优化温室番茄照明：冠层光分布模型下的LED调度仿真研究

本篇研究论文标题为《基于冠层光分布模型的最佳温室照明调度：番茄的仿真研究》(Optimal greenhouse lighting scheduling using canopy light distribution model: A simulation study on tomatoes)，由李学硕士、魏教授及李学博士共同完成，来自同济大学电子与信息工程学院，上海，中国。该研究发表于2018年9月24日接收，12月20日修订，并于2019年1月6日接受。文章的重点集中在温室作物生长的关键环境因素——光照上，特别是对于提高农业照明效率的问题。 在现代农业中，光照对温室作物的生产力有重大影响，而不足的光照会限制其产量。因此，研究者们致力于通过改进照明系统来提升能源利用效率。本文特别关注了使用LED灯照明的技术，将灯具安装在植物冠层的顶部、中部和底部，以提供额外的光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation, PAR）。研究假设所有预测的户外辐射都可用，借助冠层光分布模型，研究人员试图揭示光能消耗与最优产量之间的关系。 决策制定在这个优化问题中扮演了核心角色，LED灯的工作状态被视为决策变量。研究者采用了一种约束优化方法，旨在找到最佳的光照调度策略，兼顾两个目标：一是降低LED设备的能量消耗，这关乎成本效益和可持续性；二是最大化植物的光合作用效率，从而促进番茄的产量和品质。通过仿真模拟，作者探讨了不同光照条件下，如何平衡灯光的使用时间、强度和位置，以实现节能增产的目标。 此研究不仅提供了理论基础，还可能为实际温室管理提供实用的策略，帮助农业生产者在有限的能源预算下，最大限度地提高番茄的生长性能，同时减少对环境的影响。它展示了现代信息技术与农业实践相结合的可能性，为智能农业的发展提供了新的视角。