Проект “Умный лимонарий в концепции интернета вещей”

Проект экспериментальной теплицы полного автомата с последующим внедрением системы дистанционного мониторинга и управления по выращиванию лимонов в условиях Кызылординской области.

Актуальность проекта

Рост численности населения, изменения климата и урбанизация приводят к большему спросу на продукты. Прошлогодние ограничения в передвижении во время карантине показали, что Кызылординская область не обеспечивает себя сельскохозяйственной продукцией первой необходимости.

В Туркестанской, Жамбылской, Алматинской областях эффективно выращивают даже цитрусовые фрукты, в том числе лимоны в умных теплицах.

В основе любой умной теплицы – контроллеры, датчики, системы мониторинга и управления, которые в комплексе позволяют оптимизировать многие факторы и условия роста агрокультур.

К 2022 году глобальный рынок интернета вещей (IoT) для теплиц достигнет $1,3 млрд. Раньше аграрий нуждался в большом количестве рабочих, которые бы контролировали нужные условия в теплицах. Теперь же большинство задач можно решить при помощи интеллектуальных датчиков и смартфона.

Наш проект «Умный лимонарий в концепции интернета вещей» направлен на выращивание лимона Мейера в теплице полного автомата в условиях Кызылординской области.

К сожаление, в Кызылординской области не выращивают лимон в производственных масштабах. 

Новизна проекта

  1. Конструкция теплицы

теплица

Размер теплицы составляет 123см*83см*173см (длина/ширина/высота). В теплице будет размещено 2-3 кустов лимона. Туда свободно может заходить взрослый человек или школьник для обслуживания деревьев. Пол укреплен железными опорами и настелен деревянной фанерой толщиной 10 мм для выдерживания большого веса.

Стены теплицы обшиты прозрачным органическим стеклом для обеспечения видимости.

Конструкция теплицы оснащены колесиками для передвижения внутри здания для демонстрации при ознакомлении и проведении факультативных занятий.

  1. 2. Умная теплица

котроллер теплицыМозгом теплицы является универсальный контроллер на платформе Arduino, который собран из недорогих китайских компонентов.

Контроллер имеет 10 отдельно настраиваемых каналов управления разного назначения: управление поливом, освещением, открытием дверей, проветриванием, поддержанием температуры по расписанию,  автоматизация по таймеру или показателям датчиков.

Железо контроллера:

  • Arduino Nano (ATmega 328p) как главный контроллер системы;
  • 10 каналов управления;
  • Датчик температуры воздуха (BME280);
  • Датчик влажности воздуха (BME280);
  • 4 аналоговых датчика (влажности почвы или других);
  • Поддержка датчиков влажности DHT11/DHT22, температуры DS18b20, термисторов и датчика углекислого газа MH-Z19
  • Модуль реального времени RTC DS3231 с автономным питанием;
  • Большой LCD дисплей (LCD 2004, 20 столбцов, 4 строки);
  • Основной орган управления – энкодер, рукоятку которого может вращать и нажимать (она является кнопкой)

Режимы работы:

  • Периодичный полив;
  • Полив на основе показаний датчиков влажности почвы;
  • Управление освещением с привязкой ко времени суток. За полезный для растений свет отвечают 4 LED-фитолампы, которые поддерживают биосинтез и вегетацию растений, улучшают их рост и повышают урожайность. Рассвет – плавное включение и выключение (закат) источника освещения в выбранное время;
  • Проветривание (включается вентилятор, серво открывает заслонку) по датчику температуры или влажности воздуха;
  • Увлажнение (включение увлажнителя) по датчику влажности воздуха;
  • Обогрев (включение обогревателя) по датчику температуры. ПИД – регулятор для высокоточного поддержания заданного значения с датчика;
  • Выполнение действий сервоприводом (нажатие кнопок на устройствах, поворот рукояток, поворот заслонок, перемещение предметов) по датчику или таймеру.

Контроллер имеет большой потенциал и во время применения можно поэкспериментировать другие возможности.

  1. Продвижение

Для воспитания в детях с раннего возраста экокультуру и обучения  бережному отношению к окружающей среде создан блог www.lemonarium.kz и страница в Instagram, на котором будет освещаться работа и результаты теплицы.

Лимонарий НИШНа следующем этапе в теплице будет установлНа корпусе теплицы размещен QR-код, при сканировании которого человек направляется на сайт проекта.

http://qrcoder.ru/code/?https%3A%2F%2Flemonarium.kz%2F&10&0ено видеонаблюдение в режиме реального времени, чтобы люди могли видеть в онлайн-режиме внутри теплицы.

 

  1. 4. Дистанционный мониторинг и управление

На плате контроллера имеется место для WiFi модуля. Его поддержки пока нет, но ведется работа.

При подключении WiFi можно будет самостоятельно через сайт или приложение связываться по сети с удаленным сервером, передавать значения с датчиков о внутренних параметрах среды внутри макета и принимать команды на внутренние устройства.

Результат

Во-первых, при успешной реализации проекта можно будет через фандрайзинг привлечь средства на строительство лимонария на территории НИШ размеров 20*10 метров. Стоимость проекта 2 млн.тенге.

Работа в теплицах позволит дополнить школьную программу практическими занятиями и станет отличной возможностью для учителей проводить интересные факультативные урок, а для школьников появится возможность вести проекты в круглогодичной теплице

Во-вторых, в теплице будет проведен эксперимент по выращиванию сорта лимона Мейер. Лимон Мейера – дерево, достигающее в высоту примерно от 2 до 3 метров. Плоды лимона Мейера имеют более сладкий, менее кислый вкус, чем плоды лимона. Дерево, выращенное из семян, как правило, начинает плодоношение в возрасте четырёх лет. Деревья плодоносят в течение всего года, основная часть урожая поспевает в зимний период. На пятый год дает 100 кг урожая.

Выращивание лимона Мейера является прибыльным делом. Результаты и опыт эксперимента можно применять при реализации бизнес проекта.

Оцените статью
Добавить комментарий

Verification: 10f717cc66f744aa Verification: 91355f6475116ae7