Управление теплицей с телефона

Описание

В данном проекте мы создадим умную теплицу, которая способна управлять освещением, проветриванием и автополивом, имеет на борту часы реального времени и GSM/GPRS Shield для удалённого управления всей системой, а так же для мониторинга текущего состояния.

9 часов назад, Володя сказал:

Мы все реализовали с помощью платформы arduino, при наличии рук головы и времени можно построить такую систему. Огромный плюс в подобной системе дешевезна комплектующих и неограниченные возможности.

Володя вы сказали об эфемерных плюсах, но есть серьёзные минусы.

2. любому пользователю нужно законченное устройство с определёнными возможностями и параметрами, у вас всё расплывчато неограниченные возможности.

3. любой пользователь отдаст предпочтение устройству разработанному под его задачи нежели какая-нибудь автоматика управления котлом, промышленной линией или китайская игрушка адаптированная под его задачи

5. конструктив вашего устройства, это разрозненные блочки конструктора вы соединяете в единое устройство, тем самым надежность прибора снижается в несколько раз, она становится ниже дешевой китайской игрушки.

вы решили продвинуть в Россию западный чип?

Изменено 6 октября, 2018 пользователем Сергей_9876

Приветствую всех!Есть предложение принять участие в разработке “народного” контроллера для “Умной теплицы”: функционального и доступного по цене.
У моего друга несколько теплиц и он попросил меня помочь в автоматизации.

Идея НЕ нова и на просторах интернета множество статей на эту тему. Но я так и не смог найти готовое решение, которое было бы построено, проверено и зарекомендовало себя.

Подборка статей по теме:

1) Контроллер для теплицы на Arduino – ССЫЛКА

2) Arduino Mega. Контроллер теплицы. Хроники – ССЫЛКА

3) Arduino Mega. Контроллер теплицы. Хроники – 2 – ССЫЛКА

4) Теплица-полуавтомат с малиновыми мозгами – ССЫЛКА

5) Умная теплица в Telegram – ССЫЛКА (добавлено 25.02.17)

Себестоимость готового устройства с датчиками и парой клапанов на воду оценивается около 3000,00 грн. (115 $)
Я человек технический, но относительно далекий от “тепличной тематики”.
Подумал, что подобное устройство может быть интересно не только моему другу, но и кому то еще ))
На текущий момент у меня накопилось куча “тепличных” вопросов, например, по расположению датчиков, их количеству и т.п.

Иными словами, если тема интересная и перспективная – разыскиваются энтузиасты готовые принять участие в проекте: поделиться жизненным опытом, помочь в сборке электронных схем.

Готовое устройство будет иметь следующие функции:

1. Автополив по расписанию (часы реального времени с батарейкой, электромагнитные клапаны).
2. Климатконтроль (включение вентилятора или открытие фрамуг относительно датчиков температуры)
3. Досветка (включение света в темное время суток с определенной продолжительностью)
4.

Дистанционное управление с компьютера, через локальную сеть

Повторяюсь, что бюджет устройства (комплектующие) составляет около 3000,00 грн. (115 у.е.).

В этом блоге буду описывать этапы построения устройства, его тестирование и наладку.

Всех неравнодушных прошу принять участие: мнением, советом, трудом.

1) Тепличный комплекс из четырех теплиц 100*10 для выращивания фундука и клубники – ССЫЛКА

Цифровые технологии все больше входят в нашу жизнь, они находят свое применение повсюду, в том числе, и в земледелии. Управлять поливом растений и проветривать теплицу теперь можно даже находясь за тысячи километров от своего участка или дома – через специальное приложение на смартфоне. Гость программы – Игорь Безверхов, генеральный директор компании MGBot, которая занимается интернетом вещей и робототехникой, рассказал о новых технологических решениях, которые в ближайшие годы могут кардинально изменить жизнь садоводов.

Что такое интернет вещей? Как давно его начали использовать в земледелии? Это западный тренд? Что такое умная теплица и как она работает? Какими параметрами можно управлять? Какие приложения позволяют управлять теплицей удалённо? В чем преимущества такого подхода? Сфера использования: в промышленных масштабах или для домашнего использования? Как в ближайшие годы будет развиваться интернет вещей в сфере выращивания растений и какие существуют перспективные разработки? Как это может изменить отношение к сельскому хозяйству? Об этом вы узнаете в новом выпуске программы «Удачные беседы».

Эта концепция полностью взаимосвязанного мира. «Умные устройства» могут общаться между собой, обмениваться данными и решать определенные задачи.

Интернет вещей появился в начале 2000 года в Америке, распространился в Европе и, наконец, пришел к нам. Самый простой пример – сервис «Яндекс-пробки». Сервер собирает данные по движению автомобилей и выкладывает их в интернет на «Яндекс-картах». Сейчас можно говорить об умных роботах, которые катаются по квартире и убирают мусор, умных теплых полах итд.

Может показаться, что «интернет вещей» звучит как-то не по-русски, но более адекватного аналога этому понятию в нашем языке, к сожалению, нет.

В сельском хозяйстве есть 2 серьезных проблемы: контроль за потреблением питьевой воды, которой поливают поля, и расход удобрений.

«В одном месте земля может быть более сухой, в другом – более влажной, эти участки нельзя поливать одним способом.»

«Интернет вещей может контролировать датчиками состояние почвы в том или ином месте и вносить воду либо удобрения только туда, куда это необходимо. Таким образом, можно сэкономить удобрения, и овощи не будут перенасыщены нитратами, при этом будут поливаться вовремя и в нужном количестве.»

То же самое касается освещения. В таких регионах, как Санкт-Петербург, очень короткое лето и растениям требуется подсветка. При этом нельзя, чтобы свет был постоянно включен – это лишние траты.

Основные моменты, за которыми нужно следить в сельском хозяйстве – это влажность и температура почвы, влажность и температура воздуха, освещенность. Зная эти параметры, контроллер при помощи программы может определить, чего не хватает, и своевременно примет решение, чтобы растение не погибло: включит свет либо польет. Это делается при помощи простых программ.

«Садовод может наблюдать в режиме онлайн за состоянием своей дачи. Бывает, что автоматика где-то не сработает, но вы, получая данные, все равно это видите, и можете своевременно принять решение и повлиять на ситуацию.»

Законодателем этого тренда была Америка – сейчас там очень активно развивают интернет вещей в сельском хозяйстве: применяют беспилотники для посева, используют тракторы и комбайны, которые работают по координатам без участия человека. Европа также развивается в этом направлении последние 10 лет. Например, уже сейчас там собирают клубнику с помощью роботов. Техника для сельского хозяйства зачастую эффективнее и удобнее человека: ей не нужны выходные, ею проще управлять, она может работать круглые сутки.

«В России интернет вещей в сельском хозяйстве применяется в Краснодарском крае, Астраханской области, Петербурге. Практически все сельхозрегионы стоят на пороге использования. Увидев ту эффективность, с которой это работает на западе, наши специалисты тоже стали внедрять новые технологии. Появляются и отечественные разработки в этой области.»

Для измерения параметров внутри теплицы используют датчики температуры и влажности воздуха, датчики температуры и влажности почвы (последние должны быть в земле). Также в теплице есть датчик освещенности и сервопривод, который в случае резкого повышения температуры и влажности открывает форточки.

Все данные обрабатывает контроллер. По команде контроллера или самого пользователя в теплице могут проходить те или иные процессы: включаться свет или полив. Например, если земля высохла, то датчик влажности почвы через контроллер дает команду включить насос и полить растение.

Обычную теплицу нужно вентилировать вручную, чтобы растения не погибли от резкого перепада температуры, то есть, попросту не сгорели. В «умной теплице» внутренний датчик дает команду на контроллер, и как только температура или влажность повышается, тут же открывается окошко. Когда же температура снизится, форточки закрываются. Есть теплицы, к которым подключен термоэлемент – если температура падает, включается система обогрева.

Все это происходит в автоматическом режиме, данные по интернету передаются на смартфон или планшет, где установлено специальное приложение.

«Вы можете перевести систему на ручное управление и самостоятельно менять те или иные параметры. Можно настроить полив и по времени: например, утром в 7 часов, и вечером после захода солнца, уточнить астрономические данные в интернете.»

Есть множество разных приложений, найти их можно на «Гугл маркете». В компании рекомендуют использовать приложение «Blink» – по мнению специалистов, оно самое простое в использовании. По словам Игоря Безверхова, с ним любая бабушка сможет прийти на огород, подключить нужные датчики, которые автоматически откалибруются, а дальше можно отдыхать и общаться с внуками.

Специалисты отмечают, что подобрать необходимые параметры непросто, ведь даже огурцы от сорта к сорту требуют различных условий содержания. Сейчас в программном обеспечении есть стандартные настройки, но каждый садовод может настроить их таким образом, чтобы они подходили для конкретного растения.

«Вы можете находиться в любой точке планеты, но на телефоне или планшете контролировать ситуацию в теплице. И не просить соседей прийти и полить помидоры, а просто нажать кнопку и решить возникшую проблему удаленно. »

Благодаря новым технологиям эффективность сельского хозяйства увеличивается до 30%! Благодаря экономии воды и удобрений на выходе мы имеем более экологически чистый продукт за меньшую стоимость.

Еще один важнейший плюс – экономия времени. Многим садоводам в конце рабочей недели приходится толкаться в пробках, пытаясь добраться до загородного участка. Иногда задержка в несколько часов может обернуться гибелью урожая. В том же Петербурге температура может колебаться на 10 градусов и больше, и пока дачник в пути, растение может попросту сгореть. Благодаря интернету вещей можно избежать таких ситуаций. То же самое касается отпуска – поливать огурцы можно из любой точки мира, где есть интернет, даже находясь на курорте.

Рано или поздно эти технологии получат широкое распространение в нашей стране. Ну а пока можно опробовать их на своем участке.

Материал подготовили Елена Воложанина и Илья Татауров.

Подключение

Для удобства подключения мы воспользуемся Trema Shield для Arduino.

Для начала подключим GSM/GPRS Shield к Piranha ULTRA

Стоит добавить, что в том, случае, если вы не будете использовать в проекте GSM/GPRS Shield, для нормальной работы устройства будет достаточно и версии Arduino/Piranha UNO.

Подключим Trema Shield к GSM/GPRS Shield

Подключим к Trema Shield 4 Trema-кнопки

Подключим к Trema Shield Trema Зуммер

Подключим к Trema Shield Trema Датчик температуры

Подключим к Trema Shield емкостной Trema Датчик влажности почвы

Подключим к Trema Shield Trema Датчик освещённости

Подключим к Trema Shield Trema I2C Hub

Подключим к Trema I2C Hub через I2C Trema Часы реального времени

Подключим к Trema I2C Hub через I2C Trema Датчик температуры и влажности I2C-Flash

По умолчанию все модули FLASH-I2C имеют установленный адрес 0х09.

— Перед подключением 1 модуля к шине I2C настоятельно рекомендуется изменить адрес модуля.

— При подключении 2 и более FLASH-I2C модулей к шине необходимо в обязательном порядке предварительно изменить адрес каждого модуля, после чего уже подключать их к шине.

Более подробно о том, как это сделать, а так же о многом другом, что касается работы FLASH-I2C модулей, вы можете прочесть в этой статье.

Подключим к Trema I2C Hub через I2C ЖК Дисплей

Подключим к Trema I2C Hub через I2C Flash электромеханическое реле

Подключим второе I2C Flash электромеханическое реле к первому

Подключим к первому реле мембранный насос

Подключим к первому реле светодиодную ленту

Подключим ко второму реле линейный толкатель

Работа с GSM/GPRS Shield

Приятным дополнением ко всей системе “умной” теплицы будет использование GSM/GPRS Shield для её удалённого мониторинга и управления.

В скетче есть возможность с помощью флага GSM_USING_FLAG включить или полностью выключить поддержку работы данной платы расширения, тем самым сократив количество используемой памяти:

• Размеры скетча при выключенной поддержке GSM/GPRS:FLASH: 25802 байт;ОЗУ: 1050 байт;
• FLASH: 25802 байт;
• ОЗУ: 1050 байт;
• Размеры скетча при включенной поддержке GSM/GPRS:FLASH: 45526 байт;ОЗУ: 1680 байт;
• FLASH: 45526 байт;
• ОЗУ: 1680 байт;

Далее мы рассмотрим те возможности, которые предоставляет эта плата расширения в данном проекте.

Всего в проекте есть 10 команд,  помощью которых можно управлять всей системой или получать от неё данные. Вот эти команды (при отправке кавычки не указываются!):

• Настройка режима работы системы освещения: команда “LR +” (интервал значений: -/+/A)
• Настройка режима работы системы проветривания: команда “ARR A” (интервал значений: -/O/C/A)
• Настройка максимальной температуры: команда “ARMAX 29” (интервал значений: 1-50)
• Настройка режима работы полива: команда “APR +” (интервал значений: -/+/A)
• Настройка времени включения полива: команда “APTIME 20” (интервал значений: 0-23)
• Задать время для часов реального времени: команда “TIME 12:43” (интервал значений: 0-23:0-59)
• Получить данные о состоянии системы: команда “INFO”
• Полный список команд: команда “HELP”

Видео

Данное устройство позволит вам организовать полностью автоматический режим работы вашей теплицы или гроу-бокса (на случай, если вы выращиваете овощи/фрукты зимой в домашних условиях). Система позволяет управлять сразу 3 важными параметрами: освещение, температура, орошение.

Логика довольна проста:

• Датчик освещённости фиксирует количество света, попадающего на растение и при понижении его ниже критической отметки – включает дополнительное освещение;
• Датчики влажности и температуры фиксируют влажность и температуру как воздуха, так и земли, благодаря чему вовремя происходит проветривание или закрытие теплицы, дабы урожай не вымерз и не сгорел;
• Наличие модуля часов реального времени позволит задать точное время дня (или ночи), когда насос будет подавать воду к растению. При этом длительность полива тоже можно задать!
• И дополнением к данной системе станет наш GSM/GPRS Shield, благодаря которому вы сможете как следить за состоянием вашего зелёного друга, так и вовремя задать требуемый режим или выполнить команду просто отправив смс на устройство;

Следуя инструкциям нашего урока в скором времени вы сможете обзавестить своей собственной “умной теплицей”, которая будет радовать вас круглый год!

Нам понадобится

Для реализации проекта необходимо установить следующие библиотеки:

• Библиотека iardiuno_RTC;
• Библиотека iardiuno_GSM;
• Библиотека iarduino_I2C_Relay;
• Библиотека iarduino_I2C_SHT;
• Библиотека DallasTemperature;
• Библиотека LiquidCrystal_I2C;
• Библиотека EEPROM (входит в пакет Arduino IDE);

О том, как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki – Установка библиотек в Arduino IDE.

Дополнительные настройки

Последним в списке меню идёт раздел “Дополнительные настройки”. Раздел включает в себя:

Алгоритм работы всех систем

Всю логику работы теплицы можно разбить на несколько частей:

• Информационное табло;
• Освещение;
• Проветривание;
• Полив;

Рассмотрим работу каждой части более подробно.

Информационное табло.

После подачи питания на устройство, происходит:

• настройка сенсоров и датчиков;
• устанавливаются режимы работы всех систем, взятые либо из постоянной памяти (должны были быть записаны в массив CurrentResumeOrBorderSettingValue при предыдущем запуске), либо из массива с настройками по умолчанию (DefaultResumeOrBorderSettingValue);
• опрос всех датчиков и вывод их значений на ЖК-дисплей. Обратите внимание, что на дисплее поочерёдно отображаются 2 страницы, а время смены страниц задано переменной CHANGE_DEFAULT_SCREEN_TIME:1 страница отображает показатели температуры и влажности земли и воздуха;2 страница отображает время, значение освещённости и состояние установленных режимов работы каждой из систем (освещение, проветривание, полив);
• 1 страница отображает показатели температуры и влажности земли и воздуха;
• 2 страница отображает время, значение освещённости и состояние установленных режимов работы каждой из систем (освещение, проветривание, полив);
• дополнительно в скетч добавлена функция автовозврата к стартовому табло при простое устройства дольше, чем указано в DEFAULT_SCREEN_RETURNING_TIME;

Освещение.

После нажатия на любую клавишу, кроме ESC, на дисплей выводится меню. И первым разделом на экране будет “Настройка работы системы освещения”. При нажатии на кнопку ОК вы перейдёте во внутреннее меню данной настройки. Что она в себя включает:

• Настройка режима работы системы освещения. Варианты значений: Выкл/Вкл/АвтоВыкл – выключить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на освещение;Вкл – включить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на освещение;Авто – перевести работу системы в автоматический режим, где освещение будет включаться или выключаться самостоятельно по условию. Про само условие и его настройку будет сказано далее.
• Выкл – выключить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на освещение;
• Вкл – включить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на освещение;
• Авто – перевести работу системы в автоматический режим, где освещение будет включаться или выключаться самостоятельно по условию. Про само условие и его настройку будет сказано далее.
• Настройка границы минимальной освещённости. Интервал значений: от 0 до 1023Условие работы системы освещения в автоматическом режиме, где заданное число будет являться нижней границей, при переходе которой сверху вниз на реле будет подано питание и освещение будет включено.Дополнительно, в условие добавлен порог HUMIDITY_GAP , который исключит переключения питания реле на границе освещённости.
• Условие работы системы освещения в автоматическом режиме, где заданное число будет являться нижней границей, при переходе которой сверху вниз на реле будет подано питание и освещение будет включено.
• Дополнительно, в условие добавлен порог HUMIDITY_GAP , который исключит переключения питания реле на границе освещённости.
• Реальный показатель освещённости. В правом верхнем углу дисплея отображается реальное значение освещённости в настоящий момент. Это сделано для удобства установки порога освещённости, так как в этом случае есть на что ориентироваться.

Проветривание

Вторым пунктом основного меню после “Настройка работы системы освещения” идёт “Настройка работы системы проветривания”. При нажатии на кнопку ОК вы переходите во внутреннее меню настройки, включающее:

• Настройка режима работы системы проветривания. Варианты значений: Выкл/Открыть/Закрыть/АвтоВыкл – выключить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на линейный толкатель;Открыть – включить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на линейный толкатель для открытия окна;Закрыть – включить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на линейный толкатель для закрытия окна;Авто – перевести работу системы в автоматический режим, где проветривание будет включаться или выключаться самостоятельно по условию.
• Выкл – выключить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на линейный толкатель;
• Открыть – включить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на линейный толкатель для открытия окна;
• Закрыть – включить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на линейный толкатель для закрытия окна;
• Авто – перевести работу системы в автоматический режим, где проветривание будет включаться или выключаться самостоятельно по условию.
• Настройка минимальной температуры. Интервал значений: от 0 до 49Условие закрытия окна в автоматическом режиме при переходе установленного значения сверху вниз.Если установлено значение, превышающее значение установленной максимальной температуры, то значение будет автоматически снижено до значения (Максимальная температура – 1);
• Условие закрытия окна в автоматическом режиме при переходе установленного значения сверху вниз.
• Если установлено значение, превышающее значение установленной максимальной температуры, то значение будет автоматически снижено до значения (Максимальная температура – 1);
• Настройка максимальной температуры. Интервал значений: от 1 до 50Условие открытия окна в автоматическом режиме при превышении установленного значения.Если установлено значение меньше, чем значение установленной минимальной температуры, то значение будет автоматически увеличено до значения (Минимальная температура + 1);
• Условие открытия окна в автоматическом режиме при превышении установленного значения.
• Если установлено значение меньше, чем значение установленной минимальной температуры, то значение будет автоматически увеличено до значения (Минимальная температура + 1);

Полив.

Следующим пунктом меню будет “Настройка работы системы полива”. При нажатии кнопки ОК на дисплей будет выведено внутреннее меню, состоящее из следующих пунктов:

• Настройка режима работы системы полива. Варианты значений: Выкл/Вкл/АвтоВыкл – выключить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на насос;Вкл – включить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на насос;Авто – перевести работу системы в автоматический режим, где полив будет включаться по условию.
• Выкл – выключить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на насос;
• Вкл – включить питание реле, отвечающее за подачу напряжения на насос;
• Авто – перевести работу системы в автоматический режим, где полив будет включаться по условию.
• Настройка времени суток для старта полива (час). Интервал значений: от 0 до 23Параметр, отвечающий за время дня (конкретный час), когда полив будет включен автоматически.
• Параметр, отвечающий за время дня (конкретный час), когда полив будет включен автоматически.
• Время (длительность) работы полива (в секундах). Интервал значений: от 10 до 300Параметр, отвечающий за продолжительность работы насоса.
• Параметр, отвечающий за продолжительность работы насоса.