VPD-Analyse im Gewächshaus: Wie die Sensorwahl Alarme verändert

Was wir analysiert haben

Wir nutzten den vollständigen Klimaexport des Abteils Reference aus dem ersten Salatversuch der dritten Autonomous Greenhouse Challenge in Bleiswijk, Niederlande. Er enthält 12.384 Einträge vom 1. Februar bis 15. März 2022. Es handelt sich um Gewächshausdaten, nicht um Messungen aus einer geschlossenen Indoor-Farm. Das Datenverzeichnis nennt Temperatur in °C und relative Feuchte in Prozent.

Tair / Rhair bezeichnen wir als Hauptmessreihe P und Tair_sigrow / Rhair_sigrow als Sigrow-Messreihe S. „Hauptmessreihe“ benennt die Spalten und behauptet keine höhere Genauigkeit. Wir wählten das Abteil Reference vor der Vergleichsberechnung und behielten den gesamten veröffentlichten Zeitraum bei. Untersucht werden Messreihen, nicht die Rangfolge der Wettbewerbsteams.

Zuerst die fehlenden Messungen prüfen

P enthält 12.359 gültige Temperatur-Feuchte-Paare und 25 fehlende Paare. S enthält 11.283 gültige und 1.101 fehlende Paare: 99,8 % gegenüber 91,1 % Zeilenverfügbarkeit. Der längste zusammenhängende Fehlblock in S dauert auf der normalisierten Zeitachse 69 h 35 min. Das belegt fehlende Informationen im Export, keinen Geräteausfall.

Die Zeitabstände wechseln zwischen 4, 5 und 6 Minuten. Durch Runden auf das nächste Fünf-Minuten-Raster werden 5.504 Zeitstempel um eine Minute nach vorn verschoben; es entsteht ein vollständiges Raster ohne Duplikate. Temperatur- und Feuchtewerte bleiben unverändert, Lücken werden nicht aufgefüllt. Der letzte Zeitstempel trägt keine Dauer bei, da kein weiterer Messpunkt folgt. Mit den ursprünglichen unregelmäßigen Intervallen ändern sich die Anteile unter der Schwelle jeweils um weniger als 0,02 Prozentpunkte.

Praxisnotizen

Tagesverlauf und Datengrundlage

Eine Prüfregel, zwei unterschiedliche Antworten

Für jedes verfügbare Paar berechnen wir das Luft-VPD als 0,6108 × exp(17,27T / (T + 237,3)) × (1 − RH/100), in kPa. Grundlage ist die Sättigungsdampfdruck-Beziehung aus FAO-56. Wir berechnen zunächst jedes Intervall und mitteln danach, verwenden keine geschätzte Blatttemperatur und halten einen Messwert höchstens fünf Minuten.

In 11.258 Zeilen sind beide Messreihen verfügbar. Daraus entstehen 11.257 beitragende Intervalle und 938 h 05 min gemeinsame Zeit. Das mittlere Luft-VPD beträgt 0,550 kPa für P und 0,425 kPa für S. In denselben Intervallen ist S im Mittel 1,51 °C wärmer und 7,31 Prozentpunkte feuchter. Das sind Unterschiede zwischen Reihen, keine durch Kalibrierung bestimmten Sensorfehler.

Bei unserer Prüfregel VPD < 0,4 kPa liegt P für 279 h 35 min und S für 498 h 05 min unter der Schwelle. In 4.468 Intervallen, also 39,7 % der gemeinsamen Zeit, stimmen sie nicht überein. Die Schwelle ist eine Analyseregel, weder ein empfohlener Salat-Sollwert noch eine Rekonstruktion tatsächlicher Versuchsalarme. Die Tabelle zeigt die Wirkung anderer Schwellen.

Folgerungen für eine betriebliche Prüfung

Unser Schluss ist, die Messkette vor einer Änderung des Regelgrenzwerts zu prüfen. Eine Regelung kann ihre konfigurierte Regel konsequent einhalten, während eine zweite Messreihe ein anderes Klima anzeigt. Der Export allein trennt weder Sensorposition und Mikroklima noch Kalibrierung, Verarbeitung und Aufzeichnung voneinander.

Für eine vergleichbare Prüfung im Betrieb würden wir Sensorpositionen und -höhen erfassen, Wartung und Kalibrierung dokumentieren und Instrumente nebeneinander mit einer dokumentierten Referenz vergleichen. Anschließend würden wir Mittelung, Alarmverzögerung und Hysterese der tatsächlichen Regelung prüfen. Diese Folgemessungen wurden in dieser Analyse nicht durchgeführt.

Wiederholte Fünf-Minuten-Beobachtungen sind keine unabhängigen Versuche. Das Ergebnis eines einzigen Abteils belegt weder Pflanzenschäden noch Energieeinsparungen und erlaubt keine Rangfolge der Sensorgenauigkeit. Der praktische Nutzen ist eine reproduzierbare Methode zur Prüfung der Eingaben für Klimaregelung und VPD-Berechnungen.

Daten herunterladen und unsere Berechnung wiederholen

Das vollständige Paket enthält die unveränderte Quelldatei, Lizenzhinweise, eine dokumentierte Methode, ein Python-Skript, abgeleitete CSVs, Zahlenwerte und unsere Diagramme. Das Berechnungsskript nutzt die Python-Standardbibliothek und prüft vor dem Start den SHA-256 der Quelldatei. Ein separates Skript dokumentiert die Diagrammerstellung.

Für den gepaarten Vergleich im Hamfy-Sensoranalysator laden Sie die gepaarten Dateien P und S getrennt hoch. Wählen Sie 5 Minuten Abtastintervall, UTC-Versatz +1 und den VPD-Bereich 0,4–1,6 kPa. Vergleichen Sie mittleres Luft-VPD und Zeit unter dem Minimum. Beide Dateien enthalten dieselben Lücken und decken 938 h 05 min ab. Die Quellzeitzone ist nicht angegeben; +1 ist eine Exportannahme ohne Einfluss auf diesen Paarvergleich.

Wir prüften die Ergebnisse unabhängig mit pandas/NumPy und mit dem bestehenden Hamfy-Analysator. Methode und Ergebnisse unterscheiden beobachtete Werte, Verarbeitungsentscheidungen und offene Fragen für eine Prüfung vor Ort.

• Vollständiges Analysepaket · ZIP
• Gepaarte Hauptmessreihe P · CSV
• Gepaarte Sigrow-Messreihe S · CSV
• Vollständige Methode und Datenverzeichnis · Englisch