Зеленый палец: 6 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Green Thumb - это проект Интернета вещей в сельскохозяйственном секторе, созданный для моего класса. Я хотел построить что-то специально для развивающихся стран, и в результате своего исследования я обнаружил, что в африканских странах орошается только 6% сельскохозяйственных угодий континента, плохие технологии, меньшая надежность в управлении водными ресурсами или орошением, что ведет к снижению производительности. В Замбии было обнаружено, что мелкие фермеры, которые могли выращивать овощи в сухой сезон, зарабатывали на 35% больше, чем те, кто этого не делал.

Большинство существующих систем стоит более 200 долларов, что дорого и определенно не по карману мелким фермерам. Фермеры в этих развивающихся странах уже предпринимают усилия по созданию небольшой системы управления водными ресурсами.

Цель Green Thumb - предоставить фермерам в Африке рентабельную индивидуальную маломасштабную ирригационную систему, которая поможет им с помощью интеллектуальных методов орошения и управления водными ресурсами для увеличения количества производимой ими продукции

Шаг 1: Шаг 1: установка датчиков влажности на заводе

Выбор растения: мне нужно было растение для мониторинга в ходе моего проекта, так как многие африканские страны выращивают баклажаны, я в конечном итоге получил небольшой баклажан с домашнего склада, чтобы поэкспериментировать.

Датчики влажности: чтобы контролировать содержание влаги в растении, вам необходимо создать экономичный датчик, который мог бы это делать.

Необходимые компоненты:

1. Гвозди оцинкованные - 2 шт.

2. Однонитевые провода - их множество.

3. Частичный бор - 1

4. Резистор (220 Ом или другое номинал) - 1 шт.

5. Макетная плата

Возьмите 2 оцинкованных гвоздя и припаяйте их к одножильным проводам.

Сделайте следующее подключение на вашей макетной плате.

Подключите один из гвоздей к аналоговому выводу, а другой - к цифровому выводу. Держите гвозди на расстоянии 3 см, это может быть любое расстояние, если оно постоянно, так как расстояние между двумя гвоздями может изменить показания.

Напишите следующий код в IDE Particle Boron и прошейте его.

Вставьте гвозди в свой завод, он должен отображать показания на серийном мониторе или консоли.

Вот краткое руководство по настройке вашего Boron.

Шаг 2: Шаг 2: Сбор показаний датчика влажности

Следующим шагом было собрать все показания в документе Excel для целей мониторинга через IFTTT.

1. Посетите IFTTT и создайте учетную запись (если у вас ее еще нет) или войдите в систему. IFTTT (если это, то то) - это бесплатная веб-служба для создания цепочек простых условных операторов, называемых апплетами.

2. Перейдите в -> Мои аплеты, нажмите -> Новые аплеты.

3. для + this - выберите Particle -> выберите «New Event Published» -> Напишите «PlantData» в качестве имени события, для которого должен запускаться IFTTT.

4. для +, которые выбирают листы Google -> выберите «Добавить строку в электронную таблицу» -> введите имя создаваемой электронной таблицы -> нажмите «Создать действие».

5. Итак, когда частица публикует событие «PlantData», новая строка данных будет добавлена в электронную таблицу на вашем диске Google.

Шаг 3: Шаг 3: Анализ данных

Вы можете скачать файл Excel и попробовать данные. Я построил линейные графики данных, собранных каждые полчаса, и обнаружил, что показания не сильно изменились с течением времени. Датчики гвоздей давали довольно надежные показания.

Показания обычно колебались между 1500-1000, когда нужно было поливать.

Итак, принимая порог равным 1500, мы можем сказать, что когда показание меньше 1500, растение находится в стадии увядания, и система может отреагировать примерно через 5-10 минут, полив растения.

Кроме того, поскольку данные ранее собирались каждую миллисекунду, они разъедают ногти.

После того, как данные отслеживаются и мы видим, что нет больших колебаний в показаниях, датчик можно включать каждый час, собирать показания и проверять, ниже ли они порогового значения.

Это позволит датчикам ногтей прослужить дольше.

Шаг 4: Шаг 4: Создание нескольких датчиков и связь через сетку

Вся территория фермы может быть разделена на несколько регионов, и эти регионы могут контролироваться отдельными датчиками. Все эти датчики могут связываться с «основной системой», которая управляет водяным насосом.

«Основная система» содержит частицы бора - это сотовая связь, поэтому она может общаться в местах, где нет Wi-Fi.

Отдельные датчики содержат ксенон в виде частиц, они взаимодействуют с бором, создавая локальную ячеистую сеть.

Вот краткое руководство по добавлению вашего Xenon в существующую Mesh-сеть.

Здесь я сделал 2 датчика. Перенесите всю схему на макетную плату.

Проверьте следующий код, чтобы увидеть, работает ли связь Mesh.

Шаг 5: Шаг 5: Полная физическая форма датчиков

Электроника для датчиков нуждается в коробке, которую можно использовать в полевых условиях. Поскольку система должна была быть рентабельной, я предполагал потратить на электронику и сэкономить на ее физической форме. Физическая коробка, в которую необходимо поместить датчик, может быть изготовлена фермером или может быть произведена в Африке с использованием его сырья. Фермер также может использовать любой доступный ему материал и поместить внутрь электронику.

Я делаю прототип из картона, который можно сделать водостойким, покрыв лаком.

Сделайте коробку шириной 8,5 см, шириной 6,5 см и высотой 5,5 см. Вырежьте эти размеры из картона. Внизу проделайте 2 отверстия на расстоянии 3 см друг от друга для датчиков. Приклейте картонные коробки с помощью клеевого пистолета.

Сделайте 2 слоя картона размером 8,5 x 6,5 см, чтобы они поместились внутри коробки. Вырежьте в этих слоях отверстие для проводов.

Гвозди проходили сквозь отверстия. Сверху кладется картонный слой, на котором находится Protoboard. Зажимы типа «крокодил» используются для соединения гвоздей с цепью, чтобы эти гвозди можно было легко отсоединить от цепи.

На втором слое картона находится батарея LIPO, которая питает ксеноны.

Эти слои можно удалить, приподняв их с помощью вырезанных отверстий, а гвозди можно легко заменить, что упрощает обслуживание и сборку системы.

Шаг 6: Шаг 6: Окончательная реализация

Я разделил ящик, полный почвы, на 3 части, одну с максимальным содержанием воды, вторую со средним содержанием воды и третью сухую почву.

Каждый датчик, помещенный в одну из трех частей коробки, передает показания бору, который принимает решение о том, нужно ли поливать эту область. На это указывает светодиод, соответствующий каждому датчику.

Датчик будет включаться каждый час.