Analiza VPD w szklarni: jak wybór czujnika zmienia alarmy
Hamfy przeanalizowało 43 dni publicznych danych ze szklarni z sałatą. Dwa szeregi pomiarowe różniły się oceną progu VPD 0,4 kPa przez 39,7% wspólnego czasu. Poznaj obliczenia i pobierz dane.
Tłumaczenie z angielskiego oryginału · Oryginał angielski
Przejdź do poradnika
Ocena progu klimatycznego zależy od pomiarów, na których się opiera. Sprawdziliśmy dwa szeregi temperatury i wilgotności z tej samej komory szklarni, obliczyliśmy VPD powietrza i porównaliśmy wskazania w dokładnie tych samych dostępnych przedziałach czasu.
39,7% rozbieżności
Przy ścisłym progu 0,4 kPa szeregi odmiennie sklasyfikowały 372 h 20 min wspólnego czasu. To oceniane przedziały, a nie liczba rzeczywistych alarmów.
Porównuj te same okresy
Porównanie obejmuje 938 h 05 min z dostępnością obu szeregów. Użycie pełnych zapisów mieszałoby różnice pomiarów z różnicami dostępności danych.
Sprawdź pomiary przed zmianą sterowania
Eksport ujawnia rozbieżność, ale nie wskazuje, który pomiar lepiej opisuje warunki roślin. Trzeba sprawdzić położenie, kalibrację i rejestrację danych.
Co analizowaliśmy
Wykorzystaliśmy pełny eksport klimatu komory Reference z pierwszego eksperymentu z sałatą w trzeciej edycji Autonomous Greenhouse Challenge w Bleiswijk w Holandii. Zawiera 12 384 rekordy od 1 lutego do 15 marca 2022 r. Są to dane szklarniowe, nie pomiary z zamkniętej farmy indoor. Słownik źródłowy określa temperaturę w °C i wilgotność względną w procentach.
Tair / Rhair nazywamy głównym szeregiem P, a Tair_sigrow / Rhair_sigrow szeregiem Sigrow S. „Główny” jest etykietą kolumn, nie deklaracją wyższej dokładności. Komorę Reference wybraliśmy przed obliczeniem porównania, zachowując cały opublikowany okres. Celem jest sprawdzenie szeregów pomiarowych, nie ranking zespołów konkursowych.
Najpierw sprawdź brakujące pomiary
P ma 12 359 prawidłowych par temperatury i wilgotności oraz 25 brakujących. S ma 11 283 prawidłowe i 1 101 brakujących par: dostępność wierszy wynosi 99,8% wobec 91,1%. Najdłuższa ciągła luka w S trwa 69 h 35 min na znormalizowanej osi czasu. To brak informacji w eksporcie, nie dowód awarii urządzenia.
Zarejestrowane odstępy wynoszą naprzemiennie 4, 5 i 6 minut. Zaokrąglenie do najbliższej siatki pięciominutowej przesuwa 5 504 znaczniki o jedną minutę do przodu, tworząc pełną siatkę bez duplikatów. Nie zmieniamy temperatury ani wilgotności i nie uzupełniamy luk. Ostatni znacznik nie wnosi czasu trwania, bo nie ma po nim kolejnej obserwacji. Zachowanie pierwotnych nieregularnych przedziałów zmienia udział czasu poniżej progu każdego szeregu o mniej niż 0,02 punktu procentowego.
Przebieg dobowy i dane, na których się opiera
Jedna reguła oceny, dwie różne odpowiedzi
Dla każdej dostępnej pary obliczamy VPD powietrza jako 0,6108 × exp(17,27T / (T + 237,3)) × (1 − RH/100), w kPa. Wykorzystujemy zależność ciśnienia pary nasyconej z FAO-56. Obliczamy każdy przedział przed uśrednieniem, nie używamy szacowanej temperatury liścia i utrzymujemy odczyt przez najwyżej pięć minut.
Oba szeregi są dostępne w 11 258 wierszach, co daje 11 257 uwzględnionych przedziałów i 938 h 05 min wspólnego czasu. Średnie VPD powietrza wynosi 0,550 kPa dla P i 0,425 kPa dla S. W tych samych przedziałach S jest średnio o 1,51 °C cieplejszy i o 7,31 punktu procentowego bardziej wilgotny. To różnice między szeregami, nie błędy czujników wyznaczone kalibracją.
Przy wybranej regule VPD < 0,4 kPa P pozostaje poniżej progu przez 279 h 35 min, a S przez 498 h 05 min. Szeregi są niezgodne w 4 468 przedziałach, czyli przez 39,7% wspólnego czasu. Próg jest regułą analizy, nie zalecaną nastawą dla sałaty ani rekonstrukcją faktycznych alarmów eksperymentu. Tabela pokazuje, jak zmiana reguły wpływa na wynik.
Wrażliwość na wybrany próg VPD
| Próg (kPa) | P poniżej (%) | S poniżej (%) | Rozbieżność (%) |
|---|---|---|---|
| 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 |
Znaczenie dla oceny działającego obiektu
Nasz wniosek: przed zmianą progu sterowania należy sprawdzić tor pomiarowy. Sterownik może konsekwentnie realizować ustawioną regułę, choć drugi szereg wskazuje inny klimat. Sam eksport nie rozdziela wpływu położenia czujnika, lokalnego mikroklimatu, kalibracji, przetwarzania i rejestracji.
W podobnej analizie działającej farmy zmapowalibyśmy miejsca i wysokości czujników, udokumentowali konserwację i kalibrację oraz porównali urządzenia obok siebie z udokumentowanym wzorcem. Następnie ocenilibyśmy rzeczywiste uśrednianie, opóźnienie alarmów i histerezę sterownika. Tych dalszych pomiarów nie wykonano w tej analizie.
Powtarzane pięciominutowe obserwacje nie są niezależnymi próbami. Wynik z jednej komory nie dowodzi szkód w uprawie ani oszczędności energii i nie pozwala uszeregować dokładności czujników. Jego wartością praktyczną jest powtarzalna metoda sprawdzenia danych wejściowych do sterowania klimatem i obliczeń VPD.
Pobierz dane i powtórz nasze obliczenie
Pełny pakiet zawiera niezmieniony plik źródłowy, informacje licencyjne, udokumentowaną metodę, skrypt Python, pochodne CSV, wyniki liczbowe i nasze wykresy. Skrypt obliczeniowy używa standardowej biblioteki Pythona i przed uruchomieniem sprawdza SHA-256 źródła. Osobny skrypt dokumentuje tworzenie wykresów.
Aby powtórzyć porównanie w analizatorze czujników Hamfy, wczytaj osobno sparowane pliki P i S. Ustaw interwał próbkowania 5 minut, przesunięcie UTC +1 i zakres VPD 0,4–1,6 kPa. Porównaj średnie VPD powietrza i czas poniżej minimum. Oba pliki zachowują identyczne luki i obejmują 938 h 05 min. Strefa czasowa źródła nie jest podana; +1 to założenie eksportu, bez wpływu na to porównanie par.
Wyniki sprawdziliśmy niezależnie w pandas/NumPy i istniejącym analizatorze Hamfy. Metoda i ustalenia rozdzielają obserwowane wartości, decyzje dotyczące przetwarzania i kwestie wymagające sprawdzenia w obiekcie.
Częste pytania
Czy to własne badanie Hamfy?
Hamfy wykonało tę oryginalną analizę wtórną: weryfikację danych, sparowane obliczenia VPD, porównanie progów, wykresy i interpretację. Pierwotny eksperyment i pomiary pochodzą ze wskazanego publicznego źródła. Nie prowadziliśmy tej szklarni ani nie wyposażaliśmy jej w czujniki.
Czy różnica oznacza, że jeden czujnik jest błędny?
Nie. Niezgodność szeregów pomiarowych nie jest testem kalibracji. Wpływ mogą mieć różne położenia, warunki lokalne, przetwarzanie i aparatura. Następnym krokiem jest udokumentowane porównanie pomiarów, nie automatyczna wymiana czujnika lub skopiowanie nowej nastawy.
Źródła i badania
Źródła pierwotne wybrane do tego artykułu. Zweryfikowane przez Hamfy dnia .
Wybór czujnika i wskazania VPD: metoda i ustalenia HamfyOpracowanie badawcze · zakres, ustalenia i ograniczenia- Publiczny zbiór pomiarów · 2022 / 2023International Autonomous Greenhouse Challenge — 3rd edition, 1st experiment: dataset and dictionaryAutonomous Greenhouse Challenge organizers / Koala Team, Koidra Tech Inc. / CEA Open Data
Komora Reference, pełny GreenhouseClimate.csv. Ustalona wersja dystrybucji deklaruje licencję MIT; jej treść i niezmienione dane wejściowe są w pakiecie. Przedstawione tu wyniki obliczyło Hamfy.
- Podstawa obliczenia · 1998FAO Irrigation and Drainage Paper 56 — Chapter 3: Meteorological dataFood and Agriculture Organization of the United Nations
Źródło zależności temperatury powietrza, ciśnienia pary nasyconej i wilgotności względnej. Nie potwierdza przydatności wybranego przez nas progu 0,4 kPa dla tej uprawy.
Masz uwagę lub dodatkowe udokumentowane wyniki projektu? Napisz do zespołu Hamfy.
Potrzebujesz fachowej analizy danych uprawy?
Z eksportów czujników przygotujemy czytelny raport o jakości pomiarów, przebiegu klimatu i kolejnych ważnych kontrolach.
