Abstract

Coraz większa populacja i zmniejszające się tereny uprawne wymusza efektywniejsze metody uprawy roślin. Zaradzić temu mogą układu hydroponiczne, które dzięki rozwojowi techniki są w stanie osiągać znacznie większe oraz bardziej jednorodne plony. Jest to możliwe dzięki zaawansowanym systemom opartym na dokładnych urządzeniach pomiarowych, sterowaniu w zamkniętej pętli oraz mikrokontrolerom umożliwiającym szybką i zdalną analizę oraz archiwizację danych. Jeden układ hydroponiczny może być łatwo skalowalny, co zmniejsza koszty, a znacznie podnosi wydajność systemów. Wiele rodzajów konstrukcji może być rozbudowywanych wertykalnie, co obniża wymagania powierzchniowe względem standardowych upraw.
W ramach pracy zaprojektowano pełny system hydroponiczny. Pierwszym etapem było modelowanie dwupiętrowego układu przepływowego, który jest miejscem wzrostu sadzonek oraz odpowiednich podpór podtrzymujących przepływ cieczy. Następnym krokiem był dobór sterownika oraz jego sposobu komunikacji ze wszystkimi podsystemami elektronicznymi. W ich skład wchodzą czujniki, pompy, przekaźniki, pompki perystaltyczne, kamienie napowietrzające oraz wyświetlacz LCD. Ostatnim etapem było tworzenie algorytmów sterujących w języku Python 3 oraz konfiguracja środowiska monitorująco - nadzorczego.

Increasing population and diminishing farmlands force developing more effective plant cultivation methods. The answers are hydroponics systems, which are able to result in bigger and more homogenous crops thanks to technological progress. It is possible with advanced technology based on precise measuring devices, feedback control systems and fast-data-processing microcontrollers. Advantage to using hydroponics systems is scalability, which contributes to reducing costs while increasing system effectiveness. Many variants can be expanded vertically. It decreases land requirement in comparison to standard plant cultivation methods.

Full hydroponic system was designed within scope of this study. The first stage was modeling of two-level flow structure being the place of growing plants and it’s flow-keeping supports. Then the controller with it’s communication method with all electrical subsystems was selected. Those subsystems contain sensors, submerged pumps, relays, peristaltic pumps, air-stones and LCD screen. At the end control algorithm was created using Python 3 code. Furthermore configured was opensource, supervisory control software similar to the ones used in the commercial industry, but suited for microcontroller solutions. 

Author (1)