使用关键绩效指标分析温室性能的标准化框架

《Agricultural Systems》：Standardised framework for analysis of greenhouse performance using key performance indicators

greenhouse performance evaluation framework, introduces refined KPIs (TGSL limit, OGSL) for cold climates, validated via TRNSYS simulations across three Canadian climates (Montréal, Baie-Comeau, Kuujjuaq).摘要

　　随着全球对可持续和全年本地食品生产的需求不断增长，温室作为保护农业的重要手段，在这一转变中发挥着关键作用。然而，温室的性能会受到气候条件和运营策略的显著影响。为了应对这一挑战，本研究提出了一种标准化且实用的温室性能评估框架，该框架基于对关键性能指标（KPI）的系统分析。温室性能的评估通常涉及多个维度，包括温度、光照和能源消耗等，但现有的KPI框架往往只关注单一维度，缺乏对气候、农业和能源因素之间复杂互动的综合视角。本研究的创新之处在于填补这一空白，通过结合关键指标来提出一个多维分析方法。虽然这一框架特别适用于北半球的寒冷气候，但其应用也具有广泛的适应性。

温室的性能评估框架的构建基于对温室设计和运营的深入研究。首先，通过文献综述，识别了16个潜在的相关指标，并将其分为三个主要类别：热性能、光照性能和能源性能。这些指标的选择基于其适用性、非冗余性和对被动式和主动式温室的相关性。最终，选择了10个指标用于实际分析。为了验证该框架的适用性，本研究采用了一个自然通风、独立建造的哥特式拱形温室作为案例研究对象，并使用TRNSYS动态模拟软件对温室进行建模。该模型通过实测数据进行校准和验证，并用于评估温室在三种不同的加拿大气候下的性能：寒冷气候（蒙特利尔）、极寒气候（Baie-Comeau）和亚北极气候（Kuujjuaq）。

本研究的结果表明，虽然某些KPI，如平均室内空气温度和每日光照积分，对于评估作物的存活至关重要，但其他KPI则提供了关于作物生长潜力、环境控制和系统经济可行性的重要信息。此外，本研究引入了两个经过改进的指标，用于评估寒冷气候下的温室种植性能：TGSL_limit，该指标排除了致命的短期低温事件；OGSL，该指标结合了温度和光照，以定义现实的生长条件。这些指标表明，结合不同类别的KPI能够实现更具有意义的温室适用性比较，为优化作物生产及能源使用提供了实际指导。

本研究的成果为温室性能评估提供了标准化和实用的框架，为受控环境农业中的决策制定奠定了基础。通过这种框架，温室的设计和运营可以在不同气候条件下进行更有效的比较，从而推动可持续农业的发展。然而，当前的KPI框架仍存在局限性，主要体现在其对温室性能的单一维度评估，无法全面反映作物生长和系统效率的综合影响。因此，本研究提出了进一步改进的KPI，以增强其在不同气候条件下的适用性和准确性。

在实际应用中，温室的性能评估涉及多个关键指标，包括温度、光照和能源消耗。这些指标能够帮助温室运营者评估作物的生长潜力和环境控制的有效性。然而，由于气候条件和运营策略的多样性，这些指标需要根据具体情况进行调整。例如，在寒冷气候下，温室需要更多的能量来维持适宜的温度条件，而在温暖或干旱气候下，能源消耗主要与高温和水资源管理相关。

本研究通过分析三种不同的加拿大气候，展示了温室性能评估的适用性和局限性。在寒冷气候（蒙特利尔）中，温室的性能评估需要考虑温度波动和光照条件，而在极寒气候（Baie-Comeau）和亚北极气候（Kuujjuaq）中，温室的性能评估需要更全面的指标，以确保作物的生长和存活。此外，本研究还提出了两个经过改进的指标，以更准确地评估温室的性能，特别是在寒冷气候下，通过排除致命的短期低温事件，提供更全面的生长条件分析。

本研究的KPI评估框架为温室设计和运营提供了重要的参考。通过这种框架，温室的设计者和运营者可以更好地了解不同气候条件下的温室性能，从而制定更有效的决策。然而，现有的KPI框架仍存在局限性，主要体现在其对温室性能的单一维度评估，无法全面反映作物生长和系统效率的综合影响。因此，本研究提出了进一步改进的KPI，以增强其在不同气候条件下的适用性和准确性。

本研究的KPI评估框架能够帮助温室运营者评估不同气候条件下的温室性能，特别是在寒冷气候下，通过排除致命的短期低温事件，提供更全面的生长条件分析。此外，通过结合温度和光照，该框架能够更准确地评估温室的生长潜力和环境控制的有效性。这些指标的综合应用能够为温室设计和运营提供更全面的指导，从而推动可持续农业的发展。

本研究的KPI评估框架不仅适用于寒冷气候，还具有广泛的适应性，可以在温暖或干旱气候下应用，以应对极端高温和水资源利用的挑战。通过这种框架，温室的设计者和运营者可以更好地了解不同气候条件下的温室性能，从而制定更有效的决策。然而，现有的KPI框架仍存在局限性，主要体现在其对温室性能的单一维度评估，无法全面反映作物生长和系统效率的综合影响。因此，本研究提出了进一步改进的KPI，以增强其在不同气候条件下的适用性和准确性。

本研究的KPI评估框架能够帮助温室运营者评估不同气候条件下的温室性能，特别是在寒冷气候下，通过排除致命的短期低温事件，提供更全面的生长条件分析。此外，通过结合温度和光照，该框架能够更准确地评估温室的生长潜力和环境控制的有效性。这些指标的综合应用能够为温室设计和运营提供更全面的指导，从而推动可持续农业的发展。

本研究的KPI评估框架不仅适用于寒冷气候，还具有广泛的适应性，可以在温暖或干旱气候下应用，以应对极端高温和水资源利用的挑战。通过这种框架，温室的设计者和运营者可以更好地了解不同气候条件下的温室性能，从而制定更有效的决策。然而，现有的KPI框架仍存在局限性，主要体现在其对温室性能的单一维度评估，无法全面反映作物生长和系统效率的综合影响。因此，本研究提出了进一步改进的KPI，以增强其在不同气候条件下的适用性和准确性。

通过这种框架，温室的设计者和运营者可以更好地了解不同气候条件下的温室性能，从而制定更有效的决策。然而，现有的KPI框架仍存在局限性，主要体现在其对温室性能的单一维度评估，无法全面反映作物生长和系统效率的综合影响。因此，本研究提出了进一步改进的KPI，以增强其在不同气候条件下的适用性和准确性。

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通过这种框架，温室的设计者和运营者可以更好地了解不同气候条件下的温室性能，从而制定更有效的决策。然而，现有的KPI框架仍存在局限性，主要体现在其对温室性能的单一维度评估，无法全面反映作物生长和系统效率的综合影响。因此，本研究提出了进一步改进的KPI，以增强其在不同气候条件下的适用性和准确性。

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通过这种框架，温室的设计者和运营者可以更好地了解不同气候条件下的温室性能，从而制定更有效的决策。然而，现有的KPI框架仍存在局限性，主要体现在其对温室性能的单一评估，无法全面反映作物生长和系统效率的综合影响。因此，本研究提出了进一步改进的KPI，以增强其在不同气候条件下的适用性和准确性。

本研究的KPI评估框架能够帮助温室运营者评估不同气候条件下的温室性能，特别是在寒冷气候下，通过排除短期低温事件，提供更准确的生长条件分析。此外，通过结合温度和光照，该框架能够更全面地评估温室的生长潜力和环境控制的有效性。这些指标的综合应用能够为温室设计和运营提供更全面的指导，从而推动可持续农业的发展。

通过这种框架，温室的设计者和运营者可以更好地了解不同气候条件下的温室性能，从而制定更有效的决策。然而，现有的KPI框架仍存在局限性，主要体现在其对温室性能的单一评估，无法全面反映作物生长和系统效率的综合影响。因此，本研究提出了进一步改进的KPI，以增强其在不同气候条件下的适用性和准确性。

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