Analýza VPD ve skleníku: jak volba senzoru mění alarmy
Hamfy analyzovalo 43 dní veřejných dat ze skleníku se salátem. Dvě měřicí řady se při hranici VPD 0,4 kPa rozcházely v 39,7 % společného času. Projděte si výpočty a stáhněte data.
Přeloženo z anglického originálu · Anglický originál
Přejít k průvodci
Vyhodnocení klimatického limitu závisí na vstupním měření. Prověřili jsme dvě řady teploty a vlhkosti ze stejného skleníkového oddílu, vypočítali VPD vzduchu a porovnali označené odchylky v přesně stejných dostupných časových úsecích.
Neshoda v 39,7 % času
Při ostré hranici 0,4 kPa vyhodnotily obě řady rozdílně 372 h 20 min společného času. Jde o hodnocené intervaly, nikoli počet skutečných alarmů.
Porovnávejte stejná období
Srovnání používá 938 h 05 min, kdy jsou dostupné obě řady. Porovnání celých záznamů by směšovalo rozdíly měření s rozdílnou dostupností dat.
Před změnou řízení ověřte měření
Export ukazuje neshodu, ale neurčí, které měření lépe vystihuje podmínky rostlin. Je potřeba prověřit umístění, kalibraci a záznam dat.
Co jsme analyzovali
Použili jsme celý export klimatu oddílu Reference z prvního experimentu se salátem v rámci třetího Autonomous Greenhouse Challenge v nizozemském Bleiswijku. Obsahuje 12 384 záznamů z 1. února až 15. března 2022. Jde o data ze skleníku, nikoli měření z uzavřené indoor pěstírny. Slovník zdroje uvádí teplotu v °C a relativní vlhkost v procentech.
Tair / Rhair označujeme jako hlavní řadu P a Tair_sigrow / Rhair_sigrow jako řadu Sigrow S. Označení „hlavní“ odkazuje na sloupce, ne na vyšší přesnost. Oddíl Reference jsme vybrali před výpočtem srovnání a zachovali celé zveřejněné období. Úkolem je rozbor měřicích řad, nikoli žebříček soutěžních týmů.
Nejprve zkontrolujte chybějící měření
P obsahuje 12 359 platných dvojic teploty a vlhkosti a 25 chybějících dvojic. S má 11 283 platných a 1 101 chybějících dvojic: dostupnost řádků je 99,8 % oproti 91,1 %. Nejdelší souvislá mezera v S trvá na normalizované časové ose 69 h 35 min. To znamená chybějící informaci v exportu, nikoli důkaz poruchy přístroje.
Rozestupy zaznamenaných časů střídají 4, 5 a 6 minut. Zaokrouhlení na nejbližší pětiminutovou mřížku posune 5 504 časů o jednu minutu vpřed a vytvoří úplnou mřížku bez duplicit. Teploty ani vlhkosti neměníme a mezery nedoplňujeme. Poslední časový bod nepřispívá k délce sledování, protože za ním není další záznam. Zachování původních nepravidelných intervalů změní podíl času pod hranicí u každé řady o méně než 0,02 procentního bodu.
Denní průběh a dostupnost podkladů
Stejné pravidlo, dvě různé odpovědi
Pro každou dostupnou dvojici počítáme VPD vzduchu jako 0,6108 × exp(17,27T / (T + 237,3)) × (1 − RH/100), v kPa. Využíváme vztah pro tlak nasycené páry z FAO-56. Nejprve počítáme každý interval a teprve potom průměrujeme. Nepoužíváme odhad teploty listu a hodnotu přenášíme nejvýše na pět minut.
Obě řady jsou dostupné v 11 258 řádcích. Ty poskytují 11 257 započtených intervalů a 938 h 05 min společného času. Průměr VPD vzduchu je 0,550 kPa pro P a 0,425 kPa pro S. Ve stejných intervalech je S v průměru o 1,51 °C teplejší a o 7,31 procentního bodu vlhčí. Jde o rozdíly mezi řadami, nikoli chyby senzorů zjištěné kalibrací.
Při zvoleném pravidle VPD < 0,4 kPa je P pod hranicí 279 h 35 min a S po dobu 498 h 05 min. Řady se neshodují ve 4 468 intervalech, tedy v 39,7 % společného času. Hranice slouží k analýze; není doporučeným nastavením pro salát ani rekonstrukcí skutečných alarmů experimentu. Tabulka ukazuje, jak se výsledek mění při změně pravidla.
Citlivost na zvolenou hranici VPD
| Hranice (kPa) | P pod hranicí (%) | S pod hranicí (%) | Neshoda (%) |
|---|---|---|---|
| 0.3 | 7.6 | 25.0 | 24.1 |
| 0.4 | 29.8 | 53.1 | 39.7 |
| 0.5 | 50.7 | 73.6 | 33.3 |
| 0.6 | 64.9 | 85.8 | 26.1 |
Co z toho plyne pro prověření provozu
Naším závěrem je ověřit cestu od měření k datům před změnou regulačního limitu. Řídicí systém může správně dodržovat nastavené pravidlo, zatímco druhá měřicí řada naznačuje jiné klima. Samotný export nerozliší vliv umístění, místního mikroklimatu, kalibrace, zpracování a ukládání dat.
Při podobném rozboru v provozu bychom zmapovali polohy a výšky senzorů, zaznamenali údržbu a kalibraci a porovnali přístroje vedle sebe s doloženou referencí. Poté bychom prověřili skutečné průměrování, prodlevu alarmů a hysterezi regulátoru. Tato navazující měření nebyla součástí této analýzy.
Opakovaná pětiminutová pozorování nejsou nezávislé experimenty. Výsledek z jediného oddílu neprokazuje poškození plodiny ani úsporu energie a neurčuje přesnější senzor. Jeho praktickou hodnotou je opakovatelná metoda prověření vstupů pro řízení klimatu a výpočty VPD.
Stáhněte data a zopakujte náš výpočet
Kompletní balíček obsahuje nezměněný zdrojový soubor, licenční informace, popsanou metodiku, skript v Pythonu, odvozená CSV, číselné výsledky a naše grafy. Výpočetní skript používá standardní knihovnu Pythonu a před spuštěním ověřuje SHA-256 zdrojového souboru. Samostatný skript popisuje tvorbu grafů.
Pro zopakování srovnání v analyzátoru senzorů Hamfy nahrajte zvlášť párované soubory P a S. Nastavte interval 5 minut, posun UTC +1 a rozsah VPD 0,4–1,6 kPa. Porovnejte průměr VPD vzduchu a čas pod dolní hranicí. Oba soubory zachovávají stejné mezery a pokrývají 938 h 05 min. Časové pásmo zdroje není uvedeno; +1 je předpoklad exportu, který toto párové srovnání neovlivňuje.
Výsledky jsme nezávisle ověřili pomocí pandas/NumPy i existujícího analyzátoru Hamfy. Metodika a zjištění oddělují pozorované hodnoty, volby při zpracování a otázky, které ještě vyžadují kontrolu v provozu.
Časté otázky
Je to vlastní výzkum Hamfy?
Hamfy provedlo tuto původní sekundární analýzu: ověření dat, párové výpočty VPD, porovnání hranic, grafy a interpretaci. Původní experiment a měření patří uvedenému veřejnému zdroji. Tento skleník jsme neprovozovali ani nevybavili měřicí technikou.
Znamená rozdíl, že jeden senzor měří špatně?
Ne. Neshoda měřicích řad není kalibrační zkouška. Přispívat mohou rozdílná místa, lokální podmínky, zpracování i přístroje. Dalším krokem je doložené porovnání měření, ne automatická výměna senzoru nebo převzetí nového nastavení.
Zdroje a výzkum
Primární zdroje vybrané pro tento článek. Hamfy je prověřilo dne .
Volba senzoru a hranice VPD: metodika a zjištění HamfyOtevřít výzkumný podklad · rozsah, zjištění a omezení- Veřejný soubor měření · 2022 / 2023International Autonomous Greenhouse Challenge — 3rd edition, 1st experiment: dataset and dictionaryAutonomous Greenhouse Challenge organizers / Koala Team, Koidra Tech Inc. / CEA Open Data
Oddíl Reference, kompletní GreenhouseClimate.csv. Distribuce v pevně určené verzi uvádí licenci MIT; licenční oznámení a nezměněný vstup jsou v balíčku ke stažení. Zde uvedené výsledky vypočítalo Hamfy.
- Podklad k výpočtu · 1998FAO Irrigation and Drainage Paper 56 — Chapter 3: Meteorological dataFood and Agriculture Organization of the United Nations
Zdroj vztahu mezi teplotou vzduchu, tlakem nasycené páry a relativní vlhkostí. Nepotvrzuje vhodnost námi zvolené hranice 0,4 kPa pro tuto plodinu.
Máte připomínku nebo další doložené výsledky projektu? Napište týmu Hamfy.
Potřebujete odborně prověřit data z provozu?
Z exportů senzorů připravíme přehlednou zprávu o kvalitě měření, průběhu klimatu a kontrolách, které mají následovat.
