Development of Device Measuring Real-time Air Flow in Greenhouse

This study was conducted to develop a device for measuring the air flow by space variation through monitoring program, which acquires data by each point from each environmental sensor located in the greenhouse. The distribution of environmental factors(air temperature, humidity, wind speed, etc.) in the greenhouse is arranged at 12 points according to the spatial variation and a large number of measurement points (36 points in total) on the X, Y and Z axes were selected. Considering data loss and various greenhouse conditions, a bit rate was at 125kbit/s at low speed, so that the number of sensors can be expanded to 90 within greenhouse with dimensions of 100m by 100m. Those system programmed using MATLAB and LabVIEW was conducted to measure distributions of the air flow along the greenhouse in real time. It was also visualized interpolated the spatial distribution in the greenhouse. In order to verify the accuracy of CFD modeling and to improve the accuracy, it will compare the environmental variation such as air temperature, humidity, wind speed and $CO_2$ concentration in the greenhouse.

온실 공기유동 계측 시스템 개발

작물생육의 품질 및 생산량에 중요한 영향을 미치는 온실 내 환경관리에 대한 연구는 활발히 진행되고 있다. 주로 온실 내 환경분포를 측정하는 방법으로는 한 두 지점에 대해서만 측정하여 온실 전체를 관리하는 시스템으로 이루어졌으며 기존 환경데이터 측정방식은 각각의 데이터 로거 및 센서간의 배선들로 인하여 복잡한 시스템으로 구성되었다. 본 연구에서는 온실 내 설치 된 각 환경센서들로부터 지점별 데이터를 획득하고 획득된 데이터는 모니터링 프로그램을 통하여 공기유동흐름을 측정하는 장치를 개발하였다. CAN 네트워크 통신을 통하여 환경센서들의 배선 토폴로지를 간소화 했으며 프로토콜의 견고함으로 온실 내 모니터링을 안정적으로 데이터를 수집할 수 있도록 구현되었다. 온실 내 공간의 환경요인 분포(온 습도 및 풍속 등)들을 12개 지점에 배치하고 온 습도 및 풍속의 환경 데이터는 상세히 파악할 수 있도록 X, Y, Z 축으로 다수의 측정점(총 36점)을 선정하였다. 데이터 손실 및 다양한 온실조건을 고려하여 비트레이트를 저속 125kbit/s로 구현하여 온실 내 100m 구역내에서 센서를 추가적으로 연장(총 90개)할 수 있도록 구축되었다. 온도, 습도, 일사량, 풍향, 풍속, 대기압 및 강우량 등 측정된 데이터는 LabVIEW에 연동되어 실시간으로 센서 정보 출력이 가능하도록 구현되었다. 온실 내 환경 분포는 사용자의 편의에 따라 환경분포를 수평(XZ), 수직(YZ)축으로 가시화 할 수 있으며, 보간의 범위를 원하는 값으로 설정하여 보간 할 수 있도록 구현되었다. 추후에 온실 내의 공간에 따라 온도, 습도, 풍속, $CO_2$ 등의 환경 측정 실험을 통하여 CFD 모델링과의 검증 및 비교에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.