Σύστημα αυτοματισμού LON στο θερμοκήπιο

Ένα σύστημα αυτοματισμού στο θερμοκήπιο, για να δημιουργήσει ένα θετικό οικονομικό αποτέλεσμα θα πρέπει πλην των άλλων, να εξοικονομεί όσο το δυνατόν περισσότερη ενέργεια. Τελικά η εξοικονόμηση ενέργειας με αυτά τα συστήματα πραγματοποιείται με δυο τρόπους:

1. Με τη μείωση των απωλειών ενέργειας από το χώρο του θερμοκηπίου, μέσω της εξελιγμένης ρύθμισης και
2. Με την αύξηση της παραγωγής των προϊόντων του θερμοκηπίου ανά μονάδα καταναλισκόμενης ενέργειας λόγω καλύτερου περιβάλλοντος.

Για να μπορέσει να υλοποιηθεί ο αλγόριθμος σε υπάρχον θερμοκήπιο θα πρέπει να προσδιοριστούν οι απαραίτητες συσκευές του συστήματος LON που θα συνθέσουν ολόκληρο το σύστημα που θα ελέγχει το περιβάλλον του θερμοκηπίου. Η καλύτερη επιλογή για την ανάπτυξη ξεχωριστών εφαρμογών αποτελεί το σύστημα αυτοματισμών LonWorks. Παρακάτω γίνεται μια αναφορά για τα στοιχεία που χρειάζονται απαραίτητα για την υλοποίηση του συστήματος:

• NodeBuilder 3.1/FT - 10 Development Τοοl. Είναι το αρχικό εργαλείο ανάπτυξης δικτύων, συσκευών LonWorks.
• PCLTA - 21/FT10 PCI INTEFACE. Η απαραίτητη PCI κάρτα που χρειάζεται για συνδέσει ένα δίκτυο LonWorks με έναν επιτραπέζιο ηλεκτρονικό υπολογιστή, τόσο κατά την φάση του προγραμματισμού όσο και σε διαδικασίες debugging. Επιπλέον θα είναι δυνατή η παρακολούθηση της εγκατάστασης και γενικότερα ο έλεγχος των αυτοματισμών της εγκατάστασης από τον Η/Υ.
• DO - 10 Digital Output Interface Module. Είναι μια τυποποιημένη συσκευή LonWorks η οποία ελέγχει 4 ψηφιακές εξόδους. Κάθε έξοδος εκτός από αυτόματο χειρισμό έχει την δυνατότητα μηχανικού χειρισμού καθώς και LED ελέγχου κατάστασης.
• AI - 10 Analogue Input Interface Module. Είναι μια τυποποιημένη συσκευή LonWorks η οποία ελέγχει 2 16 - bit αναλογικές εισόδους για να δέχεται τάση, ρεύμα, ή αντίσταση.
• LonWorks Temperature sensor LS - T01. Είναι ένα αισθητήριο μέτρησης εξωτερικής θερμοκρασίας το οποίο μπορεί να συνδεθεί απευθείας στο δίκτυο LON χωρίς μετάφραση από αναλογικές εισόδους.
• Nose 3 (Temp, RH, CO²). Ένας 3 σε 1 αισθητήρας θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας και CO²) στο εσωτερικό του θερμοκηπίου με δυνατότητα σύνδεσης απευθείας στο δίκτυο LON χωρίς μετάφραση από αναλογικές εισόδους.
• Αισθητήριο μέτρησης εσωτερικής φωτεινότητας για το εσωτερικό του θερμοκηπίου. Συμβατικός αισθητήρας μέτρησης εσωτερικού φωτισμού με εύρος 0 - 10000 lux.

Στην ελληνική γεωργία τα συστήματα αυτοματισμών που χρησιμοποιούνται είναι περιορισμένα και εκτελούν τα απολύτως αναγκαία. Οι μέθοδοι είναι τύπου on - off (π.χ. εάν η θερμοκρασία σε ένα χώρο αυξηθεί πάνω από 27^oC τότε άνοιξε τον εξαερισμό) κατά την καλοκαιρινή περίοδο, ενώ κατά την χειμερινή το σύστημα δροσισμού τίθεται εκτός και ενεργοποιείται το σύστημα θέρμανσης πάλι σε on - off καταστάσεις. Ακόμη και αν χρησιμοποιούνται τα παραπάνω συστήματα αυτοματισμών στις περισσότερες αν όχι σε όλες τις περιπτώσεις δρουν ανεξάρτητα μεταξύ τους, αγνοώντας πολλές φορές και άλλους παράγοντες που επηρεάζουν το μικροκλίμα. Ενώ χρειάζεται συχνά την επιτήρηση από ανθρώπινο δυναμικό. Συνεπώς δημιουργείται η ανάγκη να σχεδιαστεί ένα σύστημα για τις ελληνικές θερμοκηπιακές καλλιέργειες οπού με μικρές διαφορές στο αρχικό κόστος επένδυσης να αποφέρει την καλύτερη δυνατή καλλιέργεια από άποψη ταχύτητας αποκομιδής και ποιότητας καρπών - καλλωπιστικών φυτών με το μικρότερο δυνατό τελικό κόστος. Το σύστημα αυτό θα πρέπει να είναι αρκετά οικονομικό, πλήρως αυτόματο, να έχει μικρό κόστος συντήρησης, να αξιοποιεί ήδη υπάρχοντα συστήματα αυτοματισμών, ώστε να δίνει την δυνατότητα αναβάθμισης παλαιών εγκαταστάσεων. Θα αξιοποιεί την μέχρι σήμερα επιστημονική γνώση, παράλληλα με την εμπειρία καλλιεργητών – γεωπόνων. Όλα αυτά σε ένα καινοτόμο σύστημα αυτοματισμών ο κάθε καλλιεργητής θα έχει την δυνατότητα να ρυθμίζει τις παραμέτρους που αυτός θα θέλει να πετύχει στην εκάστοτε καλλιέργειά του.

Συνοψίζοντας, τα απολύτως απαραίτητα αισθητήρια που χρειάζονται:

• Αισθητήριο μέτρησης εσωτερικής θερμοκρασίας
• Αισθητήριο μέτρησης σχετικής υγρασίας εσωτερικού χώρου
• Αισθητήριο μέτρησης εξωτερικού περιβάλλοντος
• Αισθητήριο μέτρησης διοξειδίου του άνθρακα
• Αισθητήριο μέτρησης φωτεινότητας

Επιπλέον προαιρετικά:

• Αισθητήριο υγρασίας εδάφους
• Αισθητήριο μέτρησης pH
• Αισθητήριο υγρασίας εξωτερικού χώρου.

Η πλατφόρμα του Local Operating Network αναπτύχθηκε από την εταιρία Echelon στις αρχές τις δεκαετίας του 1990. Σκοπός της εταιρίας ήταν ο σχεδιασμός ενός μικροεπεξεργαστή, ο οποίος θα κατέχει ένα τυποποιημένο πρωτόκολλο επικοινωνιών. Η κάθε συσκευή που θα είχε αυτόν τον μικροεπεξεργαστή, θα έπρεπε να είναι ικανή να συνεργάζεται με άλλες συσκευές, ανεξαρτήτως του κατασκευαστή της, οι οποίες θα έχουν και αυτές τον ίδιο μικροεπεξεργαστή. Από το 1996, περισσότεροι από 4000 κατασκευαστές παγκοσμίως κατασκευάζουν συσκευές για δίκτυα LonWorks.

Το κυριότερο στοιχείο της τεχνολογίας αυτής είναι το πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιμοποιείται για την επικοινωνία των συσκευών. Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται αναφορά στα σημαντικότερα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας αυτής, τα οποία είναι τα δίκτυα και οι τοπολογίες αυτών που μπορούν να αναπτυχθούν, καθώς και στο πρωτόκολλο επικοινωνίας και τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά του. Επίσης παρουσιάζονται τρία σημαντικά εργαλεία για την ανάπτυξη συστημάτων αυτοματισμού βασισμένα στο πρωτόκολλο LON.

Σχετικές σελίδες

• Θερμοκήπια
• Εξαερισμός θερμοκηπίων
• Μικροκλίμα θερμοκηπίου

Βιβλιογραφία

• "Προγραμματισμός και εγκατάσταση δικτύου αυτοματισμών LonWorks σε θερμοκήπια", Πτυχιακή εργασία του Δολιανίτη Σπυρίδωνα, ΑΤΕΙ Κρήτης - Παράρτημα Χανίων, Τμήμα Ηλεκτρονικής