شماره ركورد
34877
پديد آورنده
فرزاد فقيهي حبيب آبادي
عنوان
پيشبيني خرداقليم گلخانه با هوش مصنوعي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك-تبديل انرژي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/30
استاد راهنما
دكتر نوروزمحمد نوري
استاد مشاور
-
دانشكده
مكانيك
چكيده
در سالهاي اخير، بهدليل افزايش نياز جهاني به توليد پايدار محصولات كشاورزي، استفاده از گلخانهها بهعنوان محيطهاي كنترلشده رشد چشمگيري يافته است. پيشبيني و كنترل دقيق متغيرهاي ريزاقليم داخلي گلخانه نقش تعيينكنندهاي در بهينهسازي مصرف انرژي و افزايش بهرهوري گياهان دارد. در اين پژوهش، با هدف پيشبيني رفتار گلخانه، ارزيابي عملكرد سامانههاي كنترلي و امكانسنجي ساخت گلخانه در مناطق مختلف، مدلي ديناميكي و يكپارچه بر اساس كتابخانهي موجود، با استفاده از نرمافزار سيموليشنايكس و زبان مدليكا ايجاد و براي شرايط مطالعه پيكربندي شد. مدل طراحيشده شامل اجزاي اصلي گلخانه نظير پوشش گلخانه، پوشش گياهي، تهويه طبيعي، مهپاش، سامانه گرمايش و پرده سايهانداز بوده و بر پايهي موازنه انرژي و جرم بين اجزا عمل ميكند. اعتبارسنجي براي دماي مدل با داده دماي مرجع نشان داد كه پيشبيني دماي داخلي با ميانگين خطاي مطلق حدود 1.1 °C ، ريشه ميانگين مربعات خطا حدود 1.3 °C و ضريب تعيين 0.96 انجام ميشود. سپس، عملكرد گلخانه براي چهار بازه زماني مختلف (ارديبهشت، خرداد، تير و دي) در دو حالت با و بدون پرده سايهانداز براي منطقه پاكدشت تهران مورد بررسي گرديد.
تحليل نتايج با استفاده از نمودارها و جداول سايكرومتريك نشان داد كه با افزايش تابش و دما در ماههاي گرم، شرايط اقليمي داخل گلخانه از محدوده آسايش فاصله ميگيرد و در ماههاي مرزي مانند خرداد و ارديبهشت، رطوبت نسبي بالاي محيط منجر به كاهش كارايي خنكسازي تبخيري ميشود. علاوهبر اين، براي ارزيابي كمي نتايج، دادههاي شبيهسازي با الگوريتم هوش مصنوعي(kNN) كه توسعه داده شد، طبقهبندي شد و سهم زماني حضور شرايط اقليمي در ناحيه آسايش استخراج گرديد. در حالت استفاده از پرده سايهانداز، سهم زماني آسايش با امتياز بيش از 0.9 در ارديبهشت 94.5 درصد، در خرداد 58.2 درصد و در تيرماه 56.7 درصد ثبت شد. نتايج اين پژوهش بيانگر آن است كه اين مدل فيزيكي ميتواند بهعنوان ابزاري براي امكانسنجي طراحي گلخانههاي احداث نشده، بهبود شرايط اقليمي گلخانههاي ساختهشده و توليد داده براي توسعه مدلهاي هوش مصنوعي در كنترل ريزاقليم گلخانه مورد استفاده قرار گيرد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/29
عنوان به انگليسي
Prediction of Micro-climate Greenhouse Using Artificial Intelligence
تاريخ بهره برداري
10/22/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فرزاد فقيهي حبيب ابادي
چكيده به لاتين
In recent years, the increasing global demand for sustainable agricultural production has led to a rapid expansion in the use of greenhouses as controlled environments for cultivation. Accurate prediction and control of greenhouse microclimate variables play a crucial role in optimizing energy consumption and improving plant productivity. In this study, a dynamic and integrated greenhouse model based on an existing library was developed using SimulationX software and the Modelica language, configured for the target study conditions. The developed model includes the main greenhouse components—cover layer, vegetation, natural ventilation, fogging system, heating unit, and shading curtain—and operates based on mass and energy balance between the subsystems. Model validation against reference temperature data demonstrated that indoor temperature prediction could be achieved with a mean absolute error of approximately 1.1 °C, a root mean square error of about 1.3 °C, and a coefficient of determination of 0.96. Subsequently, the greenhouse performance was evaluated for four representative periods (May, June, July, and January) in two cases, with and without shading curtains, for the climate conditions of Pakdasht, Tehran. Psychrometric analysis using charts and tables indicated that increasing solar radiation and air temperature during warm months cause the internal climate conditions to drift outside the comfort range, while in transitional months such as May and June, relatively high outdoor humidity reduces the effectiveness of evaporative cooling. Furthermore, to provide a quantitative assessment, simulation data were classified using the developed artificial intelligence model (k-Nearest Neighbors), and the percentage of time spent within the thermal comfort zone was extracted. With the application of shading curtains, the percentage of time with a comfort score greater than 0.9 was 94.5% in May, 58.2% in June, and 56.7% in July. The results indicate that the developed physical model can serve as a tool for feasibility assessment of yet–to-be-constructed greenhouses, improvement of climatic performance in existing ones, and generation of data for developing artificial-intelligence-based microclimate control systems in greenhouses.
كليدواژه هاي فارسي
شبيهسازي گلخانه , مدلسازي فيزيكي , سيموليشنايكس , ريزاقليم , پرده سايهانداز , امكانسنجي , هوش مصنوعي
كليدواژه هاي لاتين
Greenhouse simulation , Physical modeling , SimulationX , Microclimate , Shading curtain , Feasibility study , Artificial intelligence
Author
Farzad Faghihi HabibAbadi
SuperVisor
Dr. Norouz Mohammad Nouri