Η ομάδα μας θα κατασκευάσει μακέτα σύγχρονου θερμοκηπίου υδροπονικής καλλιέργειας το οποίο θα ελέγχεται εξ’ ολοκλήρου από Η/Υ. Το σύστημα εκτός από την δυνατότητα τηλεχειρισμού των λειτουργιών, θα έχει την δυνατότητα λήψης αποφάσεων ώστε να τηρούνται οι κατάλληλες συνθήκες για την σωστή ανάπτυξη των φυτών. Επιπλέον θα υπάρχει η δυνατότητα αποθήκευσης και γραφικής προβολής όλων των δεδομένων ώστε ο παραγωγός να μπορεί να συσχετίζει την εξέλιξη της παραγωγής σε συνάρτηση με τις συνθήκες του θερμοκηπίου. Έτσι θα μπορεί να δημιουργήσει μια βάση δεδομένων από την οποία θα αντλεί χρήσιμες πληροφορίες για το κάθε είδος ώστε να μεγιστοποιηθεί η παραγωγή.

Όπως φαίνεται στο σχήμα στο θερμοκήπιο (Χώρος Β’) υπάρχουν όλοι οι αισθητήρες και οι ενεργοποιητές οι οποίοι συνδέονται σ’ ένα arduino. Επίσης στο arduino συνδέεται ένα άρθρωμα LORA το οποίο στέλνει τα δεδομένα και δέχεται εντολές από τον κεντρικό υπολογιστή ο οποίος βρίσκεται στον χώρο Α’. Ο κώδικας στο arduino θα γραφτεί σε Wiring. Τα δεδομένα είναι κωδικοποιημένα και κρυπτογραφημένα σύμφωνα με το πρωτόκολλο LORA WAN.

Από την άλλη πλευρά (Χώρος Α΄), υπάρχει μια απλή πύλη LORA WAN η οποία στέλνει τα δεδομένα στο διαδίκτυο με το πρωτόκολλο MQTT. Στη πύλη μπορούν να συνδεθούν περισσότερα θερμοκήπια και να διαχειρίζονται από το ίδιο ή διαφορετικούς servers. Το λογισμικό της πύλης θα γραφτεί σε micropython.

Τέλος ο εξυπηρετητής μπορεί να είναι οποιοσδήποτε υπολογιστής με Linux, στον οποίο θα τρέχει το mosquitto (MQTT Broker) και το Node Red. Εδώ μπορούμε να προσθέσουμε και μερικά δικά μας script σε Python τα οποία θα ακούν ή θα δημοσιεύουν σε mqtt topics. Εμείς για εξυπηρετητή σκοπεύουμε να χρησιμοποιήσουμε ένα Raspberry PI 3 ή 4.

Το έργο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εποπτικό μέσο για την διδασκαλία των τεχνολογιών IOT σε μαθητές των τομέων Πληροφορικής, Ηλεκτρονικής – Ηλεκτρολογίας καθώς και για την μελέτη σύγχρονων καλλιεργητικών μεθόδων από μαθητές του τομέα Γεωπονίας και Τροφίμων.

Κατασκευή θερμοκηπίου

Το θερμοκήπιο έχει διαστάσεις 120 x 60 x 80 cm και ο σκελετός έχει κατασκευαστεί από ηλεκτρολογικούς σωλήνες pvc (κανάλια) βαρέως τύπου, διατομής Φ20. Οι σύνδεσμοι σχεδιάστηκαν στο ανοιχτό λογισμικό FreeCad και εκτυπώθηκαν από τον 3D εκτυπωτή του σχολείου. Επιλέξαμε το υλικό pvc γιατί είναι μαλακό, πολύ ανθεκτικό και εύκολα μπορεί να κατεργαστεί από τους μαθητές χωρίς να απαιτούνται εξειδικευμένα εργαλεία.

Σύνδεσμος του έργου στο github