Σκοπός: Ο σχεδιασμός και η δημιουργία λογισμικού που θα επεξεργάζεται και θα αξιοποιεί τα δεδομένα που λαμβάνονται από το αγρομετεωρολογικό σταθμό για την εκτέλεση καλλιεργητικών εργασιών με γνώμονα την εφαρμογή της γεωργίας ακριβείας.
Οι μαθητές με τη βοήθεια και την επίβλεψη των συνεργαζόμενων καθηγητών:
- εγκατέστησαν τον εξοπλισμό για τη μετάδοση των μετρήσεων από τους αισθητήρες του αγρομετεωρολογικού σταθμού, σε έναν υπολογιστή ελέγχου.
- Έκαναν λήψη και συγκέντρωση των μετρήσεων μέσω συγκεκριμένου λογισμικού και αποθήκευση τους σε αρχεία excel.
- Ανέπτυξαν λογισμικό σε γλώσσα python το οποίο διαβάζει τα μετεωρολογικά δεδομένα από το αρχείο excel και στη συνέχεια απεικονίζει σε διάγραμμα τις τιμές διαφόρων μεγεθών (π.χ. υγρασίας, θερμοκρασίας κ.α.) σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές. Για την υλοποίηση του λογισμικού χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο Pandas.
- Δημιουργήθηκε εφαρμογή για κινητά που δείχνει απευθείας τις μετρήσεις του μετεωρολογικού σταθμού, δίνει συμβουλές για πότισμα και προειδοποιεί για κίνδυνο πυρκαγιάς.
- Δημιουργήθηκε σύστημα αυτόματου ποτίσματος με την αξιοποίηση της πλατφόρμας του ελεύθερου υλικού και λογισμικού Arduino και του physical computing που προσφέρεται για τη σχεδίαση και ανάπτυξη διαθεματικών ενοτήτων που συνδυάζουν πολλά αντικείμενα και κλάδους της εκπαίδευσης, όπως είναι η μηχανική, η φυσική, τα μαθηματικά, ο προγραμματισμός και η ηλεκτρονική. Η διαθεματικότητα αυτή είναι επίσης γνωστή στη διεθνή βιβλιογραφία με τον όρο STEM (αρχικά Science Technology Engineering Mechanics).
Το σύστημα μας αποτελείται από τα εξής στοιχεία:
-
- Την πλακέτα Arduino Uno που αποτελεί την καρδιά και τον ελεγκτή του συστήματος αυτόματου ποτίσματος καθώς εκεί εκτελούνται μέσω λογισμικού όλες οι εντολές που ρυθμίζουν το σύστημα.
- Έναν αισθητήρα υγρασίας εδάφους ο οποίος μετράει τις φυσικές τιμές της υγρασίας που έχει το χώμα στο χωράφι, τον αγρό ή το θερμοκήπιο και τις μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα για να μπορέσει να γίνει η επεξεργασία από το Arduino.
- Μια οθόνη LCD για την απεικόνιση των αποτελεσμάτων της επεξεργασίας και της κατάστασης του συστήματος. Για παράδειγμα, μας πληροφορεί για τα επίπεδα της υγρασίας του εδάφους και για την κατάσταση της ηλεκτροβάνας (αν είναι σε κατάσταση On ή Off).
- Έναν ηλεκτρονόμο (ρελέ) ονομαστικού ρεύματος 10Α ο οποίος ενεργοποιεί τον κινητήρα της ηλεκτροβάνας με βάση το σήμα που λαμβάνει από το Arduino.
- Μια ηλεκτροβάνα ποτίσματος προδιαγραφών 9VDC που συνδέεται στο σύστημα άρδευσης.
- Ένα τροφοδοτικό για την ηλεκτροβάνα και μια μπαταρία 7-12 V για το Arduino.
- Καλώδια για τη σύνδεση των εξαρτημάτων και την κατασκευή κυκλωμάτων.
Ο κώδικας του προγράμματος του συστήματος γράφτηκε σε γλώσσα Wiring C που αποτελεί μια επέκταση της γνωστής και δημοφιλούς γλώσσας προγραμματισμού C++. Το πρόγραμμα αφού μεταγλωττιστεί, στέλνεται στην πλακέτα του Arduino μέσω ενός καλωδίου USB και αποθηκεύεται σε γλώσσα μηχανής στην ενσωματωμένη μνήμη EEPROM που διαθέτει.