Проекты

Аппаратно-программный комплекс управления теплицей «Теплица XXI века»

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Электроника и приборостроение» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Компьютерные технологии
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1409
Предметы: Информатика, Технология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Автоматизация в сельском хозяйстве позволяет в несколько раз повысить производительность труда. Новые технологии также способствуют значительному повышению уровня производства сельскохозяйственной продукции и стремительному росту качества.

Однако существующие промышленные системы недоступны для использования малым бизнесом, поэтому автор предлагает свою систему, которая позволит облегчить труд работников сельского хозяйства, а также оптимизирует процессы производства.

Цель

Создание автоматизированного энергонезависимого Open Source модуля теплицы с управлением через сеть GSM для уменьшения объёма ручного труда при выращивании сельскохозяйственных культур.
Задачи

  1. Разработать аппаратную модель устройства управления теплицей.
  2. Создать программу управления теплицей.
  3. Продемонстрировать работу модуля на макете.

Гипотеза

Разработанные аппаратные и программные средства позволят обеспечить работу теплицы в автоматическом режиме с возможностью дистанционного управления.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Электронные компоненты Arduino
  • Линейные приводы
  • Солнечная батарея
  • Материалы для создания макета теплицы
  • Компьютер
  • Лобзик
  • Шуруповёрт

Описание работы

При исследовании темы проекта автор увидел проблему в отсутствии Open Source модулей для автоматизированных систем, обеспечивающих комплексное решение следующих задач: поддержание определённых микроклиматических условий, организация полива, проветривания, освещения; исключение необходимости ежедневного обслуживания теплицы человеком. Поэтому было решено создать модель теплицы для отладки основных операций и переноса проекта в промышленную эксплуатацию.

На первом этапе была создана схема управления теплицей, определён перечень и приобретены необходимые компоненты устройства.

На втором этапе автор создал модель теплицы и модуль управления. Модуль управления теплицей построен на элементной базе, совместимой с микроконтроллером «Arduino UNO». В проекте используются датчики движения, температуры воды и воздуха, влажности почвы, данных о состоянии среды и управления исполнительными устройствами. Проект реализован в среде Arduino IDE с подключением свободно распространяемых библиотек.

На завершающем этапе была разработана и произведена отладка программного кода для правильной работы всех устройств. Система дистанционного контроля и управления теплицей с использованием модуля GSM позволяет:

  • получать пользователю информацию о состоянии сред в теплице – температуру и влажность воздуха, температуру воды, влажность почвы и другие параметры;
  • управлять исполнительными механизмами, отвечающими за полив, освещение и проветривание теплицы.

Результаты работы/выводы

В результате работы над проектом создан аппаратно-программный комплекс, позволяющий автоматизировать работу теплицы. Программное обеспечение является открытым и размещено на сайте github.com.

Перспективы использования результатов работы

Проект готов к переносу на промышленное оборудование.

Мнение автора 

«Мне было интересно принимать участие в конференции, несмотря на сложности, связанные с ограничениями в текущем году. Я планирую развиваться и участвовать в конференции в следующем году»