Модернизация личных и фермерских хозяйств путем применения технологий "internet of things" с использованием модуля gsm сетей

Объект исследования: работа датчиков температуры, освещенности и влажности dht11 с микроконтроллером Arduino nano на atmega 328.

Результаты, полученные лично автором: Проект для выращивания растений и цветов в автономном режиме с возможностью удаленного наблюдения и удаленного управления процессом.

Россия располагается в северных широтах и является аграрной страной. Треть населения России проживает в сельской местности. Из-за короткого теплого летнего периода невозможно создание достаточно эффективного овощеводства и отсутствует возможность получать урожай круглый год.

К тому же, в связи с последними событиями, поставки животной и растительной продукции из зарубежных стран в Россию запрещены продовольственным эмбарго, которое начало действовать 7 августа 2014 года. Данные события располагают к поднятию и развитию отечественного сельского хозяйства и созданию высокоэффективных, высокотехнологичных ферм и хозяйств.

Появление первых микроконтроллеров ознаменовало начало новой эры в развитии микропроцессорной техники. Наличие в одном корпусе большинства системных устройств сделало микроконтроллер подобным обычному компьютеру.

В итоге без огромного объема знаний и дорогостоящего оборудования не обойтись. Такая ситуация долго не позволяла многим любителям использовать микроконтроллеры в своих проектах. Сейчас, с появлением устройств, дающих возможность работать с микроконтроллерами без наличия серьезной материальной базы и знания многих предметов, все изменилось.

Arduino - аппаратная вычислительная платформа, состоящая из двух основных компонентов: плата ввода-вывода и среда разработки на языке Processing/Wiring. Arduino удобна для разработки электронных устройств как для новичков, так и для профессионалов.

Система оборудована платой расширения GSM (для управления через телефон) и встроенной метеостанцией, в которой использованы датчики: BMP085 атмосферное давление, DHT11 температура и влажность воздуха, сенсор дождя, датчик влажности почвы и другие.

Данные с метеостанции используются микроконтроллером для управления системой в зависимости от погодных условий. Для управления силовой нагрузкой были использованы 4 реле-модуля.

Для управления предусмотрены два способа:

1) Через мобильный телефон, посредством СМС сообщений. Можно осуществлять следующие действия: управление поливом, нагревателем, охладителем и подсветкой напрямую, получение показаний датчиков в реальном времени, возможность создавать графики для каждого сенсора, выбирать тип программы климат-контроля для конкретного растения (для управления через USB).

2) Через программу для смартфона, Blynk для Android или IOS. Возможности этой программы: управление напрямую, получение показаний датчиков в реальном времени, возможность создавать графики для каждого сенсора, управление с помощью таймеров, а так же удаленное управление через Интернет.

Предусмотрен климат-контроль, который может настраиваться на создание климата для разных видов растений с ночной и дневной температурой (ночная и дневная температура используются для создания комфортного климата в любое время суток).

Так же, осуществлен авто-полив, который работает по показаниям с датчиков влажности почвы, и включается, только если температура воздуха и почвы не ниже отметки минимума, предусмотренного для растений, чтобы избежать переохлаждения корней саженцев. Предусмотрена возможность использования генератора тумана.

Авто-освещение применяется для восстановления баланса получаемого солнечного света растениями в случае плохих метеоусловий, например, если погода днём пасмурная, и солнечного света мало, то освещение включается дополнительно и днем, а когда наступает ночь, то освещение будет включаться только по команде человека, и не будет реагировать на темноту благодаря встроенным часам.

Использование Arduino приведет к уменьшению трудозатрат по выращиванию овощей, высвобождение большого количества, получение большего урожая как следствие более правильных технологий по выращиванию в закрытом грунте. Так же отслеживание состояния через интернет. 

Такую теплицу можно использовать уже с апреля, когда средняя дневная температура окружающей среды достигает от +10⁰С до +15⁰С по октябрь, когда средняя температура воздуха достигает не выше +10⁰С,  то есть 7 месяцев вместо 3-4 месяцев, как сейчас. Что является настоящим прорывом для индивидуального сельского хозяйства.

Затраты же на приобретение необходимых устройств, которые при наличии навыка можно сделать самостоятельно, не так уж и велики. Весной следующего года мы планируем на своём приусадебном участке создать «умную» теплицу в натуральную величину и получить первый урожай.

Материал поступил в редколлегию 07.04.2017