Όλες οι πληροφορίες της κατασκευής στο αποθετήριο Github
Είμαστε η ομάδα ΚΟΤΣΑΝΙΑ Α.Ε. μαθητές του τομέα Πληροφορικής από το 1ο ΕΠΑ.Λ. – Ε.Κ. Πρέβεζας και αναπτύξαμε μια πλήρως λειτουργική μακέτα θερμοκηπίου υδροπονικής καλλιέργειας. Μετά την ολοκλήρωση του έργου θα καλλιεργήσουμε κάποια φυτά π.χ. μαρούλια και θα παρακολουθήσουμε την πρόοδο της καλλιέργειας.
Η ομάδα μας αποτελείται από τέσσερις μαθητές του τομέα πληροφορικής:
- Θεοφάνους Ευαγγελία
- Νέσσερης Θοδωρής
- Μιχαηλίδης Γιώργος
- Λίτσι Άλντο
με υπεύθυνο καθηγητή τον κ. Φώτογλου Σταύρο καθηγητή πληροφορικής.
Το σύστημα είναι πλήρως ελεγχόμενο από Η/Υ κάνοντας χρήση διάφορων ανοιχτών πρωτοκόλλων όπως MQTT και LoRa WAN καθώς και λογισμικό ανοιχτού κώδικα όπως το πρόγραμμα Node Red για την κατασκευή της λογικής IOT, το Arduino IDE, Platform IO – VS Code, Python, Java Script, JQuery και NodeJS είναι οι γλώσσες προγραμματισμού οι οποίες χρησιμοποιούμε.
Το έργο το ξεκινήσαμε το σχολ. έτος 2019-20 όταν πηγαίναμε στην Β’ τάξη και είναι μεγάλο και αρκετά πολύπλοκο. Δυστυχώς οι εργασίες σταμάτησαν με τα συνεχόμενα lockdown λόγω της πανδημίας και συνεχίσαμε με την κατασκευή του το σχολ. έτος 2020-21 μαθητές της Γ’ τάξης. Δυστυχώς και πάλι το διαρκές κλείσιμο του χειμώνα και οι πανελλαδικές εξετάσεις δεν μας επέτρεψαν να τηρήσουμε το χρονοδιάγραμμα.
Μέχρι τον Ιούνιο του ’21 προχωρήσαμε αρκετά με την μηχανολογική κατασκευή αλλά δεν έχουν υλοποιηθεί ακόμη αρκετά τμήματα του έργου.
Το έργο ολοκληρώθηκε κατά ποσοστό 70 – 80%. Έχει γίνει όλη η ηλεκτρομηχανική κατασκευή καθώς και η κατασκευή και ο έλεγχος των ηλεκτρονικών μονάδων. Ο κώδικας έχει γραφεί κατά ποσοστό 90% και επίσης έχει δοκιμαστεί και η συνεργασία των λειτουργικών μονάδων.
Παρόλα αυτά δεν ολοκληρώσαμε την τελικό στόχο μας που ήταν να καλλιεργήσουμε τα φυτά.
Θα παρουσιάσουμε τα βήματα της κατασκευής του έργου μέχρι το σημείο που φτάσαμε και θα περιγράψουμε τον τρόπο υλοποίησης των μη κατασκευασμένων τμημάτων του έργου.
Υλοποίηση
Κατασκευάσαμε μια μακέτα θερμοκηπίου από νάιλον διαστάσεων περίπου 120cm x 60cm x95cm. Μέσα έχουν τοποθετηθεί όλα τα εξαρτήματα και οι συσκευές που χρησιμοποιούνται σε ένα πραγματικό θερμοκήπιο. Συγκεκριμένα βάλαμε τα εξής:
- Θερμαντικά σώματα
- Αυτόματο πότισμα
- Εξαερισμό με ανεμιστήρες
- Σύστημα αυτόματης σκίασης
- Σύστημα ελέγχου των παραθύρων
Ένα πλήθος αισθητήρων τροφοδοτεί με δεδομένα τον κεντρικό Η/Υ ώστε να λαμβάνονται οι αποφάσεις για τον έλεγχο των παραπάνω συσκευών. Τοποθετήσαμε του εξής αισθητήρες:
- Θερμοκρασίας (Εσωτερικής και εξωτερικής)
- Ηλιοφάνειας
- PH
- Πλήρωσης ποτίσματος
- Υγρασίας αέρα
Μέσα στο σπογγώδες υπόστρωμα θα φυτέψουμε φυτά ώστε να κάνουμε τις δοκιμές μας σε πραγματικές συνθήκες.
Επειδή το θερμοκήπιο μπορεί να είναι απομακρυσμένο και να μην υπάρχει δυνατότητα σύνδεσης με το διαδίκτυο (εκτός από δίκτυα 3G-4G-5G τα οποία έχουν και το ανάλογο κόστος χρήσης), χρησιμοποιήσαμε το σύστημα μετάδοσης LO.RA. για την επικοινωνία με τον 2ο χώρο π.χ. το σπίτι του παραγωγού, όπου υπάρχει σύνδεση με το διαδίκτυο. Το σύστημα LO.RA. μπορεί να καλύψει μεγάλες αποστάσεις (έως 30Km με εξωτερικές κατευθυνόμενες κεραίες) για χαμηλούς ρυθμούς μετάδοσης. Επειδή το θερμοκήπιό μας δεν στέλνει και πολλά δεδομένα από τους αισθητήρες του, το πρωτόκολλο LORA WAN είναι ιδανικό. Σήμερα λειτουργούν αρκετά δίκτυα LORA WAN σε όλο τον κόσμο και χρησιμοποιούνται σε συστήματα IOT όταν είναι απομακρυσμένα και θέλουμε χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.
Περισσότερα για τα βήματα υλοποίησης του έργου, την τεκμηρίωση, τα σχέδια και τον πηγαίο κώδικα επισκεφθείτε την σελίδα του έργου μας στο Github.