CN109840653A - 南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统 - Google Patents

南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109840653A
CN109840653A CN201711218859.XA CN201711218859A CN109840653A CN 109840653 A CN109840653 A CN 109840653A CN 201711218859 A CN201711218859 A CN 201711218859A CN 109840653 A CN109840653 A CN 109840653A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
output
input
crops
cultivation mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711218859.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109840653B (zh
Inventor
田东
熊楚翘
褚晓泉
冯建英
穆维松
魏学鉴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Agricultural University
Original Assignee
China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Agricultural University filed Critical China Agricultural University
Priority to CN201711218859.XA priority Critical patent/CN109840653B/zh
Publication of CN109840653A publication Critical patent/CN109840653A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109840653B publication Critical patent/CN109840653B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/80—Management or planning
    • Y02P90/82—Energy audits or management systems therefor

Abstract

本发明提供南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统，所述方法包括：获取各葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据；确定南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，计算各投入产出指标数据所对应的能量数值；根据所述能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源产出投入比和净能量；构建基于DEA模型的能源效率评估模型，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率；结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估。本发明能够客观准确地实现南方设施葡萄一年两熟栽培模式投入产出指标采集、能源消耗指标计算及评价，为农户的种植提供指导。

Description

南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统
技术领域
本发明涉及农学技术领域，更具体地，涉及南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统。
背景技术
近年来，随着我国经济的飞速发展，人民生活水平的显著提高，对葡萄等水果的需求越来越大，加上农业设施技术和栽培技术的不断成熟，设施葡萄栽培在中国得到了飞速的发展。相比于普通设施栽培，南方设施葡萄一年两熟栽培模式因其独特的生长过程，需要投入更多的人力、资金和能源，且不同葡萄园的种植技术、生产规模和投入产出等情况也不相同，导致一些葡萄园的能源投入结构不合理，增加了投入成本，生产效益和生产效率都随之降低；同时，种植户单纯追求葡萄产量、色泽和大小等指标，造成化肥农药的过量使用，使得环境成本的增加、能源过度消耗、土壤有机质下降等问题出现，影响葡萄园和当地生态环境的可持续发展。
目前我国研究人员对葡萄产业的关注点主要聚焦于葡萄种植技术，生长管理以及育苗研究等方面，并且主要针对一年一熟栽培模式，缺少对设施葡萄的能源消耗评估方法以及相应系统，尤其是一年两熟模式下的葡萄能耗研究，因此亟需提供一种南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统。
根据本发明的一个方面，提供南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法，包括：
S1，获取采用南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据；
S2，确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，并结合所述各投入产出指标数据，计算各投入产出指标数据所对应的能量数值；
S3，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比和净能量；
S4，构建基于DEA模型的能源效率评估模型，并结合所述各投入产出指标数据所对应的能量数值计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率；
S5，结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估。
其中，所述步骤S1进一步包括：
S11，根据各南方设施葡萄园当地的生产实际情况划分一年两熟栽培模式的生产期为第一季和第二季；
S12，获取所述南方设施葡萄园建园时期的投入指标数据，以及所述第一季和第二季生产过程中的投入指标数据；
S13，获取所述南方设施葡萄园在所述第一季和第二季采摘葡萄的产量作为产出指标数据；
S14，对所述投入指标数据和产出指标数据进行筛选、去除空缺值和极端错误值。
其中，所述步骤S2进一步包括：
S21，在国内外学者的研究基础上并结合南方一年两熟栽培模式的实际情况，选取代表当前我国南方设施葡萄生产水平的折能系数；
S22，将所获取到各投入产出指标数据通过所述折能系数换算为能量数值，换算公式为：
Ed＝Rd×Eq
上式中，Ed为葡萄生产过程中各投入产出指标所对应的能量值，Rd为所述各个投入产出指标数据，Eq为各投入产出指标每平均单位所包含的能量数值，即折能系数。
其中，所述步骤S3进一步包括：
S31，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比，公式如下：
Er＝Eo/Ei
其中，Er为能源产出投入比，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和；
S32，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的净能量，公式如下：
En＝Eo-Ei
其中，En为净能量，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和。
其中，所述步骤S4进一步包括：
S41，确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的决策单元及每个决策单元的投入产出指标数据所对应的能量数值；
S42，基于投入主导型的规模报酬不变的CCR模型计算所述各决策单元的能源效率；
S43，将能源效率为1的决策单元通过超效率DEA模型表达式进行重新排序。
根据本发明的另一个方面，提供南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估系统，包括：
数据管理模块，用于获取采用南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据；
能量值获取模块，用于确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，并结合所述各投入产出指标数据，计算各投入产出指标数据所对应的能量数值；
简单指标评价模块，用于根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比和净能量；
能源效率计算模块，用于构建基于DEA模型的能源效率评估模型，并结合所述各投入产出指标数据所对应的能量数值计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率；
评估模块，用于结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估。
其中，所述数据管理模块具体用于：
根据各南方设施葡萄园当地的生产实际情况划分一年两熟栽培模式的生产期为第一季和第二季；
获取所述南方设施葡萄园建园时期的投入指标数据，以及所述第一季和第二季生产过程中的投入指标数据；
获取所述南方设施葡萄园在所述第一季和第二季采摘葡萄的产量作为产出指标数据；
对所述投入指标数据和产出指标数据进行筛选、去除空缺值和极端错误值。
其中，所述能量值获取模块具体用于：
在国内外学者的研究基础上并结合南方一年两熟栽培模式的实际情况，选取代表当前我国南方设施葡萄生产水平的折能系数；
将所获取到各投入产出指标数据通过所述折能系数换算为能量数值。
其中，所述简单指标评价模块具体用于：
根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比，公式如下：
Er＝Eo/Ei
其中，Er为能源产出投入比，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和；
根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的净能量，公式如下：
En＝Eo-Ei
其中，En为净能量，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和。
其中，所述能源效率计算模块具体用于：
确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的决策单元及每个决策单元的投入产出指标数据所对应的能量数值；
基于投入主导型的规模报酬不变的CCR模型计算所述各决策单元的能源效率；
将能源效率为1的决策单元通过超效率DEA模型表达式进行重新排序。
本发明提出的南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统，能够客观准确地实现南方设施葡萄一年两熟栽培模式投入产出指标采集、能源消耗指标计算及评价，为农户的种植提供指导。
附图说明
图1为根据本发明一实施例提供的南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法的流程示意图；
图2为根据本发明另一实施例提供的南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明一实施例提供的南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法的流程示意图，包括：
S1，获取采用南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据；
S2，确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，并结合所述各投入产出指标数据，计算各投入产出指标数据所对应的能量数值；
S3，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比和净能量；
S4，构建基于DEA模型的能源效率评估模型，并结合所述各投入产出指标数据所对应的能量数值计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率；
S5，结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估。
具体地，S1中，通过实地调研获得采用南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各葡萄园建园过程中的各投入指标数据和生产过程中的各投入指标数据，以及产出指标数据。各投入产出指标的选取应该遵循可行性、可比性和真实性原则。
其中，建园过程中的各投入指标数据包括：苗木、铁丝、水泥柱、钢材、农膜等投入的具体数据；生产过程中的各投入指标数据包括：灌溉水、电力、劳动力、化肥、有机肥、杀虫剂、杀菌剂和果袋等投入的具体数据。产出数据是唯一的，为葡萄园采摘葡萄的产量。
所述步骤S1进一步包括：
S11，根据各南方设施葡萄园当地的生产实际情况划分一年两熟栽培模式的生产期为第一季和第二季；
南方设施葡萄一年两熟栽培模式的生产期有两季，要根据葡萄园当地的实际情况确定生产期，从而更准确地获取到葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据。生产期划分依据为：从夏果催芽至夏果采收为第一季，同一品种的冬果修剪催芽至冬果采收为第二季，两季相互不重叠。以广西南部的巨峰葡萄为例，第一季果催芽时间为一月下旬至二月中旬，开始采收时间为六月中旬至七月中旬；第二季果催芽时间为八月中旬，开始采收时间为十二月中下旬。
S12，获取所述南方设施葡萄园建园时期的投入指标数据，以及所述第一季和第二季生产过程中的投入指标数据；
由于第一季和第二季生产过程各投入指标数据可能会有所不同，因此，要分别进行获取。对于一季果采收后、二季果催芽前以及二季果采收后、一季果催芽前这两段时期的公共投入，以一季果和二季果生产期时长为权重进行分解计算，分别加入第一季和第二季的指标数据中。
S13，获取所述南方设施葡萄园在所述第一季和第二季采摘葡萄的产量作为产出指标数据；
分别获取第一季和第二季所采摘葡萄的产量，全年产量为第一季与第二季采摘葡萄产量之和。
S14，对所述投入指标数据和产出指标数据进行筛选、去除空缺值和极端错误值。
对所获取到的各投入产出指标数据进行预处理，留下可以使用的数据。
S2，为了对南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行评估，需要将步骤S1所获取到的数据转换为能量数值。具体地，先确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，折能系数即能源折算系数。南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数的确定涉及到灌溉能投的折算，化肥、农药、农膜能投的折算，电力能投的折算以及基建能投的折算等，折能系数的确定较复杂，本发明主要在国内外学者的研究基础上，并结合南方一年两熟栽培模式的实际情况，选取能够代表当前我国南方设施葡萄生产水平的折能系数。然后，根据所确定的折能系数以及步骤S1中获取到的各投入产出指标的具体数据，计算得到各投入产出指标数据所对应的能量数值。
所述步骤S2进一步包括：
S21，在国内外学者的研究基础上并结合南方一年两熟栽培模式的实际情况，选取代表当前我国南方设施葡萄生产水平的折能系数；
S22，将所获取到各投入产出指标数据通过所述折能系数换算为能量数值，换算公式为：
Ed＝Rd×Eq
上式中，Ed为葡萄生产过程中各投入产出指标所对应的能量值，Rd为所述各个投入产出指标数据，Eq为各投入产出指标每平均单位所包含的能量数值，即折能系数。
获取到所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各投入产出指标数据的能量数值后，就可以根据获取到的能量数值进行能源消耗的评估。
首先，在S3中进行简单指标的评价，即根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比和净能量。
所述步骤S3进一步包括：
S31，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比，公式如下：
Er＝Eo/Ei
其中，Er为能源产出投入比，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和；
S32，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的净能量，公式如下：
En＝Eo-Ei
其中，En为净能量，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和。
然后，在S4中进行能源综合效率方面的评价，首先构建基于DEA模型的能源效率评估模型，并根据所建立的能源效率评估模型，结合所述各投入产出指标数据所对应的能量数值计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率。
所述步骤S4进一步包括：
S41，确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的决策单元及每个决策单元的投入产出指标数据所对应的能量数值；
S42，基于投入主导型的规模报酬不变的CCR模型计算所述各决策单元的能源效率；
S43，将能源效率为1的决策单元通过超效率DEA模型表达式进行重新排序。
具体地，S41，划分决策单元，每个决策单元对应一个采用所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的葡萄园。其中，每个决策单元包含m个能源投入量和p个能源产出量，并构成了两个向量，分别用Xi＝(xi1,xi2,...,xim)T和Yi＝(yi1,yi2,...,yip)T来表示，其中，xi1,xi2,...,xim为各投入指标数据所对应的能量数值，yi1,yi2,...,yip为各产出指标数据所对应的能量数值；
S42，通过基于投入主导型的规模报酬不变的CCR模型计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率，其中，所述CCR模型表达式为：
上式中，Yi表示第i个决策单元的能源产出量，Xi表示第i个决策单元的能源投入量，θ是一个表示效率指标的标量，θ≤1，λi是一个的常数项矩阵，e1＝(1,1,...,1)T∈Em，e2＝(1,1,...,1)T∈Es，S-和S+为松弛变量，S-表示投入冗余度，S+表示产出不足率，e1 T为S-的权系数，e2 T为S+的权系数，ε为非阿基米德无穷小量；
由于CCR模型可以根据具体能源效率值对无效的决策单元进行排序，但对于能源效率为1的决策单元则无法进一步比较他们之间的差异。而超效率DEA模型则突破了有效单元为1的限制，在DEA的基础上对原来相对有效的决策单元进行了进一步的排序区分。
因此在步骤S43中，将上述步骤计算出的能源效率为1的决策单元，通过超效率DEA模型进行重新排序，其中，所述超效率DEA模型表达式为：
上式中，Yi表示第i个决策单元的能源产出量，Xi表示第i个决策单元的能源投入量，θ是一个表示效率指标的标量，θ≤1，λi是一个的常数项矩阵。
结合普通DEA模型(即上述的CCR模型)与超效率DEA模型得到所有决策单元的技术效率排序结果，比较分析一年两熟设施葡萄整体能源管理程度和节能潜力及分布状况。
最后，在S5中，结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率及其排序，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估，分析采用所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的种植户投入产出的有效性，能源投入是否合理，找出生产效率不高的原因之处，为种植户提高生产效率、为当地生态环境的可持续发展提供理论指导。
本发明提出的南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法，能够客观准确地实现南方设施葡萄一年两熟栽培模式投入产出指标采集、能源效率指标计算及评价，为农户的种植提供指导。
如图2所示，为本发明另一实施例提供的南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估系统的结构示意图，包括：数据管理模块21、能量值获取模块22、简单指标评价模块23、能源效率计算模块24和评估模块25，其中，
数据管理模块21，用于获取采用南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据；
能量值获取模块22，用于确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，并结合所述各投入产出指标数据，计算各投入产出指标数据所对应的能量数值；
简单指标评价模块23，用于根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比和净能量；
能源效率计算模块24，用于构建基于DEA模型的能源效率评估模型，并结合所述各投入产出指标数据所对应的能量数值计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率；
评估模块25，用于结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估。
具体地，建园过程中的各投入指标数据包括：苗木、铁丝、水泥柱、钢材、农膜等投入的具体数据；生产过程中的各投入指标数据包括：灌溉水、电力、劳动力、化肥、有机肥、杀虫剂、杀菌剂和果袋等投入的具体数据。产出数据是唯一的，为葡萄园采摘葡萄的产量。
所述数据管理模块21具体用于：
根据各南方设施葡萄园当地的生产实际情况划分一年两熟栽培模式的生产期为第一季和第二季；
南方设施葡萄一年两熟栽培模式的生产期有两季，要根据葡萄园当地的实际情况确定生产期，从而更准确地获取到葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据。生产期划分依据为：从夏果催芽至夏果采收为第一季，同一品种的冬果修剪催芽至冬果采收为第二季，两季相互不重叠。以广西南部的巨峰葡萄为例，第一季果催芽时间为一月下旬至二月中旬，开始采收时间为六月中旬至七月中旬；第二季果催芽时间为八月中旬，开始采收时间为十二月中下旬。
获取所述南方设施葡萄园建园时期的投入指标数据，以及所述第一季和第二季生产过程中的投入指标数据；
由于第一季和第二季生产过程各投入指标数据可能会有所不同，因此，要分别进行获取。对于一季果采收后、二季果催芽前以及二季果采收后、一季果催芽前这两段时期的公共投入，以一季果和二季果生产期时长为权重进行分解计算，分别加入第一季和第二季的指标数据中。
获取所述南方设施葡萄园在所述第一季和第二季采摘葡萄的产量作为产出指标数据；
分别获取第一季和第二季所采摘葡萄的产量，全年产量为第一季与第二季采摘葡萄产量之和。
对所述投入指标数据和产出指标数据进行筛选、去除空缺值和极端错误值。
对所获取到的各投入产出指标数据进行预处理，留下可以使用的数据。
为了对南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行评估，能量值获取模块22需要将数据管理模块21所获取到的数据转换为能量数值。具体地，先确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，折能系数即能源折算系数。南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数的确定涉及到灌溉能投的折算，化肥、农药、塑料能投的折算，电力能投的折算以及基建能投的折算等，折能系数的确定较复杂，本发明主要在国内外学者的研究基础上，并结合南方一年两熟栽培模式的实际情况，选取能够代表当前我国南方设施葡萄生产水平的折能系数。然后，能量值获取模块22根据所确定的折能系数以及数据管理模块21获取到的各投入产出指标的具体数据，计算得到各投入产出指标数据所对应的能量数值。
所述能量值获取模块22具体用于：
在国内外学者的研究基础上并结合南方一年两熟栽培模式的实际情况，选取代表当前我国南方设施葡萄生产水平的折能系数；
将所获取到各投入产出指标数据通过所述折能系数换算为能量数值，换算公式为：
Ed＝Rd×Eq
上式中，Ed为葡萄生产过程中各投入产出指标所对应的能量值，Rd为所述各个投入产出指标数据，Eq为各投入产出指标每平均单位所包含的能量数值，即折能系数。
获取到所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各投入产出指标数据的能量数值后，就可以根据获取到的能量数值进行能源消耗的评估。
首先，进行简单指标的评价，即简单指标评价模块23根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比和净能量。
所述简单指标评价模块23具体用于：
根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比，公式如下：
Er＝Eo/Ei
其中，Er为能源产出投入比，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和；
根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的净能量，公式如下：
En＝Eo-Ei
其中，En为净能量，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和。
然后，能源效率计算模块24进行能源综合效率方面的评价，首先构建基于DEA模型的能源效率评估模型，并根据所建立的能源效率评估模型，结合所述各投入产出指标数据所对应的能量数值计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率。
所述能源效率计算模块24具体用于：
1)确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的决策单元及每个决策单元的投入产出指标数据所对应的能量数值。即首先划分决策单元，每个决策单元对应一个采用所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的葡萄园。其中，每个决策单元包含m个能源投入量和p个能源产出量，并构成了两个向量，分别用Xi＝(xi1,xi2,...,xim)T和Yi＝(yi1,yi2,...,yip)T来表示，其中，xi1,xi2,...,xim为各投入指标数据所对应的能量数值，yi1,yi2,...,yip为各产出指标数据所对应的能量数值；
2)通过基于投入主导型的规模报酬不变的CCR模型计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率，其中，所述CCR模型表达式为：
上式中，Yi表示第i个决策单元的能源产出量，Xi表示第i个决策单元的能源投入量，θ是一个表示效率指标的标量，θ≤1，λi是一个的常数项矩阵，e1＝(1,1,...,1)T∈Em，e2＝(1,1,...,1)T∈Es，S-和S+为松弛变量，S-表示投入冗余度，S+表示产出不足率，e1 T为S-的权系数，e2 T为S+的权系数，ε为非阿基米德无穷小量；
由于CCR模型可以根据具体能源效率值对无效的决策单元进行排序，但对于能源效率为1的决策单元则无法进一步比较他们之间的差异。而超效率DEA模型则突破了有效单元为1的限制，在DEA的基础上对原来相对有效的决策单元进行了进一步的排序区分。
3)将能源效率为1的决策单元通过超效率DEA模型表达式进行重新排序。其中，所述超效率DEA模型表达式为：
上式中，Yi表示第i个决策单元的能源产出量，Xi表示第i个决策单元的能源投入量，θ是一个表示效率指标的标量，θ≤1，λi是一个的常数项矩阵。
结合普通DEA模型(即上述的CCR模型)与超效率DEA模型得到所有决策单元的技术效率排序结果，比较分析一年两熟设施葡萄整体能源管理程度和节能潜力及分布状况。
最后，评估模块25结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估，分析采用所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的种植户投入产出的有效性，能源投入是否合理，找出生产效率不高的原因之处，为种植户提高生产效率、为当地生态环境的可持续发展提供理论指导。
本发明提出的南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估系统能够客观准确地实现南方设施葡萄一年两熟栽培模式投入产出指标采集、能源效率指标计算及评价，为农户的种植提供指导。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法，其特征在于，包括：
S1，获取采用南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据；
S2，确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，并结合所述各投入产出指标数据，计算各投入产出指标数据所对应的能量数值；
S3，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比和净能量；
S4，构建基于DEA模型的能源效率评估模型，并结合所述各投入产出指标数据所对应的能量数值计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率；
S5，结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：
S11，根据各南方设施葡萄园当地的生产实际情况划分一年两熟栽培模式的生产期为第一季和第二季；
S12，获取所述南方设施葡萄园建园时期的投入指标数据，以及所述第一季和第二季生产过程中的投入指标数据；
S13，获取所述南方设施葡萄园在所述第一季和第二季采摘葡萄的产量作为产出指标数据；
S14，对所述投入指标数据和产出指标数据进行筛选、去除空缺值和极端错误值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
S21，在国内外学者的研究基础上并结合南方一年两熟栽培模式的实际情况，选取代表当前我国南方设施葡萄生产水平的折能系数；
S22，将所获取到各投入产出指标数据通过所述折能系数换算为能量数值，换算公式为：
Ed＝Rd×Eq
上式中，Ed为葡萄生产过程中各投入产出指标所对应的能量值，Rd为所述各个投入产出指标数据，Eq为各投入产出指标每平均单位所包含的能量数值，即折能系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：
S31，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比，公式如下：
Er＝Eo/Ei
其中，Er为能源产出投入比，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和；
S32，根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的净能量，公式如下：
En＝Eo-Ei
其中，En为净能量，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：
S41，确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的决策单元及每个决策单元的投入产出指标数据所对应的能量数值；
S42，基于投入主导型的规模报酬不变的CCR模型计算所述各决策单元的能源效率；
S43，将能源效率为1的决策单元通过超效率DEA模型表达式进行重新排序。
6.南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估系统，其特征在于，包括：
数据管理模块，用于获取采用南方设施葡萄一年两熟栽培模式的各葡萄园建园和生产过程中的各投入产出指标数据；
能量值获取模块，用于确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的折能系数，并结合所述各投入产出指标数据，计算各投入产出指标数据所对应的能量数值；
简单指标评价模块，用于根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比和净能量；
能源效率计算模块，用于构建基于DEA模型的能源效率评估模型，并结合所述各投入产出指标数据所对应的能量数值计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源效率；
评估模块，用于结合所述能源产出投入比、净能量以及所述能源效率，对所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能源消耗进行综合评估。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述数据管理模块具体用于：
根据各南方设施葡萄园当地的生产实际情况划分一年两熟栽培模式的生产期为第一季和第二季；
获取所述南方设施葡萄园建园时期的投入指标数据，以及所述第一季和第二季生产过程中的投入指标数据；
获取所述南方设施葡萄园在所述第一季和第二季采摘葡萄的产量作为产出指标数据；
对所述投入指标数据和产出指标数据进行筛选、去除空缺值和极端错误值。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述能量值获取模块具体用于：
在国内外学者的研究基础上并结合南方一年两熟栽培模式的实际情况，选取代表当前我国南方设施葡萄生产水平的折能系数；
将所获取到各投入产出指标数据通过所述折能系数换算为能量数值。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述简单指标评价模块具体用于：
根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的能源产出投入比，公式如下：
Er＝Eo/Ei
其中，Er为能源产出投入比，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和；
根据所述各投入产出指标数据所对应的能量数值，计算所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的每个生产期内的净能量，公式如下：
En＝Eo-Ei
其中，En为净能量，Eo为每个生产期内所有产出指标数据所对应的能量数值总和，Ei为每个生产期内所有投入指标数据所对应的能量数值总和。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述能源效率计算模块具体用于：
确定所述南方设施葡萄一年两熟栽培模式的决策单元及每个决策单元的投入产出指标数据所对应的能量数值；
基于投入主导型的规模报酬不变的CCR模型计算所述各决策单元的能源效率；
将能源效率为1的决策单元通过超效率DEA模型表达式进行重新排序。
CN201711218859.XA 2017-11-28 2017-11-28 南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统 Active CN109840653B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711218859.XA CN109840653B (zh) 2017-11-28 2017-11-28 南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711218859.XA CN109840653B (zh) 2017-11-28 2017-11-28 南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109840653A true CN109840653A (zh) 2019-06-04
CN109840653B CN109840653B (zh) 2021-04-27

Family

ID=66881291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711218859.XA Active CN109840653B (zh) 2017-11-28 2017-11-28 南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109840653B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103247006A (zh) * 2013-05-07 2013-08-14 湖北亿瑞生物科技有限公司 一种基于智能决策的食用菌栽培监控装置及方法
CN104463471A (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 中国科学院城市环境研究所 基于数据包络分析的公共机构能源管理绩效评估方法
CN104656451A (zh) * 2015-01-21 2015-05-27 中国科学院自动化研究所 一种基于作物模型的密闭系统环境因子优化调控方法
CN106651187A (zh) * 2016-12-27 2017-05-10 中国农业大学 一种葡萄园环境效能的计量方法和计量系统
CN107368976A (zh) * 2017-07-28 2017-11-21 江苏省农业科学院 一种基于大数据的温室在线经济评价管控系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103247006A (zh) * 2013-05-07 2013-08-14 湖北亿瑞生物科技有限公司 一种基于智能决策的食用菌栽培监控装置及方法
CN104463471A (zh) * 2014-12-12 2015-03-25 中国科学院城市环境研究所 基于数据包络分析的公共机构能源管理绩效评估方法
CN104656451A (zh) * 2015-01-21 2015-05-27 中国科学院自动化研究所 一种基于作物模型的密闭系统环境因子优化调控方法
CN106651187A (zh) * 2016-12-27 2017-05-10 中国农业大学 一种葡萄园环境效能的计量方法和计量系统
CN107368976A (zh) * 2017-07-28 2017-11-21 江苏省农业科学院 一种基于大数据的温室在线经济评价管控系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐键辉: "粮食生产的能源消耗及其效率研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 经济与管理科学辑》 *
霍丽丽等: "生物质固体成型燃料全生命周期评价", 《太阳能学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109840653B (zh) 2021-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chai et al. Water-saving innovations in Chinese agriculture
Chi Factors affecting technology adoption among rice farmers in the Mekong Delta through the lens of the local authorial managers: an analysis of qualitative data
CN105678629A (zh) 一种基于物联网的种植业问题解决系统
Zeng et al. Integrated emergy and economic evaluation of tea production chains in Anxi, China
CN106416942A (zh) 一种用于集约化农作物种植的节水灌溉系统
CN102511234A (zh) 一种水稻水肥调控技术
Ram et al. Energy input, output and economic analysis in organic production of guava (Psidium guajava) cv. Allahabad Safeda
CN104145669A (zh) 一种利用城市污泥堆肥混合基质生产的草坪及其制备方法
CN103202197A (zh) 水稻防虫网覆盖优质高产栽培方法
CN109840653A (zh) 南方设施葡萄一年两熟栽培模式的能耗评估方法及系统
Ayling et al. Allotments in the future: building resilience to climate change through improved site design and efficient water practices
Gupta et al. Application of Climate Smart Agriculture to Crop Production in India
Kanan et al. Improving water use efficiency using sensors and communication system for irrigation of greenhouse Tomato in Tulkarm, Palestine
Kimmins Monitoring the condition of the Canadian forest environment: the relevance of the concept of ‘ecological indicators’
Bala et al. Polyhouse Technology for High-Value Crops: Variability in Practices and Outcome
Singh et al. The new land use policy: People and forest in Mizoram
Raj et al. Ecological sustainability in agricultural production intensification: NER perspective
CN206096881U (zh) 一种采用局域网进行信息传输的农业生产监测系统
Brain et al. Permaculture
Rawabdeh et al. Optimization of the cropping pattern in Northern and Southern part of the Jordan Valley under drought conditions and limited water availability
Cao et al. Rubber plantations as an alternative to shifting cultivation in Yunnan, China
Fathia et al. THE ECONOMIC ANALYSIS OF PRODUCTION AND COST FUNCTIONS OF OLIVE CROP AT MATROUH GOVERNORATE
Rajput et al. Chapter–11 Sustainable Farming Practices: Balancing Productivity and Environmental Health
CN105766329A (zh) 一种生态综合种植产业园
CN105284344A (zh) 车前草的栽培方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant