1. Greenfilm: Ρυθμιζόμενη Διαφανής Μόνωση για την Κάλυψη
Θερμοκηπίων μέσω της Χρήσης Δίμορφων
Νανοσωματιδιακών Σχηματισμών
Πιλοτική Καλλιέργεια σε θερμοκήπια
Νιόβη Χριστοδούλου (MSc)
Αντρέας Στυλιανού (Meng)
Πολύκαρπος Πολυκάρπου (PhD)

2. Περιεχόμενα
 Εισαγωγή
 Υλικά και Μεθόδοι
 Αποτελέσματα
 Συμπεράσματα
 Μελλοντικές συστάσεις

3. Εισαγωγή
Χρησιμότητα καλύματος θερμοκηπίου
Προστασία από καιρικές συνθήκες Αύξηση παραγωγής καλιέργειας
Ρυθμίζει το μικροκλίμα
Ρυθμίζει την κατανάλωση ενέργειας

4. Εισαγωγή
Πλαστικό
θερμοκηπίου
Ραδιομετρικές
ιδιότητες πλαστικού
Μικροκλίμα
θερμοκηπίου
Διαπερατότητα ηλιακής και επίγειας ακτινοβολίας

5. Εισαγωγή
Διαπερατότητα ηλιακής και επίγειας ακτινοβολίας

6. Εισαγωγή
Πλαστικό
θερμοκηπίου
Οπτικές ιδιότητες
πλαστικού
Μικροκλίμα
θερμοκηπίου
Διαπερατότητα ηλιακής και επίγειας ακτινοβολίας
Μικρού μήκους κύματος
ακτινοβολία
- PAR – Φωτοσυνθετική ενεργός
ακτινοβολία 
ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣΗ
- NIR – κοντινή υπέρυθρη
ακτινοβολία 
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ
- UV –υπεριώδες ακτινοβολία 
ΜΥΚΗΤΕΣ, ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ
ΠΛΑΣΤΙΚΟΥ
Μακρού μήκους κύματος
ακτινοβολία 
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

7. Εισαγωγή
Πρόβλημα
 Δεν έχει κατασκευαστεί μέχρι τώρα νάυλον που να συνδυάζει όλες
τις ευεργετικές ιδιότητες- κόστος, διαπερατότητα φωτός, μόνωση,
κατανάλωση ενέργειας.
Σκοπός του Greenfilm project
 Κατασκευή νάυλον με τις κατάλληλες ιδιότητες μέσω της χρήσης
δίμορφων νανοσωματιδιακών σχηματισμών.
Συμβολή του Ι.Γ.Ε.
 Σύγκριση Greenfilm με συμβατικό φιλμ κάτω από πραγματικές
συνθήκες σχετικά με την κατανάλωση ενέργειας, αύξηση και
ανάπτυξη καλλιέργειας, μικροκλίμα θερμοκηπίου και οικονομική
ανάλυση.

8. Υλικά και Μεθόδοι
 Ανακατασκευή συμβατικού και Greenfilm θερμοκηπίων

9. Υλικά και Μεθόδοι
 Έλεγχος μικροκλίματος θερμοκηπίου – Ηλεκτρ. Πίνακας ελέγχου
κλίματος θερμοκηπιού
Galcon

10. Υλικά και Μεθόδοι
 Έλεγχος μικροκλίματος θερμοκηπίου – Αισθητήρες θερμοκρασίας

11. Υλικά και Μεθόδοι
 Μέτρηση ακτινοβολίας

12. Υλικά και Μεθόδοι
Αναλύσεις αύξησης και ανάπτυξης
1. Φυτά δείκτες
- Ύψος φυτού
- Αριθμός φύλλων/
μεσογονατίων
διαστημάτων
- Αριθμός καρπών
- Βάρος καρπών
2. Φυτά για destructive
αναλύσεις
- Ύψος φυτού
- Αριθμός φύλλων/
μεσογονατίων
διαστημάτων
- Αριθμός καρπών
- Φρέσκο και ξηρό βάρος
φυτού/ φύλλων/
καρπών
- Φυλλική επιφάνεια
- Χλωροφύλλη α και β
3. Υπόλοιπα φυτά
- Βάρος καρπών
ΦΩΤΟΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 
Ρυθμός αύξησης των
φυτών

13. Υλικά και Μεθόδοι
Επίσης, θα αναλυθεί:
 Η αντοχή του καινούριου πλαστικού στο χρόνο
 Η κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία του θερμοκηπίου
(θέρμανση,αερισμός)
 Η οικονομική κατάσταση (input – output)

14. Σύστημα παρακολούθησης θερμοκρασίας και υγρασίας σε θερμοκήπιο
•
Κόμβοι Αισθητήρων (Sensor End-Nodes)
•
Κεντρικός σταθμός (local data concentrator)
 Δέχεται τα δεδομένα από τους κόμβους (end-node links)
 Μεταφέρει σε κεντρικό server, μέσω GPRS, για περαιτέρω επεξεργασία
 κάθε σύστημα (ανά θερμοκήπιο) θα είναι ανεξάρτητο
 επιλογές DSL, Wi-Fi κρίθηκαν ακατάλληλες
•
Η ασύρματη επικοινωνία μεταξύ sensor end-nodes (αισθητήρων) - local data concentrator βασίζεται
σε πρωτόκολλο επικοινωνίας: I EEE 802.15.4/ Zibgee (low-rate wireless personal area network)
Αρχή Λειτουργίας
14

15. Σχεδιασμός Συστήματος Παρακολούθησης
Κόμβοι Αισθητήρων (Sensor End-Nodes)
Τα Digi’s XBee ZB modules
 ZigBee wireless protocol
 low-cost, low-power wireless sensor networks
 Παρέχουν αξιοπιστία στην ανταλλαγή δεδομένων
μεταξύ remote devices
Τα Χbee σε συνδυασμό με:
 ειδική πλακέτα PCB (Xbee breakout board)
 interface board
 αισθητήρες (NTC 10kΩ thermistors)
 μπαταρίες
 άλλα ηλεκτρονικά (αντιστάσεις, καλώδια κλπ)
 Χρησιμοποιήθηκαν διάφορα είδη XBee ZB Modules
Normal low-power
XBee ZB SMA
external antenna
XBee PRO module
high-power
high distance communication
Schematic diagram of
a sensor-node with
two thermistor
circuits
15

16. Calibration Αισθητήρων Θερμοκρασίας
End nodes calibrated at CNE’s accredited labaratories





Thermistors τοποθετήθηκαν σε ειδικό μηχάνημα θερμοκρασίας (temperature source)
Ρυθμιση θερμοκρασίας μέσα στο μηχάνημα
Αναμονή 20 λεπτών για να πάρει το thermistor τη θερμοκρασία
Με πολύμετρο μετριόταν η αντίσταση του thermistor
Επανάληψη διαδικασίας για 4 θερμοκρασίες (0, 25, 30, 50 βαθμούς Κελσίου)
Source
temperature (oC)
Uncertainty
(oC)
0
31277
± 0.05
10
19872
± 0.05
25
Διαπίστευση ISO 17025
Πιστοποίηση ISO 9001
Resistance
value recorded (Ω)
10120
± 0.05
35
6700
± 0.05
Average resistor values recorded during the calibration procedure
Χρησιμοποίηση εξίσωσης του “Steinhart and Hart” για ακριβή μετατροπή μιας τιμής αντίστασης σε
αντίστοιχη της θερμοκρασίας
A = 1.1645E-03
1/T = A + Bln(R) + C(ln(R))2 + D(ln(R))3
(r,T) από πίνακα
B = 2.2356E-04
C = 1.0214E-06
D = 5.8119E-08
Με δεδομένα από αισθητήρες λύνετε η εξίσωση ως προς την
θερμοκρασία και υπολογίζεται η θερμοκρασία σε κάθε σημείο
16

17. Σχεδιασμός Συστήματος Παρακολούθησης
Data Concentrator
unique σε κάθε θερμοκήπιο
gateway λαμβάνει δεδομένα από sensor end-nodes (receives data)
δυνατότητα λήψης δεδομένων από 10 sensor end-nodes
μέσω GPRS στέλνει δεδομένα σε remote server στο ΤΕΠΑΚ (transmits data)
τροφοδοσία από το δίκτυο παροχής (240V)
 Αποφυγή απώλειας δεδομένων, GPRS απαιτεί περισσότερη ενέργεια
Αποτελείται από:
Arduino UNO microcontroller platform
Xbee shield
XBee PRO module
Gateway
Developed Interface board
GPRS Shield modems
DeadOn RTC
17
Time stamp on measurements

18. Σχεδιασμός Συστήματος Παρακολούθησης
Assembled Data Concentrator
Πλαστικό κουτί (167x107x65mm )
Κουτί με 12V power supply
18

19. Ανάπτυξη και εγκατάσταση συστήματος παρακολούθησης θερμοκρασίας
2 Θερμοκήπια
 2 κεντρικοί σταθμοί (Data Concentrator), ένας σε κάθε θερμοκήπιο
 16 sensor end-nodes, 8 σε κάθε θερμοκήπιο
 50 αισθητήρες παρακολούθησης θερμοκρασίας, 25 σε κάθε θερμοκήπιο
• 8 σημεία παρακολούθησης σε 2 φυτά (έδαφος, βάση φυτού, 1.5μ, 3.5μ)
• 9 εσωτερικά σημεία (6 στο Film, 3 θερμοκρασία αέρα στα 10cm από το Film)
• 8 εξωτερικά σημεία (6 στο Film, 2 θερμοκρασία αέρα στα 10cm από το Film)
19

20. Χρήση εξειδικευμένου θερμογραφικού εξοπλισμού
Thermal Imager Fluke Ti55 with wide angle lens
(sensitivity ≤ 0.05 °C)
 εκτίμηση των προβληματικών σημείων στα θερμοκήπια
που επιλέχθηκαν για παρακολούθηση
 σύγκριση θερμογραφικών εικόνων με δεδομένα που
μετρήθηκαν από αισθητήρες
 συμπεράσματα για γενική θερμική συμπεριφορά του
θερμοκηπίου
20

21. Εγκατάσταση εξοπλισμού παρακολούθησης θερμοκρασίας
21

22. Πρόγραμμα Καταγραφής και Επεξεργασίας Δεδομένων
Αναπτύχθηκαν τρία πακέτα προγραμμάτων:
(a)
Local sensor network software βρίσκεται στα data concentrator και συλλέγει και στέλνει τα δεδομένα στον server
(b)
Data reception software το οποίο τρέχει στον server, συλλέγει όλα τα data από τα data concentrator και τα τοποθετεί σε DataBase
(c)
Data processing and download software. Ο ερευνητής μπορεί να ενωθεί με τον server από PC και να επεξεργαστεί τα δεδομένα
A screenshot of the sensordata table with actual data from the field
Screenshot of the
data reception
application
GREENFILM T1.1 IN_plant 1
Plot
temperatures
in Excel
35.00
30.00
20.00
15.00
Φυτό
GND
10.00
1.5m
3.5m
5.00
:00
:00
:00
:00
:00
:00
:00
:00
:00
14
0
9 /2
/ 20
14
0
8 /2
/ 20
14
0
7 /2
/ 20
14
0
6 /2
/ 20
14
0
5 /2
/ 20
14
0
4 /2
/ 20
14
0
3 /2
/ 20
14
0
2 /2
/ 20
14
0
0
Dates
1 /2
/ 20
0
0 :0
01 4
3 1/
1 /2
0
0 :0
01 4
3 0/
1 /2
0
0 :0
01 4
2 9/
1 /2
0
0 :0
01 4
2 8/
1 /2
0
0 :0
01 4
2 7/
1 /2
2 6/
1 /2
01 4
0 :0
0
0
0 :0
01 4
2 5/
1 /2
0
0 :0
01 4
2 4/
1 /2
0
0 :0
0 :0
01 4
2 3/
1 /2
01 4
01 4
2 2/
1 /2
0 :0
0
0.00
2 1/
1 /2
Temperatures
25.00
Screenshot of the graphical user interface developed
for the data download and preprocessing
22

23. Αποτελέσματα
 Θερμοκρασία
- Σύγκριση θερμοκρασίας πλαστικού στο εσωτερικού του
συμβατικού και greenfilm θερμοκηπίου

24. Αποτελέσματα
 Θερμοκρασία
- Σύγκριση θερμοκρασίας αέρα στο εσωτερικού του συμβατικού και
greenfilm θερμοκηπίου

25. Αποτελέσματα
 Θερμοκρασία
- Χρήση συστήματος θέρμανσης

26. Αποτελέσματα
 Υγρασία

27. Αποτελέσματα
 Ηλιακή Ακτινοβολία

28. Αποτελέσματα
 Φωτοσυνθετική Ακτινοβολία

29. Συμπεράσματα
 Κατασκευή νάυλον με τις κατάλληλες ιδιότητες μέσω της
χρήσης δίμορφων νανοσωματιδιακών σχηματισμών
 Ανθεκτικότητα Greenfilm πλαστικού στο χρόνο
 Η διαπερατότητα του υλικού δεν είναι ακόμη η επιθυμητή με
επιπτώσεις στο μικροκλίμα του θερμοκηπίου και στην
αύξηση και ανάπτυξη της καλλιέργειας

30. Μελλοντικές συστάσεις
 Βελτιστοποίηση της σύστασης του
νάυλον μέσω της χρήσης
δίμορφων νανοσωματιδιακών
σχηματισμών 
καλύτερες οπτικές
ιδιότητες 
μεγαλύτερη
διαπερατότητα 
καλύτερη
παραγωγή + εξοικονόμηση
ενέργειας

31. Ευχαριστίες
- Στους γεωπόνους Νικολέτα Χαραλάμπους και Νικόλα Λιασίδη

32. Ευχαριστίες
- Στο προσωπικό του Πειραματικού Σταθμού Αχέλειας και
κενρικών γραφείων Λευκωσίας
- Στους εμπλεκομένους φορείς στο πρόγραμμα για την άριστη
συνεργασία
- Ιδιαίτερες ευχαριστίες στο ΙΠΕ για την χρηματοδότηση του
έργου

33. ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ
ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ!