Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.11
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pp.2686-2692
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2013
In this paper, various growth environment data collecting and monitoring based on wireless sensor network for greenhouse environmental monitoring system is designed and implemented. In addition, greenhouse control system is proposed to integrated control and management in internal environment and greenhouse facilities. The system provides real-time remote greenhouse integrated management service which collects greenhouse environment information and controls greenhouse facilities based on wireless sensor network. Graphical user interface for an integrated management system is designed based on the HMI and the experimental results show that the sensor data were collected by integrated management in real-time.
The automatic control system in the greenhouse have to be developed to the direction of considering various factors the variables such as condition of the cultivation and greenhouse, the properties and types of products. Therefore, it is more important to set up variables appropriately than the problems of automatic control system itself, and the automatic control system which satisfy these problems should be simplified in the aspect of operation. In addition, even the individual automations are not perfect yet, so more studies are required for the development of comprehensive automatic system in korea. This study was carried out to automatize environment control systems for greenhouse, especially from most intensive labor requiring parts such as watering, irrigating liquefied fertilizer, spraying chemicals, mixing and ventilation system, etc. The results are summarized as follows. 1. Control type tensiometer was expected to be desirable in the automation of watering system, therefore, a new tensiometer was designed and developed through this study. 2. The chemical spraying system developed through this study was found to be excellent in the aspect of operation. 3. When pulse type water discharge meter was used in the mixing of liquefied fertilizer and chemical solution, the error of mixing were range $\pm$0.1~0.15%. 4. The water level switch of electrod type used for controlling water level was found to be affective in both control performance and operation cost. 5. The water and level control system can be omitted if each tank size are standardized in accordance with greenhouse size, therefore, the installation cost might be significantly reduced. 6. The developed general controller was excellent in hardware parts, but still remained to be improved in software parts.
We analyzed the variations in the CO2 concentration and temperature between a CO2-enriched and control greenhouse. We cultivated Alstroemeria 'Hanhera' in the two greenhouses and assessed the growth parameters (stem length, stem thickness, and the number of flowers) and yield. The CO2-enriched greenhouse had a CO2 generator that produced CO2 at rate of 0.36 kg/h and its windows were programmed to open when the temperature exceeded 20℃ and close when it dropped below 15℃. The control greenhouse had no additional CO2 supplementation, and its windows were programmed to open when the temperature exceeded 20℃ and close at approximately 17:00. In the morning, CO2 concentration remained above 500 ppm in the CO2-enriched greenhouse, which was higher than that in the control greenhouse (approximately 370 ppm). The ventilation effect only through the side windows to reduce the temperature in both greenhouses did not appear dynamically. CO2 supplementation promoted plant growth, resulting in a significant increase in plant yield of over 60% compared to that of the control greenhouse. Our findings suggest that elevated CO2 concentration in the morning can significantly promote the growth and development of Alstroemeria during the winter.
For the high quality and low cost agricultural crops in greenhouse cultivation, it is necessary to use natural energy as much as possible. In order to reduce the fossil fuel consumption and maximize the solar energy utilization in greenhouse heating, a latent heat storage material was developed as a relatively highly concentrative solar energy storage medium. And a solar energy-latent heat storage system was designed and constructed. The experimental research on greenhouse heating effect of the system was performed.
This study was carried out to develop the control system with PLC and its operating software and to investigate its control ability of greenhouse environments. Two experimental greenhouses were controlled by PLC and ON/OFF controller, respectively. In greenhouse controlled by PLC, target values of air temperature, relative humidity and $CO_2$ concentration were automatically changed. In warm-water heating, the variation of air temperature was reduced to $\pm$$0.6^{\circ}C$ by the method of proportional-integration(PI) control with an inverter. In ventilation, the variation of air temperature was reduced, since windows open and close with multistage by mutual relation formula among the target, indoor, and outdoor temperature. Relative humidity at daytime was maintained with range of 35% to 55% by PLC controlled fogger. $CO_2$ concentration was automatically controlled from 300 to 800 $\mu$molㆍ$mol^{-1}$ according to amount of solar radiation. The suppling amount and frequency of nutrient solution were controlled by total integrated solar radiation. Difference in the yield of cucumber in the greenhouse controlled by PLC and by ON/OFF controller was not significant at the 5% level.
Kim, Seoung Hee;Joen, Jong Gil;Kwon, Jin Kyeong;Kim, Hyung Kweon
Journal of Biosystems Engineering
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v.41
no.4
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pp.328-336
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2016
Purpose: The heat culture areas of greenhouses have been continuously increasing. In the face of international oil price fluctuations, development of energy saving technologies is becoming essential. To save energy, auxiliary heat source and thermal insulation technologies are being developed, but they lack cost-efficiency. The present study was conducted to save energy by developing a conceptually new semi-basement type greenhouse. Methods: A semi-basement type greenhouse, was designed and constructed in the form of a three quarter greenhouse as a basic structure, which is an advantageous structure to inflow sunlight. To evaluate the performance of the developed greenhouse, a similar structured general greenhouse was installed as a control plot, and heating tests were conducted under the same crop growth conditions. Results: Although shadows appeared during the winter in the semi-basement type greenhouse due to the underground drop, the results of crop growth tests indicated that there were no differences in crop growth and development between the semi-basement type greenhouse and the control greenhouse, indicating that the shadows did not affect the crop up to the height of the crop growing point. The amount of fuel used for heating from January to March was almost the same between the two greenhouses for tests. The heating load coefficients of the experimental greenhouses were calculated as $3.1kcal/m^2{\cdot}^{\circ}C{\cdot}h$ for the semi-basement type greenhouse and $2.9kcal/m^2{\cdot}^{\circ}C{\cdot}h$ for the control greenhouse. Since the value is lower than the double layer PE (polyethylene) film greenhouse value of $3.5kcal/m^2{\cdot}^{\circ}C{\cdot}h$ from a previous study, Tthe semi-basement type greenhouse seemed to have energy saving effects. Conclusions: The semi-basement type greenhouse could be operated with the same fuel consumption as general greenhouses, even though its underground portion resulted in a larger volume, indicating positive effects on energy saving and space utilization. It was identified that the heat losses could be reduced by installing a thermal curtain of multi-layered materials for heat insulation inside the greenhouse for the cultivation of horticultural products by installing thermal curtain of multi-layered materials for heat insulation inside the greenhouse, it was identified that the heat losses could be reduced.
Purpose: Monitoring and control of environmental condition is highly important for optimum control of the conditions, especially in greenhouses and plant factories, and the condition is not uniform within the facility. Objectives of the study were to investigate variability in soil water content and to provide information useful for better irrigation control. Methods: Experiments were conducted in a strawberry-growing greenhouse (greenhouse 1) and a cherry tomato-growing greenhouse (greenhouse 2) in winter. Soil water content, electrical conductivity (EC), and temperature were measured over the entire area, at different distances from an irrigation pump, and on ridge and furrow areas. Results: When measured over the entire greenhouse area, soil water content decreased and temperature and electrical conductivity increased over time from morning to afternoon after irrigation. Water content decreased by distance from the irrigation pump up to 70 m and increased after that, and temperature showed an inverse pattern. Soil water contents on the ridge were lower than those on the furrow, and the differences were 10.2~18.4%, indicating considerable variability. The lowest EC were observed on the furrow and highest values were observed on the ridge. Soil water contents were less and temperature levels were greater at the window side than in the center locations. Conclusions: Selection of number and location of soil water content sensor would be the first step for better water content monitoring and irrigation control. Results of the study would provide basic data useful for optimum sensor location and control for underground greenhouse environment.
In this paper, a example of a development of web-based remote monitoring and control system using Java technology on TCP/IP is proposed. We implemented Client/Server socket programs using Java Socket class, and applied those to a greenhouse made from LEGO blocks and made web-based greenhouse remote monitoring and control system. Implemented System transferred states of greenhouse to client programs, and control signals from client program were transferred to Server. Greenhouse model was controlled well by the system.
Kim, D.E.;Lee, W.Y.;Kang, D.H.;Kang, I.C.;Hong, S.J.;Woo, Y.H.
Journal of Practical Agriculture & Fisheries Research
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v.18
no.1
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pp.101-112
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2016
Monitoring and control of the greenhouse environment play a decisive role in greenhouse crop production processes. The network system for greenhouse control was developed by using recent technologies of networking and wireless communications. In this paper, a remote monitoring and control system for greenhouse using a smartphone and a computer with internet has been developed. The system provides real-time remote greenhouse integrated management service which collects greenhouse environment information and controls greenhouse facilities based on sensors and equipments network. Graphical user interface for an integrated management system was designed with bases on the HMI and the experimental results showed that a sensor data and device status were collected by integrated management in real-time. Because the sensor data and device status can be displayed on a web page, transmitted using the server program to remote computer and mobile smartphone at the same time. The monitored-data can be downloaded, analyzed and saved from server program in real-time via mobile phone or internet at a remote place. Performance test results of the greenhouse control system has confirmed that all work successfully in accordance with the operating conditions. And data collections and display conditions, event actions, crops and equipments monitoring showed reliable results.
Journal of the Architectural Institute of Korea Structure & Construction
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v.34
no.10
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pp.37-44
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2018
In this study, the effects of considering hourly metabolic rate variations for predicted mean vote (PMV) control on the heating and cooling energy and greenhouse gas emission were investigated. The case adopting PMV control taking the hourly metabolic rate into account was comparatively analyzed against the conventional dry-bulb air temperature control, using a detailed simulation technique. Under the assumption that all the apartments in Korea adopt the PMV control incorporating real-time metabolic rate measurements, nationwide reductions of primary energy and greenhouse gas emission were analyzed. As a result, PMV control considering hourly metabolic rate variations is expected to reduce national primary energy by 6.2% compared to conventional dry-bulb air temperature control, corresponding to reduction of 10,342 GWh. In addition, it turned out that 6.6% of tCO2 emission can be reduced by adopting PMV control, corresponding to nationwide reduction of greenhouse gas emission by approximately 1,720,000 tCO2.
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