lighting surface of the greenhouse is the key of greenhouse structural design of greenhouse.
In this paper carrying on the senior person’s research theory, take the increasing of greenhouse lighting quantity as the objective function, take rational angle of lighting surface as basis and think of over geographical latitude、cloudy day how many and sunshine percentage height, apply the way of establishing mathematics model, establish fuzzy optimization model of greenhouse lighting surface. Through the fuzzy mathematical method used, the fuzzy optimization problem is transfered into the solver of common optimization problem. Matlab is the main mathematical calculating tool of the optimization problem.
Though calculating lighting quantity, prove that lighting quantity of optimum lighting surface increase.
引文
[1] 孙德发. 连栋塑料温室结构设计理论及工程应用的研究. 浙江大学博士学位论文. 2002.5
[2] 何斌. 温室直射光光环境的模拟. 西北农林硕士论文. 2001.10.
[3] 季庆瑞、耿学军、徐寿军. 我国北方高寒地区日光温室设计的技术潜势[J]. 哲里木畜牧学院学报.
[4] 焦丽、李晓豁、徐辰丁．日光温室采光面设计新方法的研究．见：周光召主编．全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任（中国科协2003年科技年会文集）．北京：中国科学技术出版社，2003.709
[5] Alados I. Alados-Arboledas L. Direct and diffuse photosynthetically active radiation: measurements and modeling[J]. Agricultural and Forest Meteorology 93(1999)27-38.
[6] M.T.Chaibi. Validation of a simulation model for water desalination in a greenhouse roof through laboratory experiments and conceptual parameter discussions[J]. Desalination 142(2002)65-78.
[7] B.J.Bailey,G.L.Ferrer,Engeering and economic aspects of energy saving in protected cultivation, Acta Horticulture.No.245.1989.
[8] 宋希强. 新型节能日光温室光环境动态模拟及其数值实验[J].
[9] 杜军、王怀彬、杨励丹. 温室内太阳净辐射量的计算方法[J]. 光学技术，2001，27（2）：172～174.
[10] 杜军、王怀彬、杨励丹. 温室内气温与土温相关性传热模型[J]. 哈尔滨工业大学学报，2000，32（5）：1～4.
[11] 李振海、郭慧卿等. 日光温室几何参数与室内温度环境的关系[J]. 沈阳农业，1995，26（1）：58～63.
[12] 周长吉、孙山、吴德让. 日光温室前屋面采光性能的优化[J]. 农业工程学报，9（4）：58～61.
[13] 朱建国、庞云等. 科园1号KY1高效节能日光温室的设计及性能测试研究[J]. 内蒙古农业科技，2001（3）：14～18.
[14] Vladimir Jirka, Vladimir Kuceravy , Miroslav Maly , Frantisek Pech. Energy flow in a greenhouse equipped with glass raster lenses[J]. Renewable Energy, 16(1999)660-664.
[15] 王铁良、孟少春、佟国红. 玻璃温室前屋面结构的合理设计[J]. 沈阳农业大学学报，1996，12，27（专缉）：11～13.
[16] 黄洪钟. 模糊设计[M]. 北京： 机械工业出版社 1999.12.
[17] 佟国红 、李永奎等. 利用动态规划设计温室前屋面最佳形状的研究[J]. 沈阳农业大学学报，1998，29（4）：340～342.
[18]肖深根、刘志敏等.长沙地区春夏之交塑料大棚内温度和光照动态变化[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2002（10），28（5）：408～410.
[19]王克安、陈运起等.冬季大棚棚型结构温、光效应初探[J].山东农业科学，1999，1：15～17.
[20] 沈能展、任红玉等. 98-I型日光节能温室冬季增温效应及其特点[J]. 东北农业大学学报，1991, 32（3）：259～263.
[21] 曹之富、李红岭、张丽红. 京郊六种日光温室性能分析[J]. 园艺设施，2001(5)：18～19.
[22] 丁秀华、王凤珍等. 辽宁省节能型日光温室采光面倾斜角度优化选择[J]. 辽宁农业科学，1998（2）：28～32.
[23] 李振海、郭慧卿等. 日光温室几何参数与室内温度环境的关系[J]. 沈阳农业，1995，26（1）：58～63.
[24] 白其峥. 数学建模案例分析[M]. 北京；海洋出版社 2000.4.
[25] 董玉革. 机械模糊可靠性设计[M]. 北京：机械工业出版社 2001.4.
[26] Matlab 6.0基础及应用.清源计算机工作室编著.机械工业出版社.2001.5
[27] Matlab 6.5辅助优化计算与设计.飞恩科技产品研发中心编著.电子工业出版社.2003.1.
[28] 邢禹贤、王秀峰等. 单坡面塑料日光温室优化结构模拟设计[J]. 山东农业大学
学报，1997，28（2）：97～101.
[29] 高国训、郭富常等. 节能日光温室温度分布及其变化[J]. 天津农业科学，2001，7(3):33～36.
[30] 周长吉、王洪礼. 日光温室的采光设计[J]. 石河子农学院学报，1996(3)：11～16.
[31] 孙德发、苗香雯、崔绍荣. 互插型连栋塑料温室的结构设计[J]. 农机化研究，2001（2）：53～56.
[32] 梁建龙、杨保存. 南疆地区节能日光温室结构参数的选择与设计[J]. 新疆农机化，2002（2）：43～45.
[33] 胡波、张生田. 西宁地区日光温室结构优化设计[J]. 设施园艺，2001（9）：10.
[34] 战景仁、陶正平等. 不同结构节能型日光温室温光效应比较[J]. 吉林气象，2001（1）：8～9.
[35] 刘乃玉、王春娜等. 日光温室环境参数的测定及分析[J]. 北京农学院学报，2001，16（1）：74～79.
[36] 宋希强、彭春生等. 新型节能日光温室光环境动态模拟及其数值实验[J]. 海南师范学院学报《自然科学版》，2001，14（2）：47～49.
[37] 邵奉公. 新型冬暖式日光温室的建造[J]. 河南农业，2001（12）：30.
[38] 徐辰丁、李晓豁、焦丽．功率键合图和SIMULINK在微喷系统仿真中的应用．见：周光召主编．全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任（中国科协2003年科技年会文集）．北京：中国科学技术出版社，2003.710
[39] I.V.Pollet, F.P.Thoen ,J.G.Pieters. Solar energy availability in greenhouses as affected by condensation on cladding materials[J]. Renewable Energy 16(1999)769-772.
[40]J.Meyer,Greenhouse constructong ancovering,ActaHorticulture.No.170,
1985.
[41] J.G.Pieters，J.M.Deltour, M.J.Debruyckere . Light transmission through condensation on glass and polyethylene[J]. Agricultural and Forest Meteologh ,85(1997)51～62.
[42] M.T.Chaibi. Analysis by simulation of a solar still integrated in a greenhouse roof[J]. Desalination ,128(2000)123-138.
[2] 何斌. 温室直射光光环境的模拟. 西北农林硕士论文. 2001.10.
[3] 季庆瑞、耿学军、徐寿军. 我国北方高寒地区日光温室设计的技术潜势[J]. 哲里木畜牧学院学报.
[4] 焦丽、李晓豁、徐辰丁．日光温室采光面设计新方法的研究．见：周光召主编．全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任（中国科协2003年科技年会文集）．北京：中国科学技术出版社，2003.709
[5] Alados I. Alados-Arboledas L. Direct and diffuse photosynthetically active radiation: measurements and modeling[J]. Agricultural and Forest Meteorology 93(1999)27-38.
[6] M.T.Chaibi. Validation of a simulation model for water desalination in a greenhouse roof through laboratory experiments and conceptual parameter discussions[J]. Desalination 142(2002)65-78.
[7] B.J.Bailey,G.L.Ferrer,Engeering and economic aspects of energy saving in protected cultivation, Acta Horticulture.No.245.1989.
[8] 宋希强. 新型节能日光温室光环境动态模拟及其数值实验[J].
[9] 杜军、王怀彬、杨励丹. 温室内太阳净辐射量的计算方法[J]. 光学技术，2001，27（2）：172～174.
[10] 杜军、王怀彬、杨励丹. 温室内气温与土温相关性传热模型[J]. 哈尔滨工业大学学报，2000，32（5）：1～4.
[11] 李振海、郭慧卿等. 日光温室几何参数与室内温度环境的关系[J]. 沈阳农业，1995，26（1）：58～63.
[12] 周长吉、孙山、吴德让. 日光温室前屋面采光性能的优化[J]. 农业工程学报，9（4）：58～61.
[13] 朱建国、庞云等. 科园1号KY1高效节能日光温室的设计及性能测试研究[J]. 内蒙古农业科技，2001（3）：14～18.
[14] Vladimir Jirka, Vladimir Kuceravy , Miroslav Maly , Frantisek Pech. Energy flow in a greenhouse equipped with glass raster lenses[J]. Renewable Energy, 16(1999)660-664.
[15] 王铁良、孟少春、佟国红. 玻璃温室前屋面结构的合理设计[J]. 沈阳农业大学学报，1996，12，27（专缉）：11～13.
[16] 黄洪钟. 模糊设计[M]. 北京： 机械工业出版社 1999.12.
[17] 佟国红 、李永奎等. 利用动态规划设计温室前屋面最佳形状的研究[J]. 沈阳农业大学学报，1998，29（4）：340～342.
[18]肖深根、刘志敏等.长沙地区春夏之交塑料大棚内温度和光照动态变化[J].湖南农业大学学报（自然科学版），2002（10），28（5）：408～410.
[19]王克安、陈运起等.冬季大棚棚型结构温、光效应初探[J].山东农业科学，1999，1：15～17.
[20] 沈能展、任红玉等. 98-I型日光节能温室冬季增温效应及其特点[J]. 东北农业大学学报，1991, 32（3）：259～263.
[21] 曹之富、李红岭、张丽红. 京郊六种日光温室性能分析[J]. 园艺设施，2001(5)：18～19.
[22] 丁秀华、王凤珍等. 辽宁省节能型日光温室采光面倾斜角度优化选择[J]. 辽宁农业科学，1998（2）：28～32.
[23] 李振海、郭慧卿等. 日光温室几何参数与室内温度环境的关系[J]. 沈阳农业，1995，26（1）：58～63.
[24] 白其峥. 数学建模案例分析[M]. 北京；海洋出版社 2000.4.
[25] 董玉革. 机械模糊可靠性设计[M]. 北京：机械工业出版社 2001.4.
[26] Matlab 6.0基础及应用.清源计算机工作室编著.机械工业出版社.2001.5
[27] Matlab 6.5辅助优化计算与设计.飞恩科技产品研发中心编著.电子工业出版社.2003.1.
[28] 邢禹贤、王秀峰等. 单坡面塑料日光温室优化结构模拟设计[J]. 山东农业大学
学报，1997，28（2）：97～101.
[29] 高国训、郭富常等. 节能日光温室温度分布及其变化[J]. 天津农业科学，2001，7(3):33～36.
[30] 周长吉、王洪礼. 日光温室的采光设计[J]. 石河子农学院学报，1996(3)：11～16.
[31] 孙德发、苗香雯、崔绍荣. 互插型连栋塑料温室的结构设计[J]. 农机化研究，2001（2）：53～56.
[32] 梁建龙、杨保存. 南疆地区节能日光温室结构参数的选择与设计[J]. 新疆农机化，2002（2）：43～45.
[33] 胡波、张生田. 西宁地区日光温室结构优化设计[J]. 设施园艺，2001（9）：10.
[34] 战景仁、陶正平等. 不同结构节能型日光温室温光效应比较[J]. 吉林气象，2001（1）：8～9.
[35] 刘乃玉、王春娜等. 日光温室环境参数的测定及分析[J]. 北京农学院学报，2001，16（1）：74～79.
[36] 宋希强、彭春生等. 新型节能日光温室光环境动态模拟及其数值实验[J]. 海南师范学院学报《自然科学版》，2001，14（2）：47～49.
[37] 邵奉公. 新型冬暖式日光温室的建造[J]. 河南农业，2001（12）：30.
[38] 徐辰丁、李晓豁、焦丽．功率键合图和SIMULINK在微喷系统仿真中的应用．见：周光召主编．全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任（中国科协2003年科技年会文集）．北京：中国科学技术出版社，2003.710
[39] I.V.Pollet, F.P.Thoen ,J.G.Pieters. Solar energy availability in greenhouses as affected by condensation on cladding materials[J]. Renewable Energy 16(1999)769-772.
[40]J.Meyer,Greenhouse constructong ancovering,ActaHorticulture.No.170,
1985.
[41] J.G.Pieters，J.M.Deltour, M.J.Debruyckere . Light transmission through condensation on glass and polyethylene[J]. Agricultural and Forest Meteologh ,85(1997)51～62.
[42] M.T.Chaibi. Analysis by simulation of a solar still integrated in a greenhouse roof[J]. Desalination ,128(2000)123-138.