Rating: 0/5 (0 Votes)

Ülevaade

Tark kasvuhoone  (NetLab)

Tark keskkond kujutab endast kontrollitavat ruumi, kus targad seadmed üritavad hoida elanikele sobivat ja mugavat keskkonda. Antud juhul näitab seadme tarkus tema võimekust iseseisvalt koguda keskkonna kohta andmeid ja neid vastavalt vajadusele töödelda. Targa kodu põhimõtteks on lisaks ideaalse keskkonna saavutamisele võimalikult palju ka säästa ressurssidelt. Samu põhimõtteid saab kasutada ka targa kasvuhoone puhul, kus elanikuks on taim ja ideaalne keskkond sõltub taime erinevatest kasvutingimustest. Õigete parameetrite korral soodustab tark kasvuhoone taime kasvu ja parandab tootlikkust. Eriti kasulik on seesugune kasvatus taimede puhul, mis muidu kohalikus kliimas vastu ei peaks.

 

Projekti ülesanne

Kasvuhoonete ülalpidamisel on palju tegevusi, kuid osad neist on rutiinsed ja seetõttu lihtsalt automatiseeritavad. Öö ja päeva vahetumisel tuleb tihti liigutada kasvuhoone luuke, et taimel ei oleks liiga jahe ega ka palav keskkond. Peale õhutemperatuuri jälgimise tuleb näiteks kontrollida ka mulla niiskust, et vajadusel taime kasta. Järgnevad tegevused on soovitatavad kasvuhoone puhul automatiseerida/teostada:

  • kasvuhoone sisese temperatuuri juhtimine välise ja sisese temperatuurianduri järgi,
  • taime kastmine mulla niiskuse anduri alusel,
  • andurite andmete kogumine ja regulaatorite juhtimine,
  • andurite andmete logimine andmebaasi ja graafikute kuvamine,
  • juhtmevaba ühenduse loomine seadmete vahel,
  • alternatiivenergia (päikese- ja tuuleenergia) kasutamine kasvuhoone vee soojendamiseks ja akude laadimiseks,
  • taime toitainetega (väetis) varustamine ja tehisvalgustuse juhtimine,
  • lisafunktsioonid, mis on seotud toitesüsteemi, arvuti kommunikatsiooni ja kasvuhoone turvalisusega.

 

Projekti protsess

Riistvara

  1. Otsi näidislahendusi ja selgita välja nende tööpõhimõte.
  2. Joonesta kasvuhoone süsteemi joonis, millel on näha kõik kasutatavad komponendid ja nende asukoht.
  3. Tee kindlaks mõõdetavad ja taimele vajalikud parameetrid. Seejärel vali sobivad andurid.
  4. Vali sobivad täitursüsteemid (mehhanismid) luukide liigutamiseks ja ventilatsioonile.
  5. Vali kastmiseks veepump, mis suudab soovitud koguses vett liigutada.
  6. Vali mikrokontrolleri plaat sisend- ja väljundseadmete juhtimiseks ning arvuti terve süsteemi monitoorimiseks / kaugjuhtimiseks.
  7. Tee kindlaks andurite ühendamise protokollid ja leia mikrokontrolleri tarkvarateegid, mis neid suudavad kasutada.
  8. Leia kommunikatsiooni viis kasvuhoone kontrolleri ja arvuti (server) vahel. Põhjenda valikut ja kontrolli sobivust süsteemile.
  9. Koosta elektriskeem kogu süsteemi riistvara komponentide ühendamiseks.
  10. Tee elektrilised ühendused vastavalt elektriskeemile.
  11. Kontrolli põhjalikult üle kõik elektrilised ühendused, et ei oleks lühiseid ja valeühendusi.
  12. Programmeeri mikrokontrolleri plaat ja arvuti vajaliku tarkvaraga.

Tarkvara

  1. Installeeri mikrokontrolleri plaadiga ühilduv programmeerimiskeskkond.
  2. Testi, et programmeerimise keskkonnas kompileerimine töötab ja näitekoodi on võimalik mikrokontrollerile peale laadida.
  3. Joonesta mikrokontrolleri programmi algoritmi töö skeem (flow chart).
  4. Koosta programm vastavalt algoritmi töö skeemile.
  5. Tekita ühendus arvuti ja mikrokontrolleri plaadi vahel.
  6. Koosta programm arvutile, mis logib andmeid serverisse ja saab saata kasvuhoone kontrollerile käske.
  7. Viimistle programm ja eemalda kõikvõimalikud loogikavead.
  8. Kontrolli programmide ja terviklahenduse vastavust ülesande nõuetele.

Muud

Koostada dokumentatsioon ja kasutusjuhis.

 

Kokkuvõte

Tark kasvuhoone on keerukas süsteem, mis vajab tööks palju andureid ja täitursüsteeme, et hoida taime eluks vajalikku keskkonda. Kõige keerukam osa süsteemist on veavaba programmi koostamine, mis suudab tegeleda kõikvõimalike olukordadega, mis võivad tekkida. Tundmatu olukorra tekkimisel võib süsteem osutuda taimele hoopis kahjulikumaks kui tavapärane kasvuhoone. Seetõttu tuleb pidevalt kasvuhoonet jälgida, et võimalikud vead kiirelt välja tuleks. Süsteemile on võimalik pika jälgimise tulemusel teha ka täpsemaid korrektuure kontrollerite parameetrite valikus, mis annab stabiilsema keskkonna. Antud targa kasvuhoone süsteemi koostamise ülesanne on ette nähtud väiksemat mõõtu kasvuhoone automatiseerimiseks, kuid seda on võimalik lihtsalt laiendada. Selleks tuleb juurde lisada kasvuhoone kontrollerplaate koos andurite ja täituritega, et suuremat ala ühtlasemalt juhtida. Arvuti puhul tuleb kontrollida, et kommunikatsiooniliides lubab mitme kontrolleriga suhtlust.

Oodatavad õpitulemused

  • Tunneb jagatud süsteemi erinevaid alasüsteeme
  • Teab alasüsteemide omavahelisi seoseid
  • Teab erinevaid keskkonna mõõtmise andureid
  • Teab erinevaid täitureid
  • Oskab koostada kommunikatsioonitarkvara mikrokontrolleri ja arvuti vahel
  • Oskab koostada juhtprogrammi targa kasvuhoone autonoomseks tööks