Проекты

Создание автоматизированной технологической домашней теплицы

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Информационные технологии, программирование, прикладная математика, социальный инжиниринг» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1799
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Свежие овощи, фрукты и зелень каждый день появляются на столе жителей городов. Однако мы не всегда можем быть полностью уверенными в качестве продуктов питания, особенно импортных, которые занимают немалую долю ассортиментов магазинов. В связи с этим всё большее количество людей отдают предпочтение плодовым, выращенным самостоятельно, на дачных участках или в домашних условиях. В то же время условия проживания и работы в крупных городах не позволяют, с одной стороны, уделять достаточно времени выращиванию растений, а с другой – площади городских квартир довольно ограничены.

Обе трудности возможно преодолеть с помощью автоматизированных теплиц, которые позволяют обеспечить комфортные условия для развития растений при минимальном участии человека.

Цель

Создание технологической и экономически выгодной теплицы для обеспечения постоянных условий содержания комнатного растения.

Задачи

  1. Разработать проект теплицы: создать её модель, определиться с количеством и типами используемых датчиков и местами их размещения, подобрать материалы для всех элементов теплицы (основание теплицы, крепёжные элементы, приборы освещения и патроны для них, схема электропитания, ёмкости для растения, шланги для жидкости и пр.).
  2. Подобрать и приобрести плату с микроконтроллером и необходимые датчики с учётом соотношения высокого качества и экономической целесообразности.
  3. Продумать программную логику взаимодействия платы и датчиков. Написать код для работы всех датчиков.
  4. Собрать теплицу.
  5. Ввести теплицу в эксплуатацию, протестировать её работу и сделать выводы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Паяльник, ноутбук, строительные инструменты

Описание

Платформа, на которую установлено растение, имеет множество креплений для датчиков и выделенных путей для проводов, что обеспечивает максимальную компактность самой теплицы.

Рядом с платформой стоит установка с лампой накаливания, которая играет роль освещения.

На самой платформе закреплена плата микроконтроллера ESP32 вместе с датчиком температуры, влажности воздуха и освещения. Датчик влажности почвы установлен непосредственно в почве растения, а сенсорная панель закреплена на горшке растения. Система полива состоит из 2 частей: водоёма, на котором установлен датчик расхода воды, и трубки, через которую идёт вода.

Датчики собирают данные об окружающей среде вокруг растения и передают их на плату ESP32. Исходя из полученных данных, плата, основываясь на заданном алгоритме, должна поддерживать одинаковые условия содержания.

Например, датчик влажности почвы передаёт на плату данные о том, что влажность ниже допустимого уровня, и тогда плата посылает сигнал системе полива, затем растению передаётся нужное количество воды. Аналогично работает автоматическое освещение.

Результаты работы/выводы

В результате работы была создана автоматизированная экономически доступная теплица, поддерживающая постоянные условия для роста и развития комнатных растений и посадок.

Теплица работает исправно, датчики корректно считывают данные о температуре, влажности, освещении и количестве потраченной воды. В случае изменения каких-либо параметров теплица в автоматическом режиме принимает меры для возвращения их к заданным значениям. Сбои и неполадки в работе системы отсутствуют.

Данные о работе теплицы можно постоянно отслеживать с помощью специально созданного для этого сайта.

Перспективы использования результатов работы

В результате работы была создана автоматизированная экономически доступная теплица, поддерживающая постоянные условия для роста и развития комнатных растений и посадок.

Теплица работает исправно, датчики корректно считывают данные о температуре, влажности, освещении и количестве потраченной воды. В случае изменения каких-либо параметров теплица в автоматическом режиме принимает меры для возвращения их к заданным значениям. Сбои и неполадки в работе системы отсутствуют.

Данные о работе теплицы можно постоянно отслеживать с помощью специально созданного для этого сайта.

Мнение автора

«Учёба в инженерном классе открывает возможности для изучения новых, интересных вещей. Участие в конкурсе «Инженеры будущего» – это новые возможности для любого ученика в инженерном классе. Лично для меня было очень интересно и полезно. Я узнал много нового»