CN106204689A - 基于matlab的日光温室内气温的图形显示方法 - Google Patents

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尹庆珍
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Abstract

本发明涉及日光温室温度检测技术领域，具体涉及一种基于MATLAB的日光温室内气温的图形显示方法。本发明针对现有日光温室内气温显示不连续的状况，提出了一种基于MATLAB的日光温室内气温的图形显示方法，通过本发明可以直观的展示日光温室内气温的高低分布状况以及气温的演变状况。本发明的技术方案包括构造日光温室剖面图和绘制日光温室的温度二维图两部分，其中构造日光温室剖面图主要包括构建坐标系、确定日光温室的固定点和绘制日光温室剖面图等三个步骤；日光温室的温度二维图可利用MATLAB中contour函数实现。

Description

基于MATLAB的日光温室内气温的图形显示方法
技术领域
本发明涉及日光温室温度检测技术领域，具体涉及一种基于MATLAB的日光温室内气温的图形显示方法。
背景技术
日光温室极大丰富了人们的菜篮子，丰富了人们的生活，各地日光温室的墙体材料不尽相同，有的是土墙，有的是砖墙，有的是砖加保温材料，有的是复合异质材料等。不少学者对不同墙体材料的日光温室的增温保温性能进行了研究，但这些研究多是通过布点观测，分析不同测点的温度，得出不同墙体日光温室内温度的差异，这些结果是离散的，不能动态体现不同墙体日光温室在增温保温过程中气温的升降演变情况和空间差异。
有的学者采用计算流体力学(CFD)软件模拟日光温室内的温度场，或利用MATLAB编制相应的模拟程序，探明日光温室墙体层间温度变化及热量传递规律，但数值模拟毕竟是一种理论计算，理论模拟与实际观测两者相互联系相互促进，但不能相互取代。
发明内容
本发明针对现有日光温室内气温显示不连续的状况，提出了一种基于MATLAB的日光温室内气温的图形显示方法，通过本发明可以直观的展示日光温室内气温的高低分布状况以及气温的演变状况。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种基于MATLAB的日光温室内气温的图形显示方法，包括以下步骤：
步骤1构造日光温室剖面图
步骤1-1构建坐标系
以日光温室的前屋面与地面的交点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，以垂直向上为y轴正方向，构建坐标系。
步骤1-2确定日光温室的固定点
利用前屋面与地面夹角、采光角、后屋面角、跨度和脊高确定日光温室的固定点；所述固定点至少有三个，包括前屋面与地面的交点、前屋面与脊高的交点以及后墙的顶点；将前屋面与地面的交点设定为坐标原点(0,0)。
步骤1-3绘制日光温室剖面图
在MATLAB中采用样条插值方法绘制日光温室剖面图。
步骤2绘制日光温室的温度二维图
步骤2-1测量日光温室内不同梯度的温度并构建温度矩阵Z。
步骤2-2在MATLAB中利用contour函数绘制日光温室的温度二维图。
本发明的有益效果：
本发明的技术方案实现了日光温室内气温的高低分布状况以及气温的演变状况的直观展示，解决了现有日光温室内气温显示不连续的问题。本发明首先利用样条插值的方法构建日光温室剖面图，为绘制日光温室内气温的空间演变图奠定基础。样条插值可以使用低阶多项式样条实现较小的插值误差，这样就避免了使用高阶多项式所出现的龙格现象，计算量可控且误差较小，完全能够满足构建日光温室剖面图的技术需要。本发明采用MATLAB中的contour函数绘制日光温室中的等温线，可使用不同颜色表示不同的温度值，将日光温室剖面上的观测数据以二维图形形式显现出来。本发明通过以图形形式显示不同结构的日光温室内气温的动态变化及差异，探寻不同墙体日光温室的增温保温性能，为有针对的进行温室管理和蔬菜种植奠定基础。
具体实施方式
实施例中日光温室气温的图形显示方法主要包括以下步骤：
步骤1构造日光温室剖面图
步骤1-1构建坐标系
以日光温室的前屋面与地面的交点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，以垂直向上为y轴正方向，构建坐标系。
步骤1-2确定日光温室的固定点
利用前屋面与地面夹角、采光角、后屋面角、跨度和脊高确定日光温室的固定点。固定点有三个，包括前屋面与地面的交点即坐标原点(0,0)、前屋面与脊高的交点以及后墙的顶点。
步骤1-3绘制日光温室剖面图
在MATLAB中采用样条插值方法绘制日光温室剖面图。样条插值是使用一种名为样条的特殊分段多项式进行插值的形式。由于样条插值可以使用低阶多项式样条实现较小的插值误差，这样就避免了使用高阶多项式所出现的龙格现象。假设有n+1个不同的节点xi以及n+1个节点值yi，x0＜x1＜…＜xn-1＜xn,可得到一个n阶样条函数：
式1中，每一个Si(x)均为一个k次多项式。
实施例使用线性样条插值或二次样条插值实现日光温室剖面图的绘制。线性样条插值是最简单的样条插值，数据点使用直线进行连接，结果样条是一个多边形。线性样条插值中每一个Si(x)均为一个线性函数，见式2：
线性样条插值中样条在每个数据点都必须连续，即
Si(xi+1)＝Si+1(xi+1),i＝1,2,…,n-1 式3
经推导得到
二次样条插值可以构建为
通过选择z0，然后利用递推关系就可以得到系数：
步骤2绘制日光温室的温度二维图
步骤2-1测量日光温室内不同梯度的温度并构建温度矩阵Z
由于日光温室前屋面是一个剖面，温室内气温观测点布点的数量在南北方向是不均等的，需要补充一些数据构成温度矩阵Z，如表1所示。表1中蓝色是实际观测点，橘色是补充的数据。表1中加有上角标的数据为补充的数据，其余为实际观测数据。
表1
S25* S25* S34* S53* S62* S51*
S25* S25* S34* S53* S62 S51*
S25* S25* S34* S53 S52 S51
S25* S25* S34* S43 S42 S41
S25* S25* S34 S33 S32 S31
S25* S25 S34 S23 S22 S21
S25* S25 S34 S13 S12 S11
步骤2-2在MATLAB中利用contour函数绘制日光温室的温度二维图。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于MATLAB的日光温室内气温的图形显示方法，其特征在于其包括以下步骤：
步骤1 构造日光温室剖面图
步骤1-1 构建坐标系
以日光温室的前屋面与地面的交点为坐标原点，以水平向右为x轴正方向，以垂直向上为y轴正方向，构建坐标系；
步骤1-2 确定日光温室的固定点
利用前屋面与地面夹角、采光角、后屋面角、跨度和脊高确定日光温室的固定点；所述固定点至少有三个，包括前屋面与地面的交点、前屋面与脊高的交点以及后墙的顶点；将前屋面与地面的交点设定为坐标原点（0,0）；
步骤1-3 绘制日光温室剖面图
在MATLAB中采用样条插值方法绘制日光温室剖面图；
步骤2 绘制日光温室的温度二维图
步骤2-1 测量日光温室内不同梯度的温度并构建温度矩阵Z
步骤2-2 在MATLAB中利用contour函数绘制日光温室的温度二维图。
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CN1391005A (zh) * 2001-12-30 2003-01-15 吴国雄 山区公路平面线形自动设计仿真系统
CN104679964A (zh) * 2015-03-21 2015-06-03 西安电子科技大学 基于matlab编程的hbt电路芯片温度分析方法

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