I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   1 2 ,   No .   2 ,  N o v e m b er   201 8 ,   p p .   6 5 5 ~ 6 6 1   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 2 .i 2 . p p 655 - 6 6 1           655       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Te m p erature  Ba sed Co ntrol o f  Ve n tilatio n Sys te m   fo r O p ti m u m   Cli m a te  in  To m a t o  G reen ho use        NY  Da hla n 1 ,   A m in ud din   I dh a m   H a lid 2 ,   T   J u ha na   H a s hi m 3 ,   S Z   Sa k i m in 4   1 ,2 F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   Un iv e rsiti   T Ek n o lo g i  M A RA   (UI T M ) ,  S h a h   A la m ,   S e lan g o r,   M a lay sia   3, 4 Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   Un iv e r siti   T e n a g a   Na sio n a l,   P u traja y a   C a m p u s       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   5 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A u g   1 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   9 ,   2 0 1 8       T o m a to   h a s  b e e n   g ro w n   su c c e ss fu ll y   in   h ig h la n d s  o f   M a la y sia .   Ho w e v e r,   th e   p ro d u c ti o n   d o e s  n o t  m e e t  th e   d e m a n d   in   th e   larg e   m a rk e t  d u e   to   p ro b lem   re late d   to   c li m a te  c h a n g e   a n d   lac k   o f  s m a rt  c o n tro l  m e c h a n ism   f o r  th e   to m a to   c ro p   to   g ro w   h e a lt h il y   in   th e   m icr o   c li m a te.  T o m a to   re q u ires   o p ti m u m   tem p e r a tu re   to   e n su re   a   g o o d   q u a li ty   f ru it   p ro d u c ti o n   e sp e c ially   u n d e r   g re e n h o u se   sy ste m   e n v iro n m e n t.   T h is  p a p e r  p re se n ts  a n   o p ti m u m   c o n tro l   m e c h a n is m   f o r  v e n ti latio n   sy ste m   in   a   g r e e n h o u se   to   m in im iz e   th e   e n e rg y   c o n su m p t io n   a n d   m e e t  th e   te m p e ra tu re   re q u irem e n t  f o r  lo w lan d   to m a to .   T h e   c o n tro l  m e c h a n ism   is  t e ste d   o n   a   to m a to   g re e n h o u se   sy ste m   l o c a ted   in   Un iv e rsiti   P u tra  M a lay sia   (UP M ),   S e rd a n g .   T h e   v e n ti latio n   sy st e m   in   th e   g re e n h o u se   c o m p rise s  o f   six   e x h a u st  f a n s  a n d   tw o   a x ial  f a n s.  Re su lt s  sh o w  th a t  t h e   p r o p o se d   c o n tro l  m e c h a n ism   o n   t h e   v e n ti latio n   sy ste m   is  a b le  t o   m a in tain   t h e   d e sire d   tem p e ra tu re   f o r  lo w lan d   t o m a to   a t  lo w e r  e n e rg y   c o n su m p ti o n .   W it h   t h e   a u t o m a ti c   c o n tr o l  o f   th e   v e n ti latio n   s y ste m ,   a n   a v e ra g e   o f   6 5 . 8 %   o f   e n e rg y   c o n su m p ti o n   w a s  sa v e d   f ro m   th e   g re e n h o u se   a s  c o m p a re d   to   b a se li n e   e n e rg y   w it h o u t  th e   c o n tro l  sy ste m .   K ey w o r d s :   Gr ee n h o u s e  s y s te m   en er g y   s a v in g s   co n tr o l a lg o r ith m .   Co p y rig h t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   NY  Dah la n   Facu lt y   o f   E n g i n ee r i n g   U n i v er s iti T E k n o lo g i M AR A   ( UI T M) ,     Sh a h   A la m ,   Selan g o r ,   Ma la y s i a   E m ail:  n o f r i y en ita0 1 2 @ p p in a n g . u it m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   t h e  p ast   f e w   y ea r s ,   m o d e r n   tec h n o lo g y   h a s   e m er g ed   i n   t h e  a g r ic u lt u r e  f ield   f o r   a   p r ec is io n   ag r icu l tu r e  a n d   f o o d   s ec u r it y   s u c h   as  g r ee n h o u s e  s y s te m .   P r ec is io n   a g r icu lt u r e  co n ce n tr at es  o n   p r o v id in g   t h e   m ea n s   f o r   o b s er v i n g ,   ass e s s i n g   a n d   co n tr o lli n g   ag r ic u lt u r al   s y s te m   to   m ai n tai n   p r o d u cti o n   q u alit y   [ 1 ] .   T h e  g r ee n h o u s e  is   a  m a n m ad e  s o lu tio n   to   s u r p ass   a  s u itab le  ec o s y s te m   to   g r o w s   cr o p   r ap id ly .   Ma n y   f ar m er s   h a v e   b u ilt  g r ee n h o u s e   f o r   t h eir   p la n t  to   o v er co m e  th e   cli m ate  c h an g e  i s s u e.   A lt h o u g h   tec h n o lo g y   ad v an ce m e n ts   o f f er   i n n o v ati v e  s o lu tio n s   f o r   s p ec if ic  i s s u es,   ac h ie v i n g   o p tim a l  m an a g e m en t  o f   o v e r all  g r ee n h o u s e  i s   g en er all y   d if f ic u lt  [ 2 ] .   Gr ee n h o u s e  s tr u ctu r e  is   d esi g n ed   to   allo w   as  m u c h   as  lig h t  to   en ter   in s id e  th e   g r ee n h o u s e  ar ea   ca u s e s   t h e  g r o w i n g   e n v ir o n m en t   e x p er ien ce s   a  s ig n i f ica n t  i n f l u en ce   f r o m   a   f lu c tu at io n   cli m ate  co n d it io n s .   So lar   r a d iatio n   h as  th e  m o s t  i m p ac t   o n   g r o w in g   en v ir o n m e n t,  r esu lt in g   t h e  m aj o r   ch alle n g e  to   m ain tain in g   t h e  o p ti m u m   g r o w in g   te m p er at u r es   f o r   th e  cr o p s   [ 3 ] .     Mo s t  o f   th e   cr o p s   ar e  v er y   s e n s iti v e  to   t h e  te m p er atu r e,   h u m id it y   a n d   m o i s t u r e.   T h e  m aj o r   ch alle n g e   in   lo w la n d   cr o p   is   h o t  te m p er atu r e.   T h e  p u r p o s e  o f   u s in g   t h e  g r ee n h o u s e  in   th e  lo w lan d   i s   to   p r o tect  th e  cr o p   f r o m   h i g h   te m p er atu r e,   i n s e cts,  r ain   an d   d i s ea s e.   Fo r   a  s u s tai n a b le  a g r icu l tu r e,   t h e   cli m a te  i n s id e  th e   g r ee n h o u s e  m u s t b e   co n tr o lled   to   th e   d esire d   r eq u ir e m en t  f o r   th e   p lan t   o r   cr o p   to   g r o w th   h ea lth il y .   T h is   p ap er   p r o p o s es  a  s y s te m   w h er e  t h e  te m p er at u r e  ca n   b e  co n tr o lled   au to m atica ll y   to   ac h iev e  th e  o p ti m u m   r eq u ir e m en t f o r   to m ato   cu lti v a tio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l .  1 2 ,   No .   2 ,  No v e m b er   201 8   :    6 5 5   –   6 6 1   656   T o m ato   is   a  w o r ld w id e  i m p o r tan t  f o o d   an d   th e  m o s t  w i d ely   c u lti v ated   cr o p s   in   th e  w o r ld   [ 4 ] .   Gr ee n h o u s e   to m ato   p r o d u ctio n   h as   attr ac ted   f ar m er s   to   p r o d u ce   a  m ar k etab le  p r o d u ctio n   as  th e   d e m a n d   i s   n o w   h ig h er   t h a n   s u p p l y .   Gr e en h o u s e   to m ato   r eq u ir es  at te n tio n   o n   a  co n s is ten t   b asic  r e q u ir e m e n t.  T o m ato   ca n n o t  b e  p la n ted   an d   t h e n   le f t - o u t  f o r   f e w   d a y s   o r   w ee k   with o u t   p r o p er   o b s er v atio n   b ec au s e  t h er e  ar e  v er y   s en s iti v e  [ 5 ] .   C li m ate  i s   t h e  m o s t  i m p o r tan t   f ac to r s   w h e n   p lan ti n g   to m ato   a n d   to m a to es  ar e  w ar m   s ea s o n     cr o p   [ 6 ] .   T o m ato es   also   s en s it iv e  to   t h e  f r o s t a n d   ar e  i n to ler an t o f   v er y   lo w   te m p er at u r es [ 7 ] .   T em p er at u r e  ar e  th e  k e y   f ac to r   w h ic h   is   u s ed   to   co n tr o l  cr o p s   g r o w th   [ 8 ]   an d   f lo w er in g   [ 9 ] .   T em p er atu r e  b elo w   1 0 ℃  an d   ab o v e  3 8 ℃  m a y   af f ec t   p lan t  t is s u e  h en ce   s lo w i n g   d o w n   cr o p ’ s   p h y s io lo g ical  ac t iv i ties .   T h e  o p ti m u m   r an g e   o f   te m p er atu r e  i s   2 1 - 2 4 ℃  [ 1 0 ] .     T o m ato   p lan t  r ea cts  to   te m p e r atu r e  ch an g es  d u r in g   th e  g r o w t h   c y c le  as  s h o w n   i n   T ab le  1 .   T o m ato   p lan t  ca n   g r o w t h   w ell  at  te m p er atu r e  ab o v e  3 0 ℃  b u t  m a y   h av e  b ad   ef f ec t  o n   f r u it  s e t  [ 6 ] .   Fo r   th e  tr o p ical   lo w la n d s ,   th e  m in i m u m   te m p er atu r e  at  n ig h t  m u s t  ab o v e  2 1 ℃  to   av o id   th e  f r u it  ab o r tio n   [ 1 1 ] .   W h en   th e   te m p er atu r e  is   h ig h er   th a n   3 5 ℃,   th e  s u r f ac e  o f   p o llen   g r ai n   an d   s tig m a  m a y   d r y   o u t  an d   c au s e s   lo w er   q u alit y   o f   f r u it  s e t .   On   th e  o th er   h a n d ,   ex p o s u r e  to   h ig h   te m p er at u r e  ab o v e  4 0 ℃  ca n   d am ag e  b o th   o f   o v u les  a n d   p o llen   p r o d u ctio n   o f   to m ato   [ 1 2 ] .   T h e  o p ti m u m   r an g e  f o r   lo w la n d   to m ato   to   g r o w th   h ea lth il y   is   b et w ee n   1 8 ℃  to   3 2 ℃  [ 1 8 ] .       T ab le  1 .   R eq u ir ed   tem p er atu r e   r an g es  f o r   o p ti m u m   to m ato   p r o d u ctio n   [ 6 ]         Ven tilat io n   o f   g r ee n h o u s e  is   ab o u t  ex c h an g i n g   air   i n s id e  t h e  g r ee n h o u s e   w it h   t h e  air   ta k en   f r o m   o u ts id e  t h e  g r ee n h o u s e.   T h e  e x ch a n g e  o f   air   m a y   b e  b y   n at u r al  th at   ca u s ed   b y   w in g   p r es s u r e  o r   th er m al   o r   b y  f o r ce d   air   to   ex ch an g e  b y   m e ch an ica l  m ea n s   s u c h   as  f a n .   T h e  m ai n   r ea s o n   f o r   v e n tila ti o n   is   to   co n tr o l  h i g h   te m p er atu r e  ca u s ed   b y   s o lar   ir r ad ian ce   [ 1 3 ] .   T h e  air   in   th e  g r ee n h o u s e  m u s t  b e  m ix ed   to   p r ev en t  air   s tr atif icatio n   a n d   to   r ed u ce   tem p er at u r e  an d   al s o   to   m i n i m i s e  f u n g al  d is ea s e  in cid e n ce   b y   p r o m o ti n g   f a s ter   d r y i n g   o f   f o lia g e  [ 1 4 ] .     So m e  g r ee n h o u s e  is   v e n tila te d   b y   n at u r al  v en t  in   th e  r o o f   b u t  u s u a ll y   u n s atis f ac to r y   d u e  to   r ap i d   te m p er atu r e  f lu c tu at io n .   Nat u r al  v en tilatio n   is   t h e  co m m o n   a n d   ch ea p est  m et h o d   to   co o lin g   d o w n   te m p er atu r e   in   g r ee n h o u s e.   I t  d r iv e n   f o r ce s   is   th e  p r ess u r e  d if f er en ce s   t h a t  cr ea ted   an d   m ain tain ed   b y   win d   o r   te m p er atu r e   g r ad ien ts .   T h is   m et h o d   u s es t h er m al  g r ad ien ts ,   cr ea tin g   cir cu latio n   d u e  to   w ar m   air   r is i n g .     A d d itio n al  co o lin g   is   n ee d ed   w h e n   r eg u lar   v e n tilatio n   u n ab le  to   p r o v id e  s u f f icie n t  co o lin g   f o r   g r ee n h o u s e  [ 1 5 ] .   Ven tilatio n   f o r   g r ee n h o u s e  th at  is   1 0 0   f ee t  b elo w   ca n   b e  ac co m p l is h ed   b y   m o u n ti n g   p r ess u r e  f an s ,   w h ic h   b lo w   air   in to   t h e  g r ee n h o u s e.   Di s tr ib u ti o n   air   i n s id e  t h e  g r ee n h o u s e  i s   i m p o r tan t   b ec au s e   to   m a in ta in   cr o p   p r o d u ctio n   w h en   e v er y   p lan t  e x p er ien ce s   th e  s a m e  en v ir o n m e n tal   co n d itio n s .   T h u s ,   h o r izo n tal  air f lo w   f a n s   ar e  i n s talled   to   e n s u r e  p r o p er   air   m ix i n g   [ 3 ] .   Me d iu m   a n d   lar g e   s ize  o f   g r ee n h o u s e   n ee d   a  g o o d   v e n tila t io n   s y s te m   a n d   n at u r al  f o r ce d   s u c h   a s   w in d   i s   i n s u f f icien t.   A s   th e  s ize  o f   g r ee n h o u s e   in cr ea s e,   t h e  n ee d   f o r   v e n tila tio n   u s u al l y   i n cr ea s e s   an d   ex h au s t  f an s   ar e  n ee d ed   to   en h an ce   an d   m ain tai n   te m p er atu r e  i n   th e  g r ee n h o u s e   [ 1 6 ] .   Fan   in   t h e  en d   w all  is   t h e  m o s t  co m m o n   m et h o d   o f   f o r ce d   v en t ilatio n   s y s te m   a s   s h o w n   i n   Fig u r e  1 .   T h e  ex h a u s t  f a n   s h o u ld   b e  ab l e  to   m o v e  t h e  air   i n s id e  t h e  g r ee n h o u s e  a n d   ex c h a n g e  w i th   t h e  o u t s id e  air .   On e   air   ex ch a n g e  p er   m i n u te  s h o u l d   k ee p   8 ℃  h ig h er   th a n   o u ts id e  te m p er atu r e  [ 1 7 ] .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Temp era tu r e  B a s ed   C o n tr o l o f V en tila tio n   S ystem  fo r   Op timu m  C lima te  in   To ma to   Green h o u s e  ( N Y Da h la n )   657         Fig u r e  1 .   E n d   w all  e x h a u s t f a n   ( lef t)   an d   Sid e w all  e x h a u s t  f a n   ( r ig h t)       I n   s o m e  g r ee n h o u s e   th e   f a n s   ar e  p lace d   s id e w all   as  s h o w n   in   Fi g u r e  2 .   T h is   m et h o d   is   u s ed   w h e n   d if f er e n t  te m p er atu r e  le v els  ar e  d esire d   alo n g   t h e  g r ee n h o u s e.   T h e  m ai n   p r o b le m   f o r   t h is   m et h o d   is ;  i f   th e  f a n   s p ac in g   alo n g   th e   w all   to   f a r   ea ch   o t h er ,   a  d ea d   air   s p ac e  o cc u r s   b et w ee n   th e   f an   o n   t h e  f a n   s id e  o f   g r ee n h o u s e.   T h e  m a x i m u m   s p ac in g   f o r   s id e w all  s p ac i n g   f a n   s h o u ld   b e  2 5   f ee t o r   less   [ 1 3 ] .     T h e  o b j ec tiv e  o f   th is   r esear ch   is   to   d esig n   an   a u to m ati c  v en ti latio n   co n tr o l  s y s te m   to   ac h iev e   o p tim u m   te m p er at u r e  f o r   to m ato   cu ltiv atio n   an d   r ed u ce   en e r g y   co n s u m p tio n   i n   th e  g r ee n h o u s e.   T h e  co n tr o l  m ec h a n i s m   is   te s ted   o n   a  to m a to   g r ee n h o u s e   w h ich   h as a   to t al  ar ea   o f   1 0 0   x   2 0   m 2   lo ca ted   in   U n i v er s iti P u tr a  Ma la y s ia  ( UP M) ,   Ser d an g .   T h e  g r ee n h o u s e  h a s   a  h eig h t  o f   1 4   f ee t  f r o m   ce ili n g   to   b o tto m ,   2 0   f ee t  w id e  an d   1 0 0   f ee t  len g t h   a n d   co v er ed   u s in g   p o l y e th y le n e  p last ic.   T h e  v e n tilatio n   s y s te m   i n   t h e  g r e en h o u s e  co m p r is es   o f   s i x   e x h a u s t f a n s   an d   t w o   a x ial  f a n s .   T e m p er atu r e  s en s o r   ( DHT 2 2 )   is   in s talled   i n   t h e  g r e en h o u s e  to   m ea s u r e   th e  te m p er at u r e  in s id e  t h e  g r ee n h o u s e.   Data   f r o m   t h e  s e n s o r s   ar e  s en t  to   A r d u i n o   an d   th e  A r d u in o   w ill   co n tr o l th e  f a n s   o p er atio n   u s in g   r ela y s   ac co r d in g   to   t h e  te m p er atu r e  in   th e   g r ee n h o u s e.   A  s et  o f   co d in g   f o r   th e   co n tr o l  m ec h a n i s m   ar e  w r i tten   a n d   p r o g r am m ed   i n   t h e  A r d u i n o .   Fin al l y ,   te m p e r atu r e  an d   en er g y   co n s u m p tio n   in   t h e  g r ee n h o u s e  ar e  an al y s ed .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h e  m eth o d o lo g y   i n   th is   s tu d y   co m p r is es   o f   t h r ee   m ain   co m p o n e n t s   i.e .   1 )   o v er all  s y s te m   b lo ck   d iag r a m ,   2 )   v en t ilatio n   co n tr o l a lg o r ith m   an d   3 )   h ar d w ar e  i m p le m en ta tio n .     2 . 1 .   Sy s t e m   B lo c k   Dia g ra m   Fig u r e  2   s h o w s   t h e  b lo ck   d iag r a m   o f   th e   v e n tila tio n   co n tr o l  s y s te m   in   t h e  g r ee n h o u s e.   T h e  s y s te m   co m p r is e s   o f   te m p er atu r e  s e n s o r s ,   ex h a u s t  f an s ,   a x ial  f a n s ,   A r d u i n o   m icr o co n tr o ller ,   r ea l  ti m e   clo ck ,   SD  ca r d   m o d u le  an d   r ela y   m o d u le.   T h e  s y s te m   d e v elo p m e n t  is   d iv id ed   in to   s o f t w ar e  an d   h ar d w ar e  p ar ts .   T h e  s o f t w ar e  p ar t i n v o lv ed   t h e  d ev elo p m e n t o f   p r o g r a m m i n g   f o r   th e  m icr o co n tr o ller .   Me a n w h il e  f o r   t h e  h ar d w ar e   p ar t  co n s is ted   o f   th e  in ter f a cin g   m icr o co n tr o ller   an d   th e   v en tilatio n   s y s te m .   T h is   p r o j ec t  d ev elo p s   an   o p tim u m   al g o r ith m   to   co n tr o l  th e  te m p er at u r e  in s id e  th e  g r ee n h o u s e  u s i n g   v e n tilatio n   s y s te m   at  lo w   e n er g y   u s e.           Fig u r e  2 .   S y s te m   B lo ck   Dia g r a m       I n   th i s   s y s te m ,   t h e  s e n s o r s   s e n s e  t h e  ch a n g e  in   te m p er atu r e  an d   s en d   to   A r d u i n o .   A r d u i n o   ac ts   a s   m icr o co n tr o ller   r ea d s   t h is   f o r m   i n f o r m atio n   f r o m   i ts   d ata   p o r t  p er f o r m s   t h e  r eq u ir ed   co n d itio n   to   co n tr o l  th e   f an s .   T h e  co n tr o l  co n d itio n s   o f   t h e  f a n s   ar e  d is p la y ed   t h r o u g h   th e  L C D  i n s ta lled   at  t h e  Ar d u in o   an d   s av ed   i n   s ec u r e  d ig ita l c ar d   ( SD c ar d ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l .  1 2 ,   No .   2 ,  No v e m b er   201 8   :    6 5 5   –   6 6 1   658   2 . 2 .   Vent ila t io n Co ntr o l A lg o rit hm   Fig u r e  3   s h o w s   t h e  f lo w c h ar t   o f   th e  co n tr o l  alg o r ith m .   T h e  s y s te m   w il l  f ir s t  r ec ei v e  tem p er at u r e   s ig n al  f r o m   t h r ee   DHT 2 2   s en s o r s   lo ca ted   in   th r ee   d if f er en t  zo n es  in   th e  g r ee n h o u s e  i.e .   lef t  en d ,   m id d le  an d   r ig h t   en d .   T h e  s ig n al   w ill   b e  in ter p r eted   an d   p r o ce s s ed   b y   th e  A r d u in o   w h ic h   p er f o r m s   as  m icr o co n tr o ller .   T h e  s ig n al  w ill  b ec o m e  co m m an d   to   co n tr o l  th e  ex h au s t  f an s   an d   ax ia l  f a n s .   T h e  L C D  w il l  d i s p la y   th e  t h r ee   te m p er atu r e  zo n es  a s   T em p   1 ,   T em p   2   an d   T em p   3 .   Av er ag e  te m p er atu r e  in s id e  th e  g r ee n h o u s e  i s   ca lcu lated   f r o m   t h e  th r ee   te m p er at u r e  r ea d in g s .   I f   o n e  o f   th e  DHT 2 2   s en s o r s   d o   n o t  g et  th e  r ea d in g ,   t h e  av er ag e   te m p er atu r e  w ill  n o t b e  d is p lay ed   i n   L C D  an d   th e  co n tr o ller   w il l set to   th e  p r ev io u s   co n d it i o n .   T h r ee   c o n d itio n s   ar e  s et  to   c o n tr o l  th e  d esig n   co n tr o ller   a s   s u m m ar ized   in   T ab le   2 .   Fo r   th e  f ir s t   co n d itio n ,   w h e n   t h e  av er ag e  t e m p er atu r e  is   b elo w   2 5 ℃  all  th e  f a n s   ar e  s et  to   t u r n   OF F  b y   th e  r ela y .   Seco n d   co n d itio n   is   w h e n   th e  a v er ag e  te m p er atu r e  is   b et w ee n   2 5 ℃  an d   3 3 ℃,   o n ly   th e  e x h a u s t  f a n s   ar e  tu r n   ON.   T h ir d   co n d itio n   is   w h en   t h e  av er ag e  te m p er at u r e  is   h ig h er   th an   3 3 ℃,   all  th e  f an s   ( ex h a u s t  an d   ax ial  f a n s )   ar e   tu r n   ON.   T h e  L C D  w ill d i s p lay   t h e  a v er ag e  te m p er atu r e  a n d   th e  f a n s   co n d itio n .   T h e  av er a g e  te m p er at u r e  d ata   is   r ec o r d ed   in   th e  SD c ar d .         Fig u r e  3 .   Flo w c h ar t f o r   th e  co n tr o l a lg o r ith m       T ab le  2 .   C o n tr o l m ec h a n is m   f o r   g r ee n h o u s e  te m p er at u r e  co n d itio n s   Co n d i t i o n   T e mp e r a t u r e   C o n t r o l   M e c h a n i s m   1   <   2 5 ℃   a l l   f a n s a r e   t u r n   O F F   2   2 5 ℃   a n d   3 3 ℃   e x h a u st   f a n s a r e   t u r n   O N ,   a x i a l   f a n s  a r e   t u r n   O F F   3   > 3 3 ℃   a l l   f a n s a r e   t u r n   O N       2 . 3 .   H a rdw a re   I m ple m e nta t io n   T h e  h ar d w ar e  o f   t h is   p r o j ec t  h as  b ee n   d ev elo p ed   at  Un i v er s i ti  P u tr a  Ma la y s ia  ( UP M) ,   Ser d an g .   T h e   v en t ilatio n   s y s te m   co n s i s ts   o f   ax ial  an d   e x h a u s t  f a n   w h er e  t h eir   s p ec if ica tio n s   ar e  s h o w n   i n   T ab le  3 .   Fig u r e  4   s h o w s   t h e  a x ial  an d   ex h a u s t  f a n   ar r an g e m e n t i n   th e  g r ee n h o u s e.       T ab le  3 .   Ven tilatio n   d ev ice s   s p ec if icatio n s   V e n t i l a t i o n   No   S i z e   ( k W )   M o d e l   A x i a l   F a n   2   4 0 0   W   M S A 4 0 0 F q   Ex h a u st   F a n   4   6 0   W   K D K   1 2   i n c h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Temp era tu r e  B a s ed   C o n tr o l o f V en tila tio n   S ystem  fo r   Op timu m  C lima te  in   To ma to   Green h o u s e  ( N Y Da h la n )   659       Fig u r e  4 .   Ax ial  f an   ( le f t)   an d   e x h a u s t f a n   ( r ig h t)   ar r an g e m e n t   in   th e  g r ee n h o u s e       Fig u r e  5   s h o w s   th e  co n tr o l  p an el  f o r   co n tr o lli n g   p ar a m e ter s   in   t h e  g r ee n h o u s e.   T h er e  ar e  t w o   co n tr o ls   s w itc h es  f o r   v e n tilati o n   s y s te m ;  1 )   th e  ex h au s t  f a n s   w h ich   ar e  co n tr o lled   at  Fan - 1   s w itc h   an d   2 )   ax ial   f an   w h ic h   ar e  co n tr o lled   at  Fan - 2   s w itc h .           Fig u r e  5 .   C o n tr o l P an el  lo ca ted   in s id e  th e  g r ee n h o u s e       3.   RE SU L T S AN D  AN AL Y SI S   Fig u r e  6   ( lef t)   s h o w s   t h e  i n tr o d u ctio n   i n ter f ac e  o f   t h e  v en tilatio n   co n tr o llin g   s y s te m   o n   th e  L C D   attac h ed   w it h   m o n ito r in g   a n d   co n tr o llin g   d ev ice  i n s tal le d   in   t h e  g r ee n h o u s e.   T h e  L C D  d is p la y s   th e   in tr o d u ctio n   te x t  ―Fan   C o n tr o llin g   S y s te m ‖,   ac t u al  d ate  an d   ti m e  th at  p r o g r a m m ed   in   th e  r ea l  ti m e  clo ck   ( R T C 1 3 0 2 ) .   On   th e  o th er   h an d ,   Fig u r e  6   ( r ig h t)   s h o w s   t h e  te m p er atu r e  r ea d in g   at  a  p ar ticu lar   ti m e  f o r   th e   th r ee   zo n e s   f r o m   ea ch   DHT 2 2   s en s o r s .   T h e  r ea d i n g   in d i ca tes  t h at  te m p er at u r e  at  zo n e  1   i.e .   T em p   1   is   3 8 . 8 ℃,   zo n e  2   i . e.   T em p   2   is   4 0 . 2 0 ℃  an d   zo n e  3   i . e.   T em p   3   is   3 7 . 4 0 ℃.   Fig u r e  7   ( lef t)   s h o w s   th e  co n d itio n   s tat u s   o f   t h e  f a n s .   Fo r   ex a m p le,   in   th e  f ig u r e,   th e  L C D  s h o w s   t h e   av er ag e  te m p er at u r e  f r o m   t h e  th r ee   zo n e s   i s   3 1 o C .   W h e n   t h e  av er ag e   te m p er at u r e  i s   b et wee n   2 5 ℃  a n d   3 3 ℃,   th e  co n tr o l  s y s te m   s et  a ll  t h e  ex h a u s t   f an s   to   t u r n   ON   co n d itio n   a n d   t h e  a x ial  f a n s   to   OF F  co n d itio n .   O n   t h e   o th er   h a n d ,   w h en   th e   av er a g e  te m p er atu r e  i n   th e   g r ee n h o u s e   is   h i g h er   th a n   3 3 ℃  i.e .   3 8 ℃  as  s h o w n   i n   Fi g u r e   7   ( r ig h t) ,   all  th e  f an s   i.e .   ex h a u s t,  a n d   ax ial  ar e  tu r n ed   o n .     Fig u r e  8   ( lef t)   s h o w s   th a t  t h e  av er ag e  te m p er atu r e  i s   s a v ed   i n   t h e  SD  ca r d .   ― S u cc es s f u ll y   R ec o r d ed ‖   w il l  b e  d is p la y ed   if   th e  d ata  is   s u cc es s f u l  s av ed .   I n   Fig u r e  8   ( r ig h t) ,   t h e  L C D  d is p la y s   ―n a n ‖  v al u e  f r o m   zo n e   3   w h e n   t h er e  is   er r o r   in   r ea d in g   th e  te m p er atu r e  f r o m   t h e  s e n s o r .     E n er g y   a n d   te m p er at u r e  d ata  w er e  co llected   f r o m   th e  g r ee n h o u s e   o n   t w o   co n s ec u ti v e  d a y s   o n   2 1 s t  an d   2 2 n d   Ma y   2 0 1 8 .   Fig u r e  9   s h o w s   th e  p lo t o f   te m p er atu r e  r ea d in g   i n s id e  a n d   o u ts id e  t h e  g r ee n h o u s e  f o r   th e   t w o   d a y s .   I t  is   o b s er v ed   th a t  a t  9 . 0 0   am   to   3 . 0 0   p m   th e  i n s id e  te m p er atu r e  is   h i g h er   t h a n   o u ts id e  te m p er atu r e.   T h e  p ea k   te m p er at u r e  w a s   b e t w ee n   1 1 a m   to   1 . 0 0   p m   f o r   t h e  t w o   d a y s .   T h e  h i g h est   te m p er atu r e  in s id e  t h e   g r ee n h o u s e  o n   t h e  2 1 s t   Ma y   2 0 1 8   w as   3 9 . 1 3 ℃  w h ile   t h e  lo w e s t   te m p er at u r e  w a s   2 5 . 0 3 ℃.   On   t h e   o th er   h an d ,   t h e  h i g h est  te m p er at u r e  in s id e  t h e  g r ee n h o u s e  o n   t h e   2 2 n d   Ma y   2 0 1 8   w a s   3 8 . 9 7 ℃  w h ile  th e  lo w e s t   te m p er atu r e  w as 2 4 . 7 3 ℃.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l .  1 2 ,   No .   2 ,  No v e m b er   201 8   :    6 5 5   –   6 6 1   660       Fig u r e  6 .   I n tr o d u ctio n   in ter f ac e  ( lef t)   an d   te m p er at u r e  r ea d in g s   f o r   th r ee   zo n es ( r ig h t)           Fig u r e  7 .   Fan   s tat u s   w h e n   th e  av er ag e  te m p er atu r e  b et w ee n   2 5 ℃  an d   3 3 ℃  ( lef t)   an d   te m p er atu r e  is   h i g h er   th an   3 3 ℃  ( r ig h t)           Fig u r e  8 .   Av er ag e  te m p er at u r e   is   s av ed   i n   SD c ar d   ( lef t)   an d   er r o r   tem p er atu r e  r ea d in g   ( r i g h t)       Fr o m   th e  d ata  an al y s i s ,   th e  c o n tr o l  v en ti latio n   s y s te m   ca n   p r o v id e  th e  d esire d   tem p er atu r e  f o r   th e   to m ato .   A lt h o u g h   t h e  te m p er a tu r e  i n s id e  th e   g r ee n h o u s e   is   h ig h er   th a n   th e   o u t s id e  te m p er atu r e  d u r i n g   t h e  h o t   ti m e,   t h e  te m p er at u r e  s ti ll  ca n   b e  m a in ta in ed   b elo w   th e  m a x   4 0 ℃  as  r eq u ir ed   b y   to m ato   p r o d u ctio n .   B ef o r e  th e  v e n tilatio n   s y s te m   w a s   in s talled   in   th e  g r ee n h o u s e,   th e  m ax   te m p er atu r e  r ec o r d ed   in   th e  g r ee n h o u s e  w a s   6 0 ℃.           Fig u r e  9 .   P lo t o f   tem p er atu r e  i n s id e  an d   o u t s id e  o f   t h e  g r ee n h o u s e  o n   2 1   Ma y   2 0 1 8   ( lef t)   an d   2 2   Ma y   2 0 1 8   ( r ig h t)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Temp era tu r e  B a s ed   C o n tr o l o f V en tila tio n   S ystem  fo r   Op timu m  C lima te  in   To ma to   Green h o u s e  ( N Y Da h la n )   661       Fig u r e  1 0 .   Gr ap h   o f   en er g y   co n s u m p t io n   i n   th e  g r ee n h o u s e  o n   2 1   an d   2 2   Ma y       4.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   p r esen ts   an   au to m a tic  s y s te m   to   co n tr o l  te m p er at u r e  in   a  g r ee n h o u s e  lo ca ted   at  Un i v er s iti   P u tr a  Ma la y s ia.   T h e  v e n tila ti o n   s y s te m   i n   th e  g r ee n h o u s e  co m p r is e s   o f   s ix   e x h au s t  f an s   an d   t w o   a x ial  f an s .   T h r ee   co n d itio n s   ar e  s et  to   co n tr o l th e  d esi g n   co n tr o ller .   Fo r   th e  f ir s t c o n d itio n ,   w h e n   th e  a v er ag e  te m p er a tu r e   is   b elo w   2 5 ℃  all  th e  f a n s   ar e  s et  to   tu r n   O FF   b y   t h e  r ela y .   S ec o n d   co n d itio n   is   w h en   t h e  a v er ag e  te m p er atu r e   is   b et w ee n   2 5 ℃  an d   3 3 ℃,   o n l y   th e  e x h a u s t  f a n s   ar e  s et  t o   tu r n   ON  a n d   th e  a x ial  f a n   ar e  s et  to   tu r n   OF F.  T h ir d   co n d itio n   is   w h en   t h e  av er ag e  te m p er at u r e  is   h ig h er   th an   3 3 ℃,   all  th e  f an s   ( ex h a u s t  an d   ax ial  f a n s )   ar e   s et  to   t u r n   ON.   Usi n g   t h i s   co n tr o l  alg o r ith m ,   th e   te m p er at u r e  in s id e  t h e  g r ee n h o u s e  w a s   a b le  to   b e  co n tr o lled   to   ac h iev e  t h e  te m p er atu r e  r e q u ir ed   f o r   to m ato   g r o w t h .   T h e  p r o p o s ed   v en til a tio n   co n tr o l  s y s te m   ef f ec ti v el y   p r o v id es a   p r o p er   clim ate  f o r   g r ee n h o u s e  p r o d u ctio n   o f   to m ato   in   lo w la n d .     Fro m   th e  r esu lts ,   w it h   th e  a u to m at ic  v e n tilatio n   s y s te m   t h e  en er g y   u s ag e  co u ld   b e  s av ed   w it h   av er ag e   o f   6 5 . 8 %  a s   co m p ar e  to   t h e  b aseli n e   en er g y   w it h o u t   th e   co n tr o l  s y s te m .   W it h   a   g o o d   au to m ati c   s y s te m   n o t  o n l y ,   t h e  r eq u ir ed   te m p er atu r e  i n s id e  t h e  g r ee n h o u s e  ca n   b e  ac h ie v ed   b u t  t h e  en er g y   also   ca n   b e  m i n i m ized .       ACK NO WL E D G E M E NT   W e  w o u ld   li k e  to   th a n k   Un iv e r s iti  T en ag a  Nasio n al  ( UNI T E N)   w h o   h as  s p o n s o r ed   th i s   p ap er   u n d er   UNI T E N  Mu lti T r ac k   I n ce n ti v e  u n d er   th e  B OL D2 0 2 5   in itiativ e.       RE F E R E NC E S   [1 ] .   M .   M a n c u so ,   V .   A p ril e ,   V .   Ra g u sa ,   a n d   V .   P ian a z z e .   ― A  W ir e les s   S e n so rs  Ne t w o rk   f o r  M o n it o ri n g   En v iro n m e n tal  V a riab les   i n   a   T o m a to   G r e e n h o u s e ‖ .   IEE E  In t .   W o rk .   F a c t.   Co mm u n ica ti o n .   S y st .  -   W F CS ,   p p .   1 0 7 – 1 1 0 ,   2 0 1 1 .   [2 ] .   R.   A .   L i,   X .   S h a ,   a n d   K.  L in .   ― S m a rt  g r e e n h o u se :  A   re a l - ti m e   m o b il e   in telli g e n t  m o n it o ri n g   sy ste m   b a s e d   o n   W S N‖ .   IW CM C  2 0 1 4   -   1 0 th   In t .   W ire les s.  Co mm u n ica ti o n .   M o b .   Co mp u ter .   C o n f . ,   p p .   1 1 5 2 – 1 1 5 6 ,   2 0 1 4 .   [3 ] .   A   J.  Bo th ,   ― G re e n h o u se   T e m p e ra t u re   M a n a g e m e n t, ‖   Gr e e n h o u se .   E n e rg y   Co st R e d u c ti o n .   S tr a teg y . ,   p p .   1 – 4 ,   2 0 0 8 .   [4 ] .   G .   T .   H y d ro p o n ica ll y ,   P .   On e ,   M .   Je n se n ,   U.  S tate s,  R.   E.   T ib e riu s,  a n d   E.   M .   Emm e rt.   ― G ro w in g   h y d ro p o n i c   to m a to e s‖ .   1 9 4 8 .   [5 ] .   D.  Ru tl e d g e .   ― Co m m e rc ial  G re e n h o u se   T o m a to   P ro d u c ti o n ‖ .   U n iv .   T e n n e ss e e ,   n o .   P B  1 6 0 9 ,   2 0 1 4 .   [6 ] .   S tark e   Ay re s.  T o ma to   Pr o d u c ti o n   Gu id e li n e .   M e m b .   P len n e g y   G r. ,   p p .   1 – 1 1 ,   2 0 1 4 .   [7 ] .   De p a rtme n t  o f   A g ricu lt u re   F o re stry   a n d   F ish e ries .   ― P r o d u c ti o n   g u id e li n e s  f o r  T o m a to ‖ .   Pro d .   Gu id e l . ,   p p .   1 – 1 3 ,   2 0 1 2 .   [8 ] .   S .   A l y o u sif .   ― In telli g e n t  T e m p e ra tu re   Co n tr o l  S y ste m   a t  G re e n h o u se ‖ .   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f  Co m p u ter   Ap p li c a ti o n s .   Vo l.   1 2 ,   n o .   9 ,   p p .   1 8 1 1 – 1 8 1 4 ,   2 0 1 7 .   [9 ] .   o f   a n d   T .   H.  E.   I n d u stry .   ― G re e n h o u se   T o m a to   P r o d u c ti o n ‖ .   p p .   2 5 7 – 3 0 4 ,   2 0 0 5 .   [1 0 ] .   H.  C.   P ra c ti c e s.  ― Hig h - tec h   Cu lt i v a ti o n   P ra c ti c e s‖ .   [1 1 ] .   E.   USA ID,  W UR,  ― Cu lt iv a ti o n   o f   T o m a to ‖ ,   v o l.   3 1 ,   n o .   8 .   2 0 1 7 .   [1 2 ] .   S .   Nic o la,  G .   T ib a ld i,   a n d   E .   F o n tan a .   ― T o m a to   p ro d u c ti o n   sy st e m s  a n d   th e ir  a p p li c a ti o n   t o   th e   tro p ics ‖ .   Act a   Ho rtic .   v o l.   8 2 1 ,   n o .   A u g u st 2 0 1 5 ,   p p .   2 7 – 3 3 ,   2 0 0 9 .   [1 3 ] .   H.  A .   Ja c k so n   a n d   D.   E.   Da rb y .   Gre e n h o u se   v e n ti lati o n .   Ca n a d a   Pl a n   S e rv . ,   v o l.   M - 6 7 0 4 ,   n o .   M - 6 7 0 4 ,   1 9 8 0 .   [1 4 ] .   S .   S a n f o rd .   ― Re d u c in g   g re e n h o u s e   e n e rg y   c o n su m p ti o n — A n   o v e rv iew ‖ .   En e rg y   Ef fi c ien c y .   Gr e e n h o u se s ,   p p .   1 – 1 6 ,   2 0 1 1 .   [1 5 ] .   H.  L i  a n d   S .   W a n g .   ― Tec h n o lo g y   a n d   S tu d ies   f o r  G r e e n h o u se   Co o li n g ‖ .   W o rld   J .   En g .   T e c h n o l .   v o l.   3 ,   n o .   3 ,   p p .   73 – 7 7 ,   2 0 1 5 .   [1 6 ] .   M .   Ka rlsso n ,   ― Co n t ro ll i n g   th e   g re e n h o u se   e n v iro n m e n t, ‖   Un iv .   A las k a ,   p p .   1 – 1 8 ,   2 0 1 4 .   [1 7 ] .   W o rle y ,   ― G REE NH OU S ES   He a ti n g ,   Co o li n g   a n d   V e n ti lat io n , ‖   2 0 1 1 .   [1 8 ] .   Im p ro n ,   ― A   G re e n h o u se   Cro p   P r o d u c ti o n   S y ste m   f o r  T ro p ica l  L o w l a n d   Co n d it io n s,‖ p .   1 1 7 ,   2 0 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.