Using automatically controlled greenhouse microclimate for growing exotic plants with results broadcast on the Internet. Автоматизированное управление микроклиматом теплицы для выращивания редких экзотических и лечебных растений

Актуальность работы

Современная теплица предназначена для увеличения урожайности в неблагоприятных климатических условиях или для обеспечения специфических климатических условий выращивания редких растений. Как правило, предпочтительно использовать автоматическое управление работой теплицы. Существует большое число реализованных проектов «Умная теплица». Но лишь в немногих из них предусмотрена возможность длительного online-мониторинга показаний датчиков и отображения мониторинга в виде графиков и таблиц в сети Интернет. Отметим, что актуальность и значимость проекта можно рассматривать как пример знакомства обучающихся с современными информационными технологиями и образец их освоения школьниками.

Цель

Разработка программно-аппаратного автономного комплекса контроля параметров климата в теплице с отображением мониторинга в сети Интернет.

Задачи

1. Изучить условия содержания растения в теплице; факторы, влияющие на комфортную жизнь растений в теплице: температура, влажность, освещённость.
2. Разработать алгоритм сбора информации с датчиков, контролирующих комфортные условия роста и развития растения.
3. Подобрать комплектующие для реализации проекта.
4. Написать программу автоматизации процессов управления климатом для Arduino UNO.
5. Сконструировать теплицу.
6. Посадить растение и провести наблюдения.
7. Создать программу для микрокомпьютера Raspberry Pi передачи данных с датчиков на Web-ресурсе Google.
8. Создать программу отображения результатов мониторинга на Web-ресурсе Google.

Описание работы

Разработана автоматическая система «Теплица», которая длительное время работает, и мониторинг параметров которой размещён в интернете.
В теплице применяется искусственная подсветка, необходимая для развития растений. Есть оборудование, которое автоматически поддерживает влажность почвы и воздуха.
Все датчики и механизмы, блоки управления Raspberry Pi и Arduino для питания подключаются к электрической сети 220 В. Сбор и обработка данных с датчиков осуществляются на платформе Arduino UNO. Программа передачи и отображения данных в интернете написана в среде Python. Для отображения данных на Web-ресурсе Google использовался сервис Google Spreadsheet. Материалы мониторинга можно посмотреть на сайте http://koljanos.github.io/webapp/index.html.
С помощью web-камеры можно следить за ростом растений в среде Интернет.

Результаты

1. Разработан программно-аппаратный автономный комплекс контроля параметров климата в теплице с отображением мониторинга в сети Интернет.
2. Получен удобный инструмент для осуществления исследований по ботанике и агрономии.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

Корпус теплицы (аквариум).
Платформа Arduino UNO с USB-кабелем.
Микрокомпьютер Raspberry Pi 3 Model A+.
Макетная плата.
Соединительные провода (комплект).
Датчик влажности почвы.
Светодиодная лампа для растений Uniel LED-A60.
Цифровой датчик температуры и влажности.
Реле.
Блок питания.
Преобразователь питания.
Электрическая розетка.
Трубки для подачи воды.
Водяная помпа.
Видеокамера.

Награды/достижения

Диплом призёра Городской открытой научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» НИУ «МЭИ» 18−20 апреля 2019 года.

Сотрудничество с вузом при создании работы

-

Перспективы развития результатов работы

Предполагается использовать разработанную в ходе выполнения проекта установку «Теплица» для проведения экспериментов по ботанике и агрономии.

Особое мнение

«Курчатовский проект надо ценить, поддерживать и развивать. Работа конференции продумана, все мероприятия организованы на высоком уровне. Мы не только интересно провели время, но и были заняты серьёзной работой. Очень гордились собой и нашим руководителем, когда представляли свой проект. Нам важно быть частью подобного мероприятия. Повышается самооценка, желание творить. Вперёд к новым вершинам, «от знаний − к практике, от практики к результату!»