Проекты

«Ультралокальные» системы выращивания растений

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 444
Предметы: Информатика, Технология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Глобальная продовольственная проблема — одна из самых давних и важных проблем человечества. Устойчивое развитие системы снабжения населения качественными продуктами питания невозможно без применения новых технологий выращивания и доставки продуктов до конечного потребителя.

В настоящее время централизованное выращивание растений, употребляемых в пищу, зачастую не соответствует экологическим нормам и теряет свои полезные свойства при транспортировке.

Цель

Спроектировать и создать модель роботизированной ультралокальной системы выращивания растений, использующую современные технологии точного земледелия в домашних условиях, на малых предприятиях и безопасной транспортировки выращенных растений на небольшие расстояния (например, на приусадебные хозяйства).

Задачи

  1. Изучить технологии выращивания растений различных видов, подобрать необходимую литературу по растениеводству.
  2. Познакомиться с исследованиями по использованию света разного спектра и интенсивности в растениеводстве, провести исследование о потребности населения в выращивании растений в условиях городской квартиры.
  3. Разработать дизайн-проект для модульной системы.
  4. Создать несколько тестовых модулей системы.
  5. Написать программу-приложение для дистанционного управления и мониторинга нашей системы.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Персональный компьютер с установленным ПО: Autodesk Fusion 360, Arduino IDE
  • Микроконтроллер ESP8266
  • Лазерный станок
  • Печатная плата Arduino
  • Датчики температуры воздуха, влажности почвы, содержания CO2
  • Элемент Пельтье
  • Помпа, ЖК-дисплей с переходником на i2c, бак для воды с силиконовыми трубками

Описание

Этапы работы над проектом

  • Поиск и анализ информации: поиск различных печатных материалов, консультация с профессионалами (BL Group при создании лампы и знакомство с исследованиями различных параметров для роста растений в различных условиях, консультации с сити-фермерами), анализ рынка.
  • Эскизирование и дизайн: создание набросков продукта и создание дизайна в виде идеи.

  • Создание корпуса: создание 3Д-модели и чертежей, изготовление деталей на станках и сборка.
  • Создание электронной части: создание чертежа принципиальной схемы и печатной платы, травление печатной платы, установка и подключение электронных компонентов.

  • Создание приложения: создание наброска дизайна, реализация приложения и отладка работы.  

Этапы работы выполнены автором самостоятельно. Этап работы по дизайну изделия – в сотрудничестве со студентом МГХПА им. С.Г. Строганова. 

Результаты работы/выводы

Была создана модульная система для выращивания различных растений, благодаря этой системе автор выращивал к столу зелень, в свежести и качестве которой нет сомнений.

Модули этой системы можно стыковать, создавая неповторимый узор, в разработке находятся специальные декоративные панели. Немаловажной особенностью проекта стал специально разработанный светильник, который может менять спектр излучения света и другие параметры в зависимости от растения.

Перспективы использования результатов работы

Созданная ультралокальная система выращивания растений способна обеспечить отдельного потребителя или небольшую семью экологически безопасной, 100%-но свежей зеленью или другими растениями, создавая уют и хорошее настроение в доме.  Используя отдельные модули, можно безопасно для растений перемещать и перевозить рассаду, например, на дачные и приусадебные участки.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

BL Group

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Всероссийская олимпиада по технологии – призёр.

Мнение автора

«Разработанная система может помочь многим людям. Проект «Инженерный класс в московской школе» помогает раскрыть талант инженера в учащихся Москвы, пройти разные практики в институтах столицы, освоить работу с оборудованием, используя современные технологии. А конференция «Инженеры будущего» помогает показать лучшие идеи и умы проекта»