Study of Environmental Control System under Cover for Tropical Area

本研究利用高傳輸速率的無線Wi-Fi 模組作為短距離無線感測網路（Wireless Sensor Network,WSN），收集數據以解決傳統溫室架設感測設備佈線困難以及線路老化等問題，並建立一套熱帶地區溫網室之環控系統，對長距離達數十公里遠的溫室採用安全性高的虛擬私有網路（Virtual Private Network,VPN）來進行遠端資料收集與監看，最後藉由資料記錄器(Datalogger)儲存相關數據，將歷史資料統計進行熱環境分析，根據熱平衡方程式，由日照對溫室造成之輻射熱、換氣熱交換、壁面造成之熱傳遞、地面傳熱量、溫室內之蒸散量、以及噴霧效率等參數之測定與計算，探討本研究之熱平衡方程式之適用性。 根據本研究之熱平衡方程式分析，將針對場地之環控系統初步擬定控制策略，以尋求控制參數之最佳化。This study uses a Wi-Fi module with high speed transmission rate as a short distance Wireless Sensor Network (WSN) to collect data in order to solve the problems like the difficulties of wiring sensing equipment and wiring aging happened in traditional greenhouses. Furthermore, an environmental control system under cover for tropical area is established to record and monitor the remote data of a greenhouse tens of kilometers away by the application of high security virtual private network (VPN). At last, through analyzing the related historical data saved by a data logger, the parameters of greenhouse caused by sunshine on thermal radiation heat, convective heat transfer, cover heat transfer, floor heat transfer, evapotranspiration in greenhouse, and fogging efficiency could be calculated and estimated according to the heat balance equation. In this study, the applicability of the heat balance equation could be investigated. Based on the heat balance equation analysis of this study, environmental controlling strategies would be developed initially to seek optimization of the controlling parameters.目錄 謝誌 I 摘要 II 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2. 研究目的 2 第二章 文獻探討 3 2.1 熱帶簡易溫室之簡介 3 2.2 熱環境模式分析 4 2.3 噴霧降溫之探討 7 2.4 設施環控系統之應用 9 2.5 無線感測網路 12 2.5.1 無線感測網路之應用 12 第三章 材料與方法 15 3.1 實驗場地 15 3.2 實驗系統架構圖 16 3.3 實驗設備 17 3.3.1 通風扇 17 3.2.2 循環風扇 18 3.2.3 噴霧系統 19 3.2.4 遮陰網控制馬達 21 3.2.5 兩側捲簾控制馬達 22 3.3 感測設備 23 3.3.1 電子式溫濕度感測器 24 3.3.2 太陽日輻射感測器 26 3.3.3 風速計 27 3.4 硬體設備 28 3.4.1 無線Wi-Fi傳輸模組 29 3.4.2 橋接器 29 3.4.3 資料紀錄器 Datalogger 30 3.5 環控系統 33 3.5.1 環控系統架構 33 3.5.2 可程式邏輯控制器 PLC 36 3.5.3 人機介面 37 3.6 實驗方法 39 3.6.1 熱環境模式分析方程式 39 3.6.2 通風扇之風速實際量測與通風量計算 41 3.6.3 熱傳遞係數之測定 43 3.6.4 噴霧降溫效果測試 44 3.6.5 環控系統驗證 45 第四章 結果與討論 47 4.1 熱環境分析方程式之計算 47 4.1.1 通風扇之風速實際量測與通風量計算 47 4.1.2熱傳遞係數之測定 50 4.2 熱環境分析方程式之驗證 51 4.3 噴霧之噴頭效率計算 65 4.4 環控系統之驗證 67 第五章 結論與建議 69 5.1 結論 69 5.2 建議 70 第六章 參考文獻 7