Проекты

IoT-control of the indoor plants and their watering / IoT-контроль и полив комнатных растений

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Инновации “умного города”. “Умная школа” (на английском языке)» среди работ учащихся 7−9 классов

Направление работы: Интернет вещей (IoT)
Авторы работы: ГБОУ Школа № 618
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 7 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Это первый IoT-проект авторов, и в качестве реализации технической части проекта был выбран популярный среди начинающих проектировщиков IoT-контроль и полив растений. Отличие проекта от популярного мобильного приложения myPlant – это, с одной стороны, отсутствие удалённого управления освещённостью, т. к. управление освещённостью растений традиционно употребляется лишь в масштабах промышленных теплиц в защищённом грунте, которые уже давно автоматизированы без рассматриваемой разработки, а с другой стороны, в проекте более разнообразно осуществляется контроль процесса полива за счёт наличия дополнительной индикации электропитания погружной помпы подачи воды растениям.

Цель

Устройство на платформе Photon, которое имело бы на борту датчик температуры комнатного воздуха, влажности почвы растений, кнопку включения-выключения подачи воды к растениям и датчик контроля подачи электропитания к погружной помпе и управлялось бы облачно с помощью мобильного приложения Blynk.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Датчики и исполнительные устройства:

Микроконтроллер Particle Photon

Аналоговый термометр TMP36 Тройка-модуль

Сенсор влажности почвы Тройка-модуль

Фоторезистор VTGON2

Повышающий стабилизатор напряжения

Мини-реле TN16A02 Тройка-модуль

Погружная помпа с трубкой DC1020

Светоизлучающий диод SHB-0094-01

  • Вспомогательные элементы:

Bredboard – макетная плата на 830 точек

Подтягивающий pull-down резистор ?_110кОм

Компенсирующий резистор ?_2100 Ом

Импульсный блок питания на 3,6÷6 В, 0,45А

Импульсный блок питания на 5,0÷12 В; 0,5А

Описание

В качестве IoT-экосистемы авторы выбрали новый для российского рынка микроконтроллер – Particle Photon с облаками хранения, обмена и преобразования данных particle.io, thingspeak.com и blynk.com, а также самое популярное мобильное приложение для IoT-проектов – Blynk. Микроконтроллер и экосистема Particle Photon как специальная среда для создания IoT устройств построена на базе мощного 32-разрядного процессора ARM Cortex M3 120 МГц и Wi-Fi модуля Broadcom43362, которые имеют на борту встроенный FreeRTOS, обеспечивающей надёжную многопоточность приёма-передачи данных на скоростях до 65 мб/сек; возможности подключения к сетям 802.11 b/g/n; поддержку протоколов обеспечения безопасности WEP, WAPI, WPA, WPA2-PSK. Скетчи проектов пишутся на популярном С++ в стиле Arduino.

В начале проекта возникла идея о том, что полив домашних растений можно осуществить через интернет, и авторы собрали на макетной плате микроконтроллер, аналоговый термометр, резисторы, светодиод, реле, повышающий стабилизатор, помпу, датчик влажности почвы; соединили их проводами. Затем на платформе IoT Blynk создали приложение school_618 и добавили виджеты (1 кнопка для включения реле), 3 дисплея (температура, влажность, освещённость) и таймер. Далее прописали на виджетах пины подключённых устройств. После сохранения проекта от Blynk была получена ссылка – ключ активации.

Вторым этапом работы было соединить приложение, созданное на платформе Blynk, с микроконтроллером Particle Photon. На Particle Web ide создали проект school_618 и, добавив библиотеку Blynk, подсоединили ключ активации из Blynk.

Третий этап – подключили контроллер к сети с доступом в интернет. И IoT-контроль и полив комнатных растений начал работать.

Результаты работы/выводы

Устройство поливает комнатные цветы в кабинете школы. Управление осуществляем по смартфону. Particle работает в энергосберегающем режиме и потребляет малое количество энергии. В работе устройства используется канистра с водой на 7 литров. Этого достаточно, чтобы поливать растения в течение нескольких недель. В период самоизоляции удалённая работа устройств стала особенно актуальна. Управлять поливом растений можно с любого смартфона, планшета, компьютера. Для этого потребуется только установить 2 приложения: Blynk и Particle, а также и иметь логины и пароли доступа к проекту. В текущий момтент авторы отслеживают полив по показаниям датчиков освещённости и влажности.

Перспективы использования результатов работы

Авторы работают над развитием проекта и планируют добавить мини-видеокамеру. В планах авторов – создание собственного «облака» на Rasberry.

Награды/достижения

Worldskills junior – финалист.