Проекты

Автополивочная станция

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Идея» среди работ учащихся 5−7 классов

Направление работы: Автоматизация
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1557
Предметы: Информатика, ботаника
Классы: 5 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2020 года

Актуальность

Для выращивания овощных культур в Москве и Московской области часто используют теплицы, где тратится много ручного труда для поддержания оптимальных условий для выращивания. Автоматизированная теплица для традиционно «сложных» культур позволит получать продукцию в любое время года, минимизировав при этом трудо и энергозатраты. Автоматизация может быть отработана на модели маленькой теплицы с последующим масштабированием на большую.

Цель

Облегчение труда по выращиванию теплолюбивых овощных культур с применением информационных технологий.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Корпус теплицы
  • Платформа Arduino mini
  • Макетная плата
  • Соединительные провода (комплект)
  • Датчик освещенности
  • Фитолампа
  • Цифровой датчик температуры и влажности
  • Экран
  • Реле
  • Блок питания
  • Преобразователь питания
  • Двигатель для открывания форточки
  • Трубки для подачи воды (комплект)
  • Водяная помпа

Описание

Автором работы были изучены теоретические основы выращивания растений в тепличных условиях: особенности режимов влажности, освещенности и температуры.

Далее, автором  была создана принципиальная схема автоматизированной теплицы.

На этом этапе было принято решение о том, какие датчики будут использоваться для поддержания оптимального микроклимата.

Сбор системы автоматизации теплицы производился на макетной плате. Это позволило легко менять конфигурацию схемы, оптимизируя её под потребности устройства.

Система управления теплицей была заключена в компактный ящик и выведена за пределы теплицы для безопасности. В систему входят датчики температуры, влажности.

Далее автором был написан код программы. После чего автоматизированная теплица была собрана и испытана.

В процессе сборки и испытаний была  решена проблема  размещения всей необходимой информации на дисплее. Для этого был подобран двухстрочный дисплей. Были найдены функции, позволяющие лучше использовать возможности дисплея.

Так же, остро встал вопрос по герметизации блока с электроникой от влаги.

Для решения этого вопроса было проработано два варианта: либо размещение блока управления вне теплицы; либо изготовление блока герметичным и установка его внутри.

Ввиду трудоёмкости надёжной герметизации блока, автором работы был выбран вариант с установкой блока управления вне теплицы.

При работе автоматизированной теплицы программа управления непрерывно обрабатывает показания датчика влажности и температуры. Если температура регистрируется выше заданного показателя, срабатывает мотор для открывания верхней дверцы теплицы для проветривания.

Если датчик влажности регистрирует показатель влажности ниже заданного значения – включается помпа и качает воду из резервуара, а вода поступает к растениям.

Все данные датчиков поступают на установленный дисплей для мониторинга.

Фитолампы включаются вечером для дополнительного освещения.

Результаты работы/выводы

Результатом работы стала полноценно функционирующая автоматизированная теплица.

Автор работы успешно опробовал полученную установку на зимней выгонке луковичных цветов.

Таким образом, разработанную в ходе работы установку в дальнейшем можно использовать для  школьных экспериментов по ботанике и агрономии.

 

Перспективы использования результатов работы

Для дальнейшего развития проекта могут быть поставлены следующие задачи:

  • В дальнейшем предполагается масштабирование проекта на большую дачную теплицу. При этом необходимо будет проанализировать снижение издержек и затрат при выращивании урожая огурцов в сравнении с выращиванием в открытом грунте и в неоснащенной теплице. Также анализу должна подвергнуться урожайность.
  • Опыт, полученный в ходе работы над проектом можно использовать для создания методики обучения данной технологии школьников младших классов.
    Автор проекта планирует опробовать данную методику на  братьях, учениках 3 класса, и вовлечь их в изучение программирования.
  • Для наибольшего удобства пользователя в будущем планируется использование Wi-Fi/3G модуля для дистанционного получения информации о функционировании теплицы.
  • Для использования теплицы в условиях пониженных температур планируется установка обогрева.

Мнение автора

«Работать над проектом было очень интересно: преодолевать трудности, узнавать новое, добиваться слаженной работы устройства. Участие, а тем более победа в Курчатовской конференции большая честь для меня.

Курчатовский проект – это возможность для школьников заниматься настоящей наукой»

Курчатовский проект – это возможность для школьников заниматься настоящей наукой»