Szklarnia w internecie rzeczy (IOT) – część 1.

Początek projektu w którym podłączymy nasze rośliny do sieci!

Całość projektu znajdziecie tutaj.

Elektronika znajduje coraz częściej zastosowanie w hodowli roślin. Przedstawię pomysł dzięki któremu możemy wykorzystać ją do naszego, domowego użytku. Potrzeba by jeść zdrowo i świeżo jest coraz bardziej widoczna w naszej, czasem mocno zanieczyszczonej codzienności. Przy tym chcemy zachować rozsądną cenę i nie komplikować. Do tego większość z Was z pewnością lubi żywą zieleń wokół siebie. Dlatego zaczynamy projekt nie tyle szklarni automatycznej, tylko takiej o której będziemy mogli powiedzieć, że działa w internecie rzeczy(IOT).

Zobacz też: Internet of Things dla domu

Co to znaczy, że nasza szklarnia będzie działać w internecie rzeczy? Oznacza to, że nasza szklarnia nie będzie sama, ponieważ będzie mogła komunikować się nie tylko z nami, ale także z innymi urządzeniami. Dlatego nie opiszę tutaj tylko szklarni ale i system, w jakim ona pracuje. W kolejnych częściach postaram się przybliżać kolejne elementy projektu, pokazywać jak z nich korzystać tak, aby każdy mógł stworzyć sobie taką szklarnię albo i cały system. Nie martwcie się jeśli jakieś pojęcia na początku będą niezrozumiałe, na Wasze pytania na bieżąco będę odpowiadał w kolejnych częściach lub komentarzach.

Zobacz też: Często używane układy

Na początek przejdźmy do ogólnych założeń projektu. Jeśli nasze urządzenie ma działać w jakimś systemie, warto narysować schemat aby można było przewidzieć pewne problemy i zostawić sobie wiele furtek, pozwalających na ulepszanie i skalowanie projektu. Jak widzisz na schemacie poniżej, jak na prostą funkcjonalność jest dość dużo elementów ale rozwiązania, które postaram się przestawić oraz sposób ich implementacji pozwoli korzystać dość uniwersalnie z poszczególnych elementów. Więc jeśli masz zamiar zbudować tylko automatyczną szklarnię, która jedynie zadba o siebie, to po prostu skorzystaj tylko z części schematu.

Zobacz też: Zwinny projekt – zwinne życie

Ogólny schemat, szkielet naszego systemu w jakim będzie działać szklarnia

Teraz przejdźmy do opisu i wyjaśnień dlaczego tak a nie inaczej. Zacznę od środka, czyli Raspberry Pi (RPi), ponieważ stanowi tu swoistą centralę całego systemu. To ona nadaje cechę skalowalności systemu, ponieważ prócz naszej szklarni możemy podłączyć także inne urządzenia, które mogą być podłączone bezprzewodowo. Takie urządzenia mogą służyć do pomiarów, być elementami wykonawczymi, reprezentować dane oraz wpływać na działanie systemu. Centrala będzie podłączona do sieci zewnętrznej co daje nam dostęp do obserwacji i wpływania na jej działanie z zewnątrz a także umożliwia nam pobieranie różnych danych jak np. prognoza pogody. Na naszej centrali będziemy także przetrzymywać dane. Można to robić na zewnętrznym serwerze, ale w moim wypadku, gdzie chcę trochę poeksperymentować tworzę lokalną bazę danych (MySQL), która będzie bardzo prostym środkiem. Można w tym miejscu kusić się o rozwiązania bardziej idące z obecnym trendem IOT tzn. z bazami NoSQL jak np. MongoDB, o których wspomnę, ale te elementy można już dopasowywać pod siebie.

Kolejny element opiszę tylko pokrótce, ponieważ nie jest tak ważny w naszym projekcie i jest w zasadzie dowolny, zależnie co kto lubi/potrafi wykonać lepiej. Jest to część gdzie odczytujemy sobie dane oraz mamy jakiś wpływ na sterowanie. Bloczek opisany jako PC/ Mobile jest tak właściwie opcjonalny bo możemy korzystać w pełni kończąc na etapie centralki, lecz z pewnością przygotowanie takiego elementu znacznie potem pomaga i uprzyjemnia korzystanie z systemu. Osobiście korzystałem na początku z rozwiązania w którym na RPi na serwerze była strona, na którą można było się dostać w sieci lokalnej poprzez przeglądarkę. Było to bardzo wygodne rozwiązanie ale racji tego, że lepiej czuję się w pisaniu aplikacji przy wykorzystaniu języka C#, obecnie rozwijam swoją aplikacje na PC i jej wersję mobilną.

Możemy teraz ogólnie opisać samą szklarnię. Po pierwsze będzie się składała z jakiegoś hardware’u i mam tutaj na myśli tak elektronikę jak i samą konstrukcję szklarni. To drugie wydaje mi się dość dowolne w każdym przypadku, ponieważ każdy ma inne potrzeby, miejsce na taką szklarnię, lub już gotowe materiały. Ja swoją obecnie przenoszę na nową konstrukcję, dlatego też uznałem, że to świetny moment na opisanie tego projektu.

Obecny wygląd szklarni

Jak widać konstrukcja nie jest jeszcze skończona ani obłożona elektroniką. Ważne, że jest stabilna i wytrzymała. Spód szklarni to coś w rodzaju szczelnej wanienki zrobionej z pleksi, reszta to poskręcana rama z kątowników aluminiowych.

Wanna na spodzie szklarni

Można takie same rozwiązania przenieść na dużą szklarnię postawioną na ogródku czy zbudować coś jeszcze mniejszego i z drewna. Dla tych, którzy szukają ciekawych rozwiązań LINK tutaj znajdziecie pomysł na szklarnie nawet z pudełek po CD.

Zobacz też: Inżynier w ogródku

Pora na elektronikę, zaczniemy od tego co będziemy mierzyć. Ilość czujników warto dobrać pod wielkość szklarni i jej potrzeby, np. większa szklarnia powinna mieć więcej punktów pomiarowych dla uśrednienia i otrzymania poprawnych wyników. W mojej szklarni mierzyć będę następujące parametry: temperaturę panującą w szklarni, temperaturę panująca poza nią, wilgotność powietrza, ciśnienie, wilgotność gleby, oświetlenie z zewnątrz, obecność wody w wannie oraz ilość wody w zbiorniku. Pod pojęciem „elementy wykonawcze” w mojej szklarni będzie się kryło: sterowanie oświetleniem szklarni, podlewanie, podgrzewanie oraz wietrzenie. Aby to wszystko działało użyję arduino mini, które dodatkowo dostanie parę przycisków, dzięki którym można będzie sterować elementami wykonawczymi manualnie oraz kilka diod LED dla informacji o stanie pracy szklarni. Nasze arduino będzie się komunikowało z modułem ESP a ono będzie naszym łącznikiem pomiędzy szklarnią, a resztą systemu.

Teraz możemy powiedzieć kilka słów już o całym systemie i o tym jak ma działać. Kiedy szklarnia będzie bez przerwy zbierać dane z czujników nasza centrala co jakiś czas zapyta o nie. Okresowe dane będzie przetrzymywać w bazie, do której mamy dostęp poprzez aplikację lub stronę. Następnie mając większy obraz danych to centrala podejmie decyzje jakie kroki podjąć i w razie potrzeby wyśle rozkazy do naszej szklarni jak sterować elementami wykonawczymi.

Mam nadzieję, że kolejne części pomogą dokładnie zrozumieć jak działają poszczególne elementy i zbudować także swoją szklarnię IOT. Jeśli macie jakieś swoje ciekawe pomysły, co powinna jeszcze wykonywać szklarnia, co mierzyć czy jakie funkcjonalności powinien mieć system piszcie śmiało. Może ktoś z Was interesuje się hydroponiką czy bioponiką i widzi jakieś zastosowania takich rozwiązań w takiej dziedzinie, także podzielcie się pomysłami (:

One thought on “Szklarnia w internecie rzeczy (IOT) – część 1.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *