光伏温室(Photovoltaicgreenhouse)是近年来兴起的一种利用光伏电池组件提供温室能源的新型设施结构形式。现阶段光伏农业发展得到国家大力支持,但太阳能资源、气候等因素的影响导致光伏农业的发展在不同地区差异较大,而重庆地区夏季日照长,气温高,具有良好的太阳能应用潜力。在设施生产中,光质严重影响了蔬菜作物的产量和品质。在植物生长周期内采用不同光质的LED光源调控,通过研究植物在不同光质作用下生长品质的差异,以获得满足植物生长发育最佳的光质条件。因此,如何充分利用重庆地区夏季的太阳能资源,解决温室降温节能问题,同时探究LED不同光质处理下对植物品质的影响,对推动重庆地区设施农业的发展具有重要意义。本文在查阅国内外文献资料的基础上,设计了具有光伏-市电互补系统、环境监测系统、水帘降温装置、水-肥管理装置的模拟温室系统,并研究相同管理模式下LED不同光质对生菜品质影响。论文主要完成了如下工作:(1)光伏-市电互补系统设计。光伏-市电互补系统由光伏电池、太阳能控制器、蓄电池组、逆变器、双刀双置继电器和自动切换装置组成,主要实现当夏季光伏电池供能不足以支撑模拟温室所需能量时,自动切换到市电供能的功能,以达到持续给温室植株提供生长所必须环境条件的目的。建立数学模型评估联合供电系统运行的经济效益。(2)温室水-肥光照管理系统设计。在水-肥输送管道端,采用压力式流量传感器采集每个箱体外部单独管道流量,确保相同流量管理。检测箱内土壤湿度并反馈至控制器端,通过每个管道的电磁阀控制水泵启停。采用光照强度传感器系统实时检测并控制光强,于屏上显示环境参数。(3)箱体控制端硬件电路设计制作和控制程序编写。控制端设备以STM32F103C8T6单片机为控制核心,通过IIC总线和单总线共同实现模块之间的通讯。水-肥管理和夏季温室降温均设计自动和手动双控制模式。(4)夏季水帘节能降温正交优化试验设计。以水帘厚度、水帘风机风速、水帘水泵流量为三因子,电能功率损耗(kW.h)和用水量(m3)作为参考指标设计正交试验。试验表明水帘厚度20cm、水帘过帘风速8m/s、水帘水泵流量115 cm3/s,为夏季降温最优组合。(5)LED不同光质对生菜生长品质的影响。以生长期35天左右的奶油生菜为试验对象,采用光量子通量密度为250μmol.m-2.s-1的白光(W)、蓝光(B)、红光(R)、黄光(Y)、红蓝光3:1(RB)5种LED不同光质作为实验组,以太阳日光(CK)为对照,研究LED不同光质对生菜叶绿素、鲜重、株高、叶片数的影响。试验结果表明,单色黄光第10天起会抑制生菜植株生长;红蓝组合光照射下的植株鲜重及叶面积最大;单色红光处理下的植株株高最高、叶片数最多;全光谱白光处理下的植株叶绿素含量最高。由因子分析法可知,品质综合评分的数值顺序为RB>R>B>W>CK。在相同环境条件、水肥管理以及能耗条件下,品质综合得分最高为红蓝组合光处理,其得分比日光照射高90.17%,比单色红光照射高30.83%,比单色蓝光照射高41.27%,比全光谱白光照射高42.07%。