Mittausverkon pilotointi kasvihuoneessa

Transkriptio

1 Mittausverkon pilotointi kasvihuoneessa Lepolan Puutarha Oy pilotoi TTY:llä kehitettyä automaattista langatonta sensoriverkkoa Turussa 3 viikon ajan Puutarha koostuu kokonaisuudessaan 2.5 hehtaarista kasvihuoneita 6 hehtaarin maa-alueella. Kasvihuoneiden koko on m 2. Pilotissa mitattiin lämpötilan ja kosteuden jakautumista kasvien mikroilmastossa sekä maankosteutta. Tavoitteena oli mittaustiedon käyttäminen ilmanvaihdon ja lämmityksen optimointiin ja siten kasvien sadon ja laadun parantaminen. Pilotti koostui 28 langattomasta (2.4GHz) mittausasemasta ja 2 Ethernet-gatewaylaitetteesta. Kasvihuoneen olosuhdemittaus Sadon ja laadun maksimoimiseksi kasvien mikroilmaston lämpötila ja kosteus pidetään koneellisesti tasaisena ja optimaalisella tasolla. Nykyisin kasvihuoneiden säätöautomatiikka mittaa ilmankosteutta ja lämpötilaa kasvihuoneen keskellä kasvien yläpuolella sijaitsevasta mittauspisteestä. Mittapisteitä on yksi jokaista m 2 kasvihuonetta kohti. Kasvien mikroilmaston olosuhdemittauksia ja siten kasvien satoa ja laatua voisi parantaa mittaamalla lämpötilan ja kosteuden jakautumisesta useilla antureilla koko kasvihuoneessa kasvien tasolla niiden mikroilmastossa. 1

2 Pilotin toteutus Pilotin tavoitteena oli mitata kasvihuoneen lämpötilan ja ilmankosteuden jakautumista kasvihuoneessa helppokäyttöisellä ja nopeasti asennettavalla langattomalla mittausverkolla. Pilotissa testattiin myös yksittäistä maankosteusanturia. Pilotissa mittauslaitteet asennettiin kolmeen rakennukseen seuraavasti: - Kasvihuone 1: 7 kpl lämpötilan mittauspisteitä - Kasvihuone 2: 9 kpl lämpötilan ja kosteuden mittauspisteitä - Kylmävarasto: 9 lämpötilan, ilmankosteuden ja maankosteuden mittaus Lisäksi 3 mittausasemaa oli sijoitettu rakennusten ja Ethernet-gateway -laitteiden välille reitittämään mittaustietoa. Mittausasemien sijainti karttapohjalla web-selaimella avatussa PCkäyttöliittymässä on esitetty kuvassa 1. Mittausasemien asentaminen tapahtui nopeasti noin tunnissa ilman tarvetta asetusten säädölle. Aasemat asennettiin rakennus kerrallaan, jonka jälkeen toiminta varmistettiin käyttöliittymältä. Hankaliin paikkoihin, kuten paksujen seinien läheisyyteen lisättiin mittausasemia vahvistamaan verkotusta. Mukana asennuksessa oli Lepolan Puutarha Oy:n toimitusjohtaja Tomi Suominen, joka kertoo asennuksesta seuraavaa: Asennus oli todella helppoa ja nopeaa, koska asemat eivät tarvitse johtoja. Asemat vaan vietiin paikoilleen ja ne alkoivat toimimaan välittömästi. Kylmävarasto Ovi Kasvihuone 2 Lasiseinä Ovi Kasvihuone 1 Kuva 1. Näkymä PC-käyttöliittymästä, joka esittää mittausasemien paikat, ja uusimmat mittausarvot, sekä kertoo verkon toimivan normaalisti. 2

3 Käyttökokemukset Mittausverkon pilottijakso oli kolme viikkoa. Tomi Suominen kertoo: Mittausverkko toimi luotettavasti. Mittaustieto oli helposti saatavissa käyttöliittymältä ja tiedon esittäminen kuvaajina oli selkeää. Asemien mittaustarkkuus oli riittävän hyvä. Lämpötilaero kalibroidun kiinteän anturin ja sen lähellä olevien langattomien asemien välillä oli C. Mittausverkolla saatiin haluttu tieto lämpötilan ja ilmankosteuden jakautumisesta kasvihuoneessa. Pilotin aikana havaittiin, että lämpötila ei jakaudu tarpeeksi tasaisesti ja kasvihuoneen ulko-oven puoleinen kulma on liian kylmä. Mittausten perusteella kasvihuoneessa säädettiin ilman puhallusta ja parannettiin ulko-oven lämmöneristystä. Mittautusten perusteella tehtyjen toimenpiteiden vaikutuksen lämmön jakautumiseen kasvihuoneessa näkee kuvissa 2 ja 3, jotka esittävät kasvihuoneen 1 lämpötilan jakautumisen 60 tunnin aikana pilotin alussa ja lopussa. Kuva 2. Lämpötilan jakautuminen kasvihuoneessa ennen puhalluksen säätöä ja lämmöneristystä. Lämpötilaerot antureiden välillä ovat yleisesti noin 2 C, ja lisäksi yksi anturi ilmoittaa muista selvästi alhaisempaa lämpötilaa. 3

4 Kuva 3. Lämpötilan jakautuminen kasvihuoneessa puhalluksen säädön ja lämmöneristyksen jälkeen. Lämpötilaerot ovat kaventuneet ja ovat tyypillisesti alle 1 C. Lämmön jakautuminen pilotin alussa (kuva 2) paljastaa että lämpötilaerot antureiden välillä ovat yleisesti noin 2 C. Lisäksi yksi anturi näyttää muista selvästi alhaisempaa lämpötilaa. Kuva 3 osoittaa, että mittausjakson loppupuolella säädön ja lämmöneristyksen jälkeen että lämpötilaerot ovat kaventuneet huomattavasti ollen tyypillisesti alle 1 C. Arvioidut hyödyt Mittausverkolla saatavalla tarkalla mittaustiedolla suoraan kasvien mikroilmastosta voidaan parantaa kasvien satoa ja laatua. Tomi Suominen arvio, että lämpötilan ja ilmankosteuden optimaalisella hallinnalla voidaan saavuttaa maksimissaan jopa 10% parannus satoon. Puhutaan siis vuositasolla suurista summista. Tästä noin puolet tulisi mittaustekniikan ja puolet ilmastointitekniikan parantamisesta. Tiettyjen kasvien osalta huomattava parannus saadaan jo lyhytkestoisella mittauksella, jossa olemassa olevaa säätöautomatiikkaa säädetään ja parannetaan esimerkiksi parin viikon aikana mittausverkon avulla. Tiettyjen herkkien kasvien, kuten gerberoiden osalta, mittausverkon jatkuva käyttö toisi parhaan tuloksen, arvioi Tomi Suominen. Käyttökokemuksemme ovat olleet hyvin positiiviset ja voimme suositella mittausverkkoa muillekin puutarhayrittäjille, summaa Tomi. 4

5 Lisätietoja Tomi Suominen Lepolan Puutarha Oy Mikko Kohvakka Prof. Marko Hännikäinen Prof. Timo D. Hämäläinen Tampereen teknillinen yliopisto, Mittausverkosta lisätietoja on saatavana osoitteessa: 5