[发明专利]面向碳中和需求的效率最优温室植物调控方法

说明书

面向碳中和需求的效率最优温室植物调控方法，以温度、光照强度和环境空气CO₂浓度作为输入，以光合速率作为输出，构建光合速率模型；获取不同温度与光照强度组合条件下的CO₂浓度饱和点曲面，分别离散化出温度‑CO₂饱和点关系曲线和光照强度‑CO₂饱和点关系曲线，并分别获取曲线曲率，将曲率极值点作为划分调控区间上下限；将CO₂浓度饱和点曲面划分为9个区域，中心区域即为目标调控区间；当环境温度和光照强度处于中心区域时，不做干预；当环境温度和光照强度处于中心区域外部时，选择目标调控区间中距离当前环境温度和光照强度欧式距离最短点作为调控目标值，将环境调控至目标调控区间，从而可智能调控环境温度和光照强度。

技术领域

本发明属于智能农业设施技术领域，涉及温室环境调控，特别涉及一种面向碳中和需求的效率最优温室植物调控方法。

背景技术

碳中和是指在一定时期内CO₂排放量与CO₂吸收量相平衡的状态，其目标就是通过各种努力，采取各种措施使CO₂排放量下降到和生态系统吸收量平衡的状态。现有的CO₂利用途径主要包括：1、燃料与化学品，2、矿物化，3、饮料与食品加工，4、生物利用，5、其他领先与具有前景的技术。其中，CO₂的生物利用因其经济且安全的特性受到了大量学者的关注。火电厂等能源企业在生产过程中会制造大量碳排放，CO₂的生物利用是一种最有效的CO₂固定方式，其主要依靠植物和微生物的光合作用完成。植物工厂受其相对密闭结构的影响，一般很难达到1500PPM以上的CO₂需求量，在最低阶段常常低于300-400PPM的室外CO₂平均浓度，导致在大部分时间需要补充大量CO₂。因此，工厂废弃的CO₂与植物工厂所需的CO₂形成了天然的互补关系，如果能够将大量的工厂废弃CO₂气体及时供给植物工厂，不仅能有效降低工厂碳排放达到工厂碳排放指标，而且能在减少植物工厂生产成本的同时增加植物工厂产出，从而共同提升两者经济效益。随着该项技术日益成熟，具有大量碳固定能力的植物工厂可出售碳交易配额直接盈利。

适宜的CO₂浓度将有效促进作物生长，不足或过高时将对作物产生有害影响，光合作用的强弱不仅受到CO₂浓度的影响，还受到温度和光照强度的影响。随着温度升高，光合速率先快速提高，后缓慢变化最后快速下降；随着光照强度增强，光合速率先上升至光饱和点再缓慢下降。同样的CO₂浓度在不同的光照和温度下产生的光合速率也不同，而考虑到CO₂响应曲线的饱和效应，不同的光照和温度下的CO₂饱和点也会出现规律性变化。当温度和光照强度适宜时，CO₂饱和点出现的位置会出现明显的向高浓度CO₂方向移动。因此考虑温度和光照强度的影响，研究不同环境条件下的温度-光照调控目标值动态获取方法，对于促进植物高效固定CO₂具有重要意义，但现有生物固碳系统均没有考虑上述问题对固碳的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种面向碳中和需求的效率最优温室植物调控方法，以最大程度提升植株固碳能力为目标，通过构建温度-光照强度调控目标值区间，获取适宜目标温度和目标光强。当植物处于适宜环境区间时，CO₂饱和点达到较高水平，高浓度的CO₂对植株的光合抑制效应降低，促使植株在高浓度CO₂下继续高速光合作用。基于该调控目标值区间，本发明设计了智能温室调控系统，可智能调控环境温度和光照强度为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

面向碳中和需求的效率最优温室植物调控方法，包括：