1.本技术涉及农业能源互联网技术领域，特别涉及一种农业能源互联网负荷侧安全分析方法及装置。
背景技术：
2.农业能源互联网是根据农业和能源的动态关系，实现能源系统和农业生产的深层次耦合优化的体系，而依靠能源供应将设施农业环境保持在安全状态是现代农业设施投资项目的关键。
3.相关技术中，针对设施农业的安全分析可根据设施农业生产数据对设施农业环境进行安全分析，或根据能源系统运行数据对能源系统进行安全分析，进而获取设施农业环境侧或能源系统侧的设施农业环境安全分析结果。
4.然而，相关技术中未能实现设施农业环境和能源系统的生产数据结合，同时忽略了设施农业光环境对作物健康的影响因素，导致设施农业环境安全分析的结果单一化，使安全分析结果的准确性与可靠性不足，降低了设施农业环境的安全管理保障，亟待解决。
技术实现要素：
5.本技术提供一种农业能源互联网负荷侧安全分析方法及装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术中未能实现设施农业环境和能源系统的生产数据结合，同时忽略了设施农业光环境对作物健康的影响因素，导致设施农业环境安全分析的结果单一化，使安全分析结果的准确性与可靠性不足，降低了设施农业环境的安全管理保障等问题。
6.本技术第一方面实施例提供一种农业能源互联网负荷侧安全分析方法，包括以下步骤：获取光伏温室的相关参数，并计算预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度；基于所述光伏温室的相关参数，根据补光灯的输入功率和所述补光灯的实际类型获取所述补光灯的实际平均照度；基于所述光伏温室内自然光光照强度和所述实际平均照度，得到光伏温室内总光照强度，将所述光伏温室内总光照强度与光伏温室内实际光补偿点进行对比，得到所述光伏温室农业环境的安全分析结果。
7.可选地，在本技术的一个实施例中，所述基于所述光伏温室的相关参数，根据补光灯的输入功率和所述补光灯的实际类型获取所述补光灯的实际平均照度，包括：基于所述光伏温室的相关参数与所述补光灯的输入功率，计算补光灯平均照度；根据所述补光灯的实际类型确认所述补光灯的实际照度换算系数，基于所述补光灯平均照度和所述实际照度换算系数计算所述补光灯的实际平均照度。
8.可选地，在本技术的一个实施例中，所述将所述光伏温室内总光照强度与光伏温室内实际光补偿点进行对比，得到所述光伏温室农业环境的安全分析结果，包括：基于所述光伏温室的实际植物种类，确认所述光伏温室内实际光补偿点，并判断所述光伏温室内总光照强度是否大于所述光伏温室内实际光补偿点；如果所述光伏温室内总光照强度大于所述光伏温室内实际光补偿点，则判定光伏温室农业环境安全，否则判定光伏温室农业环境
不安全。
9.可选地，在本技术的一个实施例中，所述获取光伏温室的相关参数，并计算预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度，包括：基于所述光伏温室的相关参数，在所述预设光照时间段内，计算光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度；根据所述光伏温室内直射光辐射强度与所述光伏温室内散射光辐射强度，得到所述预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度。
10.可选地，在本技术的一个实施例中，在计算所述光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度之前，包括：基于光伏温室的相关参数计算光伏温室外太阳直接辐射强度和光伏温室外太阳散射辐射强度；获取实际光伏面板斜面倾角和实际地面反射率，并结合所述光伏温室外太阳直接辐射强度得到光伏面板倾斜面太阳直接辐射，且结合所述光伏温室外太阳散射辐射强度得到光伏面板倾斜面上太阳散射辐射。
11.本技术第二方面实施例提供一种农业能源互联网负荷侧安全分析装置，包括：计算模块，用于获取光伏温室的相关参数，并计算预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度；获取模块，用于基于所述光伏温室的相关参数，根据补光灯的输入功率和所述补光灯的实际类型获取所述补光灯的实际平均照度；分析模块，用于基于所述光伏温室内自然光光照强度和所述实际平均照度，得到光伏温室内总光照强度，将所述光伏温室内总光照强度与光伏温室内实际光补偿点进行对比，得到所述光伏温室农业环境的安全分析结果。
12.可选地，在本技术的一个实施例中，所述获取模块包括：第一计算单元，用于基于所述光伏温室的相关参数与所述补光灯的输入功率，计算补光灯平均照度；第二计算单元，用于根据所述补光灯的实际类型确认所述补光灯的实际照度换算系数，基于所述补光灯平均照度和所述实际照度换算系数计算所述补光灯的实际平均照度。
13.可选地，在本技术的一个实施例中，所述分析模块包括：确认单元，用于基于所述光伏温室的实际植物种类，确认所述光伏温室内实际光补偿点，并判断所述光伏温室内总光照强度是否大于所述光伏温室内实际光补偿点；判断单元，用于在所述光伏温室内总光照强度大于所述光伏温室内实际光补偿点时，判定光伏温室农业环境安全，否则判定光伏温室农业环境不安全。
14.可选地，在本技术的一个实施例中，所述计算模块包括：第三计算单元，用于基于所述光伏温室的相关参数，在所述预设光照时间段内，计算光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度；获取单元，用于根据所述光伏温室内直射光辐射强度与所述光伏温室内散射光辐射强度，得到所述预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度。
15.可选地，在本技术的一个实施例中，所述第三计算单元进一步用于在计算所述光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度之前，基于光伏温室的相关参数计算光伏温室外太阳直接辐射强度和光伏温室外太阳散射辐射强度；获取实际光伏面板斜面倾角和实际地面反射率，并结合所述光伏温室外太阳直接辐射强度得到光伏面板倾斜面太阳直接辐射，且结合所述光伏温室外太阳散射辐射强度得到光伏面板倾斜面上太阳散射辐射。
16.本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的农业能源互联网负荷侧安全分析方法。
17.本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的农业能源互联网负荷侧安全分析方法。
18.本技术实施例可以基于农业光环境对植物影响的分析，通过将光补偿点作为设施农业环境安全边界实现考虑作物健康环境的安全分析，实现了农业生产和能源系统运行的双重结合安，提升了农业能源互联网安全分析的全面性与准确性，可实现性更强。由此，解决了相关技术中未能实现设施农业环境和能源系统的生产数据结合，同时忽略了设施农业光环境对作物健康的影响因素，导致设施农业环境安全分析的结果单一化，使安全分析结果的准确性与可靠性不足，降低了设施农业环境的安全管理保障等问题。
19.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
20.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
21.图1为根据本技术实施例提供的一种农业能源互联网负荷侧安全分析方法的流程图；
22.图2为本技术一个实施例的考虑作物健康的农业能源互联网负荷侧安全分析方法的流程示意图；
23.图3为根据本技术实施例的农业能源互联网负荷侧安全分析装置的结构示意图；
24.图4为根据本技术实施例的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
25.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
26.下面参考附图描述本技术实施例的农业能源互联网负荷侧安全分析方法及装置。针对上述背景技术中提到的相关技术中未能实现设施农业环境和能源系统的生产数据结合，同时忽略了设施农业光环境对作物健康的影响因素，导致设施农业环境安全分析的结果单一化，使安全分析结果的准确性与可靠性不足，降低了设施农业环境的安全管理保障的问题，本技术提供了一种农业能源互联网负荷侧安全分析方法，可以基于农业光环境对植物影响的分析，通过将光补偿点作为设施农业环境安全边界实现考虑作物健康环境的安全分析，实现了农业生产和能源系统运行的双重结合安，提升了农业能源互联网安全分析的全面性与准确性，可实现性更强。由此，解决了相关技术中未能实现设施农业环境和能源系统的生产数据结合，同时忽略了设施农业光环境对作物健康的影响因素，导致设施农业环境安全分析的结果单一化，使安全分析结果的准确性与可靠性不足，降低了设施农业环境的安全管理保障等问题。
27.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种农业能源互联网负荷侧安全分析方法的流程示意图。
28.如图1所示，该农业能源互联网负荷侧安全分析方法包括以下步骤：
29.在步骤s101中，获取光伏温室的相关参数，并计算预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度。
30.可以理解的是，在本技术的实施例中，预设光照时间段可为光伏温室内的自然光照射时间段，如7:00-18:00时间段内，可以根据所得光伏温室的相关参数计算预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度。光伏温室内自然光光照强度可以由温室外太阳辐射模型、光伏面板入射辐射模型和温室内太阳辐射模型进行计算。
31.需要说明的是，预设光照时间段可由本领域技术人员根据实际情况进行设置，在此不作具体限定。
32.可选地，在本技术的一个实施例中，在计算光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度之前，包括：基于光伏温室的相关参数计算光伏温室外太阳直接辐射强度和光伏温室外太阳散射辐射强度；获取实际光伏面板斜面倾角和实际地面反射率，并结合光伏温室外太阳直接辐射强度得到光伏面板倾斜面太阳直接辐射，且结合光伏温室外太阳散射辐射强度得到光伏面板倾斜面上太阳散射辐射。
33.可以理解的是，在本技术的实施例中，光伏温室的相关参数可以包括太阳常数、日序数、当地经度、当地纬度、大气透明系数、光伏面板斜面倾角和地面反射率。
34.具体而言，计算光伏温室外太阳直接辐射强度和光伏温室外太阳散射辐射强度时，可以首先计算某一日序数大气层上界太阳辐射强度i：
[0035][0036]
其中，i0为太阳常数，取值为1037w/m2，n为日序数，即1月1日为1，2月1日为32，以此类推。计算太阳赤纬角δ：
[0037]
δ＝23.45sin[360(284 n)/365]，
[0038]
其中，i0为太阳常数，取值为1037w/m2，n为日序数。计算太阳时角ω：
[0039]
ω＝15(12-t) (120-ψ)，
[0040]
其中，t为北京时间(24小时制)，ψ为当地经度。计算太阳高度角h：
[0041][0042]
其中，为当地纬度。当太阳高度角h在30
°‑
90
°
时，计算大气光学质量m为：
[0043]
m＝1/sinh，
[0044]
当太阳高度角h小于30
°
时，计算大气光学质量m为：
[0045]
m＝[1229 (614sinh)2]
1/2-614sinh，
[0046]
由此计算太阳直接辐射强度id：
[0047]
id＝pmi0sinh，
[0048]
式中p为大气透明系数。计算太阳散射辐射强度is：
[0049][0050]
其中，大气透明系数p可以在最好的晴天取值为0.85，较好的晴天取值为0.80，中等晴天取值为0.65，较差的晴天取值为0.53。由上述数据可以计算光伏温室外平面区域太
阳总辐射强度i
gr
ound：
[0051][0052]
计算所得光伏温室外平面区域太阳总辐射强度可以进一步体现光伏温室内光照强度与环境安全的相关性。在获取光伏面板倾斜面太阳直接辐射与光伏面板倾斜面上太阳散射辐射时，首先根据计算倾斜面与水平面上日平均太阳直辐射量之比rb：
[0053]
rb＝cosθ/sinh，
[0054]
其中，θ为光伏面板斜面倾角，h为太阳高度角。计算光伏面板倾斜面太阳直接辐射i
dt
：
[0055]idt
＝idrb，
[0056]
其中，id为太阳直接辐射强度。计算散射辐射系数k
t
：
[0057][0058]
其中，i0为太阳常数，is为太阳散射辐射强度。计算散射辐射比rd：
[0059][0060]
计算光伏面板倾斜面上太阳散射辐射i
st
：
[0061]ist
＝isrd，
[0062]
计算反射辐射比rg：
[0063][0064]
其中，ρ为地面反射率。计算地面反射太阳辐射ig：
[0065]
ig＝irg，
[0066]
其中，i为某一日序数大气层上界太阳辐射强度。计算光伏面板倾斜面上太阳总辐射量i
t
：
[0067]it
＝i
dt
i
st
ig。
[0068]
计算所得光伏面板倾斜面上太阳总辐射量可以进一步体现光伏温室内光照强度与环境安全的相关性。
[0069]
可选地，在本技术的一个实施例中，获取光伏温室的相关参数，并计算预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度，包括：基于光伏温室的相关参数，在预设光照时间段内，计算光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度；根据光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度，得到预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度。
[0070]
可以理解的是，在本技术的实施例中，光伏温室内自然光光照强度与光伏板的入射辐射强度、温室外界散射辐射强度、光伏板覆盖率以及光伏温室大棚棚顶清洁覆盖材料的透光率相关。光伏温室内自然光光照强度i
indoor
可以包括光伏温室内散射光辐射强度i
sindoor
和光伏温室内直射光辐射强度i
dindoor
。在植物照明领域，光强可指光合有效辐射范围内的光合光子通量密度，其单位为μmol/s
·
m2，对于太阳辐射而言，1w/m2等于4.57μmol/s
·
m2。温室内的散射光可以包括两部分，一部分由屋顶透射，另一部分由温室四周的玻璃透射。
[0071]
其中，光伏板可以在阳光的照射下在温室内部形成一块阴影，阴影部分的辐射强度只计算散射光辐射强度i
sindoor
，且阴影部分的大小与光伏面板的覆盖率有关。而在阴影外的辐射强度需要同时计算直射光辐射强度i
dindoor
和散射光辐射强度i
sindoor
。除此之外，光伏温室四周的玻璃也会透过一定的散射光，不考虑直射光情况下，这部分的辐射强度也需计算。
[0072]
具体而言，可以获取光伏温室的相关参数：光伏温室的光伏面板覆盖率c，浮法玻璃对散射光的透光率τ
s0
，温室架构和设备等引起的遮阳损失系数r1，覆盖材料老化而引起的透光率损失系数r2，水滴和尘埃引起的透光损失系数r3，入射角为0时的浮法玻璃对直射光的透光率τ0。首先计算太阳方位角α：
[0073]
α＝arcsin(cosδsinω/cosh)，
[0074]
计算直射光的入射角i：
[0075]
i＝arccos(cosθsinh sinθcoshcos(α-γ))，
[0076]
其中，γ为温室大棚方位角。计算浮法玻璃在入射角为i下的直射光的透光率τi：
[0077]
τi＝τ0[1-0.93
(90-i)
](1-i/1000)，
[0078]
其中，τ0为入射角为0时的浮法玻璃对直射光的透光率。计算光伏温室对直射光的透光率τd：
[0079]
τd＝τi(1-r1)(1-r2)(1-r3)，
[0080]
其中，τi为浮法玻璃在入射角为i下的直射光的透光率，r1为温室架构和设备等引起的遮阳损失系数，r2为覆盖材料老化而引起的透光率损失系数，r3为水滴和尘埃引起的透光损失系数。计算光伏温室对散射光的透光率τs：
[0081]
τs＝τ
s0
(1-r1)(1-r2)(1-r3)，
[0082]
其中，τ
s0
为浮法玻璃对散射光的透光率。式中r1作为温室架构和设备等引起的遮阳损失系数，一般大型温室不超过0.05，小型温室不超过0.10；r3作为水滴和尘埃引起的透光损失系数，一般由于水滴引起的透光损失系数可达0.2～0.3，尘埃引起的透光损失系数可达0.15～0.2。计算光伏温室内直射光辐射强度i
dindoor
：
[0083]idindoor
＝i
dt
τd(1-c)，
[0084]
其中，c为光伏温室的光伏面板覆盖率。计算光伏温室内散射光辐射强度i
sindoor
：
[0085]isindoor
＝i
st
τs(1-c) isτs。
[0086]
即最终根据光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度，得到预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度。
[0087]
在步骤s102中，基于光伏温室的相关参数，根据补光灯的输入功率和补光灯的实际类型获取补光灯的实际平均照度。
[0088]
可以理解的是，在本技术的实施例中，补光灯是设施农业环境调控的重要设备，当自然光强度不足时，可以提供额外的光照强度来促进作物的生长，补光灯可在光伏温室中用于进行光照补充，补光灯的实际类型可以是荧光灯、金属卤化物灯或白炽灯等。输入功率可以由光伏发电和外界电网一起提供，表示补光灯的可使用总功率。补光灯的实际平均照度可以由人工补光模型计算。
[0089]
可选地，在本技术的一个实施例中，基于光伏温室的相关参数，根据补光灯的输入功率和补光灯的实际类型获取补光灯的实际平均照度，包括：基于光伏温室的相关参数与补光灯的输入功率，计算补光灯平均照度；根据补光灯的实际类型确认补光灯的实际照度换算系数，基于补光灯平均照度和实际照度换算系数计算补光灯的实际平均照度。
[0090]
在实际执行过程中，可以获取光伏温室的相关参数：补光灯数量ne，补光灯功率pe，温室面积a，单位面积每lx光通量φ0，修正因子c1、c2，补光灯光效η，照度换算系数k。首先采用单位容量法来进行补光灯平均照度ie的计算：
[0091][0092]
其中，ie单位为lx，pe为补光灯的功率，a为温室的面积，φ0为单位面积每lx光通量，c1、c2为修正因子，η为补光灯的光效。荧光灯的光效约为65lm/w，金属卤化物灯的光效约为75～80lm/w，白炽灯的光效约为10～15lm/w。ie和ie的换算关系如下：
[0093]
ie＝k
×
ie/1000，
[0094]
其中，ie为补光灯的实际平均照度，单位为μmol/s
·
m2，k为照度换算系数。照度换算系数k与补光灯的类型有关，当补光设备为荧光灯时，k＝12.5；当补光设备为金属卤化物灯时，k＝14.4；当补光设备为白炽灯时，k＝19.9。
[0095]
在步骤s103中，基于光伏温室内自然光光照强度和实际平均照度，得到光伏温室内总光照强度，将光伏温室内总光照强度与光伏温室内实际光补偿点进行对比，得到光伏温室农业环境的安全分析结果。
[0096]
可以理解的是，在本技术的实施例中，可以通过上述步骤中计算所得光伏温室内自然光光照强度和实际平均照度相加，得到光伏温室内总光照强度。
[0097]
例如，温室内总光照强度iz：
[0098]iz
＝i
indoor
ie，
[0099]
其中，i
indoor
为温室内自然光，ie为人工补光光照强度，即可得到光伏温室内总光照强度，进而将光伏温室内总光照强度与光伏温室内实际光补偿点进行对比，得到光伏温室农业环境的安全分析结果，通过基于温室外太阳辐射模型、光伏面板入射辐射模型、温室内太阳辐射模型和人工补光模型等光照机理模型，以时刻、功率、补光灯类型作为输入参数，温室内光照强度作为输出参数，光补偿点作为设施农业环境安全边界实现农业能源互联网负荷侧的安全分析，有效保护光伏温室内的作物健康。
[0100]
可选地，在本技术的一个实施例中，将光伏温室内总光照强度与光伏温室内实际光补偿点进行对比，得到光伏温室农业环境的安全分析结果，包括：基于光伏温室的实际植物种类，确认光伏温室内实际光补偿点，并判断光伏温室内总光照强度是否大于光伏温室内实际光补偿点；如果光伏温室内总光照强度大于光伏温室内实际光补偿点，则判定光伏温室农业环境安全，否则判定光伏温室农业环境不安全。
[0101]
具体而言，可以通过综合分析光伏温室内植物种类，确定光补偿点，将温室内总光照强度iz与光补偿点对比，当iz高于光补偿点时，设施农业环境安全，当iz低于光补偿点时，设施农业环境不安全，由此获取光伏温室农业环境的安全分析结果。
[0102]
如图2所示，下面以一个具体实施例对本技术实施例的工作内容进行详细阐述。
[0103]
s201：获取输入参数，改变时刻t，计算某地区7:00-18:00时刻光伏温室外平面区
域太阳总辐射强度i
ground
。
[0104]
具体地，温室内各项环境参数与温室外太阳辐射强度直接相关，首先需要建立温室外太阳辐射模型，对温室外太阳辐射强度进行建模。时刻t用于刻画温室内自然光强度随时间的变化；在计算某个时刻某个地区光伏温室外的太阳辐射强度时，需要获取的输入参数包括：太阳常数i0、日序数n、当地经度ψ、当地纬度以及大气透明系数p。仿真条件设置如下：时刻t选取有日光照射的07：00-18：00,i0＝1037w/m2,n＝18,ψ＝125
°
e,p＝0.65。
[0105]
在某一日序数大气层上界太阳辐射强度计算如下：
[0106][0107]
其中，i为大气层上界太阳辐射；i0为太阳常数；n为日序数，即1月1日为1，2月1日为32，以此类推。太阳赤纬角、太阳时角和太阳高度角的计算如下：
[0108]
δ＝23.45sin[360(284 n)/365]，
[0109]
ω＝15(12-t) (120-ψ)，
[0110][0111]
其中，t为北京时间(24小时制)；ψ为当地经度；为当地纬度。当太阳高度角h在30
°‑
90
°
时，大气光学质量的计算如下：
[0112]
m＝1/sinh，
[0113]
当太阳高度角h小于30
°
时，大气光学质量的计算如下：
[0114]
m＝[1229 (614sinh)2]
1/2-614sinh，
[0115]
到达地面的太阳总辐射可分为两部分，太阳直接辐射和散射辐射。其中平面区域太阳直接辐射、散射辐射和太阳总辐射分别计算如下：
[0116]
id＝p
mi0 sinh，
[0117][0118][0119]
其中，id为太阳直接辐射强度；is为太阳散射辐射强度；p为大气透明系数，大气透明系数在最好晴天取值为0.85、较好的晴天取值为0.80、中等晴天取值为0.65、较差的晴天取值为0.53；i
ground
为平面区域总的太阳辐射强度。
[0120]
s202：获取输入参数，计算某地区7:00-18:00时刻光伏面板倾斜面上太阳总辐射量i
t
。
[0121]
具体地，建立光伏面板入射辐射模型，需要获取的输入参数包括：光伏面板斜面倾角θ和地面反射率ρ。仿真条件设置如下：θ＝20
°
,ρ＝0.15。光伏面板入射辐射模型计算如下：
[0122]idt
＝idrb，
[0123]
rb＝cosθ/sinh，
[0124]
其中，i
dt
为光伏面板倾斜面太阳直接辐射；rb为倾斜面与水平面上日平均太阳直
辐射量之比；θ为光伏面板斜面倾角。
[0125]ist
＝isrd，
[0126][0127][0128]
其中，i
st
为光伏面板倾斜面上太阳散射辐射；rd为散射辐射比；k
t
为散射辐射系数。
[0129]
ig＝irg，
[0130][0131]
其中，ig为地面反射太阳辐射；rg为反射辐射比；ρ为地面反射率。
[0132]it
＝i
dt
i
st
ig，
[0133]
其中，i
t
为光伏面板倾斜面上太阳总辐射量。
[0134]
s203：获取输入参数，计算某地区7:00-18:00时刻光伏温室内自然光光照强度i
indoor
。
[0135]
具体地，建立温室内太阳辐射模型，需要获取的输入参数包括：光伏温室的光伏面板覆盖率c，浮法玻璃对散射光的透光率τ
s0
，温室架构和设备等引起的遮阳损失系数r1，覆盖材料老化而引起的透光率损失系数r2，水滴和尘埃引起的透光损失系数r3，入射角为0时的浮法玻璃对直射光的透光率τ0。仿真条件设置如下：c＝20％,τ
s0
＝77.5％,r1＝0.05,r2＝0.01,r3＝0.2,τ0＝0.97。光伏温室内的辐射强度主要与光伏板的入射辐射强度、温室外界散射辐射强度、光伏板覆盖率以及光伏温室大棚棚顶清洁覆盖材料的透光率有关。内部总太阳辐射计算如下：
[0136]iindoor
＝i
sindoor
i
dindoor
，
[0137]
其中，i
indoor
为光伏温室内总太阳辐射强度(自然光光照强度)；i
sindoor
为光伏温室内散射光辐射强度；i
dindoor
为光伏温室内直射光辐射强度。需要注意的是，在植物照明领域，光强指的是光合有效辐射范围内的光合光子通量密度，其单位为μmol/s
·
m2。对于太阳辐射而言，1w/m2等于4.57μmol/s
·
m2。
[0138]
温室内的散射光包括两部分，一部分是由屋顶透射进来，另一部分是由温室四周的玻璃透射进来。其中需要注意的是，光伏板在阳光的照射下，会在温室内部形成一块阴影，阴影部分的辐射强度只计算散射光辐射强度i
sindoor
，且阴影部分的大小与光伏面板的覆盖率有关；而在阴影外的辐射强度需要同时计算直射光辐射强度i
dindoor
和散射光辐射强度i
sindoor
。除此之外，光伏温室四周的玻璃也会透过一定的散射光(不考虑直射光)，这部分的辐射强度也需要计算。光伏温室内直射光辐射强度i
dindoor
和散射光辐射强度i
sindoor
分别计算如下：
[0139]idindoor
＝i
dt
τd(1-c)，
[0140]isindoor
＝i
st
τs(1-c) isτs，
[0141]
其中，τd为光伏温室对直射光的透光率；c为光伏温室的光伏面板覆盖率；τs为光伏温室对散射光的透光率。
[0142]
其中，τd和τs分别计算如下：
[0143]
τd＝τi(1-r1)(1-r2)(1-r3)，
[0144]
τs＝τ
s0
(1-r1)(1-r2)(1-r3)，
[0145]
其中，τi为浮法玻璃在入射角为i下的直射光的透光率；τ
s0
为浮法玻璃对散射光的透光率；r1为温室架构和设备等引起的遮阳损失系数，一般大型温室不超过0.05，小型温室不超过0.10；r2为覆盖材料老化而引起的透光率损失系数；r3为水滴和尘埃引起的透光损失系数，一般由于水滴引起的透光损失系数可达0.2～0.3，尘埃引起的透光损失系数可达0.15～0.2。τi计算如下：
[0146]
τi＝τ0[1-0.93
(90-i)
](1-i/1000)，
[0147]
i＝arccos(cosθsinh sinθcoshcos(α-γ))，
[0148]
其中，τ0为入射角为0时的浮法玻璃对直射光的透光率；i为直射光的入射角。
[0149]
s204：获取输入参数，改变输入功率ne×
pe和补光灯类型，计算不同输入功率和不同类型补光灯的平均照度ie。
[0150]
具体地，输入功率由光伏发电和外界电网一起提供，表示补光灯的可使用总功率；补光灯是设施农业环境调控的重要设备，当自然光强度不足时，可以提供额外的光照强度来促进作物的生长，补光灯种类包括荧光灯、金属卤化灯、白炽灯等。建立补光模型，需要获取的输入参数包括：补光灯数量ne；补光灯功率pe，温室面积a，单位面积每lx光通量φ0，修正因子c1、c2，补光灯光效η，照度换算系数k。仿真条件设置如下：输入功率ne×
pe由外界电网和光伏板提供，结合实际，范围为0-20kw；选择3种典型补光灯，分别为荧光灯、金属卤化物灯和白炽灯；补光灯光效η与补光灯类型有关，荧光灯的光效η约为65lm/w，金属卤化物灯的光效η约为75～80lm/w，白炽灯的光效η约为10～15lm/w；照度换算系数k与补光灯的类型有关，当补光设备为荧光灯时，k＝12.5；当补光设备为金属卤化物灯时，k＝14.4；当补光设备为白炽灯时，k＝19.9；a＝100m2,φ0＝1.97,c1＝1,c2＝1。可采用单位容量法来进行平均照度的计算，计算如下：
[0151][0152]
其中，ie为补光灯的平均照度，单位为lx；ne为补光灯的数量；pe为补光灯的功率；a为温室的面积；φ0为单位面积每lx光通量；c1、c2为修正因子；η为补光灯的光效。ie和ie的换算关系如下：
[0153]
ie＝k
×
ie/1000，
[0154]
其中，ie为补光灯的平均照度，单位为μmol/s
·
m2；k为照度换算系数。
[0155]
s205：结合步骤s203和s204的计算结果，计算温室内总光照强度iz。
[0156]
具体地，温室内总光照强度iz为温室内自然光与人工补光光照强度之和，计算如下：
[0157]iz
＝i
indoor
ie，
[0158]
其中，自然光光照强度由温室外太阳辐射模型、光伏面板入射辐射模型和温室内太阳辐射模型计算，人工补光光照强度由人工补光模型计算。
[0159]
s206：根据植物种类的不同确定光补偿点，将温室内总光照强度iz与光补偿点对比判断设施农业环境是否安全。
[0160]
具体地，将温室内总光照强度iz与光补偿点对比判断设施农业环境是否安全的原则是，当iz高于光补偿点时，设施农业环境安全，当iz低于光补偿点时，设施农业环境不安全。
[0161]
根据本技术实施例提出的农业能源互联网负荷侧安全分析方法，可以基于农业光环境对植物影响的分析，通过将光补偿点作为设施农业环境安全边界实现考虑作物健康环境的安全分析，实现了农业生产和能源系统运行的双重结合安，提升了农业能源互联网安全分析的全面性与准确性，可实现性更强。由此，解决了相关技术中未能实现设施农业环境和能源系统的生产数据结合，同时忽略了设施农业光环境对作物健康的影响因素，导致设施农业环境安全分析的结果单一化，使安全分析结果的准确性与可靠性不足，降低了设施农业环境的安全管理保障等问题。
[0162]
其次参照附图描述根据本技术实施例提出的农业能源互联网负荷侧安全分析装置。
[0163]
图3是本技术实施例的农业能源互联网负荷侧安全分析装置的结构示意图。
[0164]
如图3所示，该农业能源互联网负荷侧安全分析装置10包括：计算模块100、获取模块200和分析模块300。
[0165]
其中，计算模块100，用于获取光伏温室的相关参数，并计算预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度。
[0166]
获取模块200，用于基于光伏温室的相关参数，根据补光灯的输入功率和补光灯的实际类型获取补光灯的实际平均照度。
[0167]
分析模块300，用于基于光伏温室内自然光光照强度和实际平均照度，得到光伏温室内总光照强度，将光伏温室内总光照强度与光伏温室内实际光补偿点进行对比，得到光伏温室农业环境的安全分析结果。
[0168]
可选地，在本技术的一个实施例中，获取模块200包括：第一计算单元和第二计算单元。
[0169]
其中，第一计算单元，用于基于光伏温室的相关参数与补光灯的输入功率，计算补光灯平均照度。
[0170]
第二计算单元，用于根据补光灯的实际类型确认补光灯的实际照度换算系数，基于补光灯平均照度和实际照度换算系数计算补光灯的实际平均照度。
[0171]
可选地，在本技术的一个实施例中，分析模块300包括：判断单元和确认单元。
[0172]
其中，确认单元，用于基于光伏温室的实际植物种类，确认光伏温室内实际光补偿点，并判断光伏温室内总光照强度是否大于光伏温室内实际光补偿点。
[0173]
判断单元，用于在光伏温室内总光照强度大于光伏温室内实际光补偿点时，判定光伏温室农业环境安全，否则判定光伏温室农业环境不安全。
[0174]
可选地，在本技术的一个实施例中，计算模块100包括：第三计算单元和获取单元。
[0175]
其中，第三计算单元，用于基于光伏温室的相关参数，在预设光照时间段内，计算光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度。
[0176]
获取单元，用于根据光伏温室内直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度，得到预设光照时间段内的光伏温室内自然光光照强度。
[0177]
可选地，在本技术的一个实施例中，第三计算单元进一步用于在计算光伏温室内
直射光辐射强度与光伏温室内散射光辐射强度之前，基于光伏温室的相关参数计算光伏温室外太阳直接辐射强度和光伏温室外太阳散射辐射强度；获取实际光伏面板斜面倾角和实际地面反射率，并结合光伏温室外太阳直接辐射强度得到光伏面板倾斜面太阳直接辐射，且结合光伏温室外太阳散射辐射强度得到光伏面板倾斜面上太阳散射辐射。
[0178]
需要说明的是，前述对农业能源互联网负荷侧安全分析方法实施例的解释说明也适用于该实施例的农业能源互联网负荷侧安全分析装置，此处不再赘述。
[0179]
根据本技术实施例提出的农业能源互联网负荷侧安全分析装置，可以基于农业光环境对植物影响的分析，通过将光补偿点作为设施农业环境安全边界实现考虑作物健康环境的安全分析，实现了农业生产和能源系统运行的双重结合安，提升了农业能源互联网安全分析的全面性与准确性，可实现性更强。由此，解决了相关技术中未能实现设施农业环境和能源系统的生产数据结合，同时忽略了设施农业光环境对作物健康的影响因素，导致设施农业环境安全分析的结果单一化，使安全分析结果的准确性与可靠性不足，降低了设施农业环境的安全管理保障等问题。
[0180]
图4为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
[0181]
存储器401、处理器402及存储在存储器401上并可在处理器402上运行的计算机程序。
[0182]
处理器402执行程序时实现上述实施例中提供的农业能源互联网负荷侧安全分析方法。
[0183]
进一步地，电子设备还包括：
[0184]
通信接口403，用于存储器401和处理器402之间的通信。
[0185]
存储器401，用于存放可在处理器402上运行的计算机程序。
[0186]
存储器401可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0187]
如果存储器401、处理器402和通信接口403独立实现，则通信接口403、存储器401和处理器402可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，简称为isa)总线、外部设备互连(peripheral component，简称为pci)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standard architecture，简称为eisa)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
[0188]
可选地，在具体实现上，如果存储器401、处理器402及通信接口403，集成在一块芯片上实现，则存储器401、处理器402及通信接口403可以通过内部接口完成相互间的通信。
[0189]
处理器402可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为cpu)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为asic)，或者是被配置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
[0190]
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的农业能源互联网负荷侧安全分析方法。
[0191]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0192]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0193]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0194]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0195]
应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0196]
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
[0197]
此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0198]
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。