这段 MATLAB 脚本用于生成 Katzin et al. (2020) 论文中的图表和表格。论文研究了在 LED 和 HPS（高压钠灯）补光条件下温室的热需求。以下是代码的详细解释：

1. 脚本的背景

• 论文：Katzin et al. (2020) 在 Biosystems Engineering 上发表了一篇关于温室补光模型的论文，提出了一个开源的温室模型（GreenLight）。

• 目标：通过加载模拟数据，生成论文中的图表和表格，包括温室参数、灯参数、模型评估结果、加热能量对比、气候轨迹和灯的输出能量等。

2. 脚本的功能

• 加载数据：从指定的文件夹中加载 MATLAB 数据文件（.mat 文件），这些文件包含温室模拟的结果。

• 生成表格：

  • 表 1：温室参数列表。

  • 表 2：LED 和 HPS 灯的参数对比。

  • 表 3：模型评估结果（RMSE、RRMSE、ME 等）。

  • 表 4：灯的能量输出（PAR、NIR、FIR、对流、冷却等）。

• 生成图表：

  • 图 5：实测和模拟的加热能量对比。

  • 图 6：气候轨迹（温度、湿度、CO2 浓度等）。

  • 图 7：灯的温度变化。

3. 代码结构

(1) 设置目录

• currentFilename 和 fullFilePath：获取当前脚本的文件名和完整路径。

• currentFileDir：获取当前脚本所在的目录。

• simDir：获取模拟数据的根目录。

• outputPath：指定输出文件的路径。

(2) 加载数据

• 加载四个 MATLAB 数据文件：

  • climateModel_hps_manuscriptParams.mat：HPS 补光条件下的气候模型数据。

  • climateModel_led_manuscriptParams.mat：LED 补光条件下的气候模型数据。

  • energyUse_hps__manuscriptParams_1-1.mat：HPS 补光条件下的能量使用数据。

  • energyUse_led__manuscriptParams_1-1.mat：LED 补光条件下的能量使用数据。

(3) 生成表格

• 表 1：提取温室参数并显示。

• 表 2：提取 LED 和 HPS 灯的参数并显示。

• 表 3：计算并显示模型评估结果（RMSE、RRMSE、ME 等）。

• 表 4：计算并显示灯的能量输出（PAR、NIR、FIR、对流、冷却等）。

(4) 生成图表

• 图 5：调用 plotHeating 函数，绘制实测和模拟的加热能量对比。

• 图 6：调用 plotTrajectories 函数，绘制气候轨迹（温度、湿度、CO2 浓度等）。

• 图 7：调用 oneDayLampTemps 函数，绘制灯的温度变化。

4. 关键代码解析

(1) 温室参数（表 1）

• 从 hpsClimate 对象中提取温室参数，并将其组织为表格形式。

• 参数包括：

  • psi：温室朝向。

  • aCov：覆盖面积。

  • aFlr：地板面积。

  • hAir：空气高度。

  • hGh：温室高度。

  • aRoof：屋顶面积。

  • hVent：通风高度。

  • cLeakage：泄漏系数。

  • cDgh：除湿系数。

  • cWgh：加湿系数。

  • leakTop：顶部泄漏系数。

  • tauThScrPar：保温幕的 PAR 透射率。

  • tauBlScrPar：遮光幕的 PAR 透射率。

  • kThScr：保温幕的热传导系数。

  • kBlScr：遮光幕的热传导系数。

  • tauRfPar：屋顶的 PAR 透射率。

  • tauRfNir：屋顶的 NIR 透射率。

  • cHecIn：内部热交换系数。

  • phiExtCo2：外部 CO2 注入流量。

  • phiPipeE：外部管道流量。

  • phiPipeI：内部管道流量。

  • lPipe：管道长度。

  • phiGroPipeE：外部生长管道流量。

  • phiGroPipeI：内部生长管道流量。

  • lGroPipe：生长管道长度。

(2) 灯参数（表 2）

• 从 hpsClimate 和 ledClimate 对象中提取 LED 和 HPS 灯的参数，并将其组织为表格形式。

• 参数包括：

  • lampsMax：最大灯功率。

  • aLamp：灯的面积。

  • tauLampPar：灯的 PAR 透射率。

  • rhoLampPar：灯的 PAR 反射率。

  • tauLampNir：灯的 NIR 透射率。

  • rhoLampNir：灯的 NIR 反射率。

  • etaLampPar：灯的 PAR 效率。

  • etaLampNir：灯的 NIR 效率。

  • epsLampTop：灯顶部的发射率。

  • epsLampBottom：灯底部的发射率。

  • capLamp：灯的热容量。

  • lampCool：灯的冷却功率。

  • hecLampAir：灯与空气的热交换系数。

  • parJtoUmolLamp：灯的 PAR 转换系数。

(3) 模型评估（表 3）

• 计算并显示模型评估结果，包括：

  • RMSE（均方根误差）：用于评估模拟值与实测值的偏差。

  • RRMSE（相对均方根误差）：RMSE 的标准化形式。

  • ME（平均误差）：模拟值与实测值的平均偏差。

(4) 灯的能量输出（表 4）

• 计算并显示灯的能量输出，包括：

  • PAR（光合有效辐射）：用于植物光合作用的光能。

  • NIR（近红外辐射）：用于加热的光能。

  • FIR（远红外辐射）：用于加热的光能。

  • 对流：灯通过对流传递的热能。

  • 冷却：灯的冷却能量。

(5) 图表生成

• 图 5：调用 plotHeating 函数，绘制实测和模拟的加热能量对比。

• 图 6：调用 plotTrajectories 函数，绘制气候轨迹（温度、湿度、CO2 浓度等）。

• 图 7：调用 oneDayLampTemps 函数，绘制灯的温度变化。

5. 代码的输入和输出

输入：

• MATLAB 数据文件：存储在 MATLAB output\Replicated 2023 文件夹中的 .mat 文件。

• StateSpaceModel 对象：每个 .mat 文件包含一个 StateSpaceModel 对象（bv），其中存储了温室模拟的结果。

输出：

• 表格：显示在 MATLAB 命令窗口中。

• 图表：通过调用外部函数（如 plotHeating、plotTrajectories、oneDayLampTemps）生成。

6. 总结

这段脚本是一个完整的工具，用于从温室模拟数据中提取信息并生成论文中的图表和表格。它通过加载数据、计算指标、组织表格和调用绘图函数，实现了对模拟结果的全面分析和可视化。