Σκάφος αυτόνομου φιλτραρίσματος Arduino: 6 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Σε αυτό το Instructable θα σας δείξω πώς σχεδίασα και έκανα την προτεινόμενη λύση μου για το τρέχον πρόβλημα των κόκκινων φυκιών στα νερά της ακτής του Κόλπου. Για αυτό το έργο ήθελα να σχεδιάσω ένα πλήρως αυτόνομο και ηλιακό σκάφος που θα μπορούσε να πλοηγηθεί στις πλωτές οδούς και χρησιμοποιώντας ένα φυσικό σύστημα φιλτραρίσματος, θα μπορούσε να φιλτράρει τα περιττά θρεπτικά συστατικά και τοξίνες από τα φύκια Dinoflagellates και Karena Brevis. Αυτός ο σχεδιασμός δημιουργήθηκε για να δείξει πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί η τεχνολογία για να διορθώσουμε ορισμένα από τα τρέχοντα περιβαλλοντικά μας προβλήματα. Δυστυχώς δεν κέρδισε κανένα βραβείο ή θέση στην τοπική μου επιστημονική έκθεση, αλλά μου άρεσε ακόμα η μαθησιακή εμπειρία και ελπίζω ότι κάποιος άλλος μπορεί να μάθει κάτι από το έργο μου.

Βήμα 1: Έρευνα

Φυσικά κάθε φορά που πρόκειται να λύσετε ένα πρόβλημα πρέπει να κάνετε κάποια έρευνα. Είχα ακούσει για αυτό το πρόβλημα μέσω ενός ειδησεογραφικού άρθρου στο διαδίκτυο και αυτό με ενδιέφερε να σχεδιάσω μια λύση για αυτό το περιβαλλοντικό πρόβλημα. Ξεκίνησα με την έρευνα τι ακριβώς ήταν το πρόβλημα και τι το προκάλεσε. Εδώ είναι ένα τμήμα της ερευνητικής μου εργασίας που δείχνει τι βρήκα κατά τη διάρκεια της έρευνάς μου.

Η κόκκινη παλίρροια είναι ένα αυξανόμενο ετήσιο πρόβλημα για τα νερά της Φλόριντα. Η κόκκινη παλίρροια είναι ένας κοινός όρος που χρησιμοποιείται για μια μεγάλη, συμπυκνωμένη ομάδα φυκιών που αναπτύσσεται σποραδικά λόγω της αύξησης των διαθέσιμων θρεπτικών συστατικών. Επί του παρόντος, η Φλόριντα αντιμετωπίζει ραγδαία αύξηση στο μέγεθος της Κόκκινης Παλίρροιας, η οποία προκαλεί μια αυξανόμενη ανησυχία για την ασφάλεια των υδρόβιων άγριων ζώων στην περιοχή, καθώς και τυχόν άτομα που θα μπορούσαν να έρθουν σε επαφή με αυτήν. Η Κόκκινη Παλίρροια αποτελείται συνήθως από ένα είδος φύκια γνωστά ως Dinoflagellate. Τα Dinoflagellates είναι μονοκύτταρα πρωτεϊστή που παράγουν τοξίνες όπως οι μπρεβετοξίνες και η ιχθυοτοξίνη, οι οποίες είναι ιδιαίτερα τοξικές για τη θαλάσσια και χερσαία ζωή που έρχονται σε επαφή μαζί τους. Τα Dinoflagellates τρέφονται με άλλους πρωταγωνιστές στο νερό όπως αυτό του Chysophyta, η πιο κοινή μορφή μη τοξικών φυκιών. Τα dinoflagellates αναπαράγονται επίσης άσεξου προκαλώντας τον αριθμό τους να αυξηθεί γρήγορα όταν ν εισάγονται θρεπτικά συστατικά.

Η κύρια αιτία της ταχείας αύξησης των τροφίμων τους οφείλεται στην εισαγωγή μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών συστατικών που πλένονται από τα αγροκτήματα κατά τη διάρκεια καταιγίδων και μεταφέρονται στις ακτές του ωκεανού από κοντινά ποτάμια και ρέματα. Λόγω της μεγάλης εξάρτησης από τεχνητά λιπάσματα για τη γεωργία, η ποσότητα των διαθέσιμων θρεπτικών συστατικών στις γύρω καλλιεργήσιμες εκτάσεις είναι μεγαλύτερη από ποτέ. Κάθε φορά που υπάρχει καταιγίδα στα περισσότερα μέρη της ανατολικής χώρας, αυτή η βροχή ξεπλένει πολλά από αυτά τα λιπάσματα από το ανώτερο έδαφος και στους γύρω κολπίσκους και ρυάκια. Αυτά τα ρεύματα τελικά συγκεντρώνονται σε ποτάμια συνδυάζοντας όλα τα θρεπτικά συστατικά που συγκεντρώθηκαν σε μια μεγάλη ομάδα που απορρίπτεται στον Κόλπο του Μεξικού. Αυτή η μεγάλη συλλογή θρεπτικών συστατικών δεν είναι φυσικό φαινόμενο για τις θαλάσσιες ζωές που υπάρχουν, γι 'αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια ανεξέλεγκτη ανάπτυξη φυκιών. Ως η κύρια πηγή τροφής των Dinoflagellates, η ταχεία αύξηση των φυκιών παρέχει μια μεγάλη πηγή τροφής για μια ταχέως αναπτυσσόμενη μορφή ζωής.

Αυτές οι μεγάλες ομάδες Dinoflagellates παράγουν τοξικές χημικές ουσίες που είναι γνωστό ότι σκοτώνουν τις περισσότερες υδρόβιες ζωές που έρχονται σε επαφή μαζί τους. Σύμφωνα με το WUSF, έναν τοπικό σταθμό ειδήσεων της Φλόριντα, κατά την άνθηση του 2018 σημειώθηκαν 177 επιβεβαιωμένοι θάνατοι από κόκκινη παλίρροια, καθώς και άλλοι 122 θάνατοι που υποπτευόταν ότι σχετίζονται. Από τους 6.500 αναμενόμενους μανάτες στα ύδατα της Φλόριντα και του Πουέρτο Ρίκο, αυτός είναι ένας τεράστιος αντίκτυπος στην επιβίωση αυτού του είδους και αυτός είναι μόνο ο αντίκτυπος σε ένα είδος. Το Red Tide είναι επίσης γνωστό ότι προκαλεί αναπνευστικά προβλήματα σε όσους βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από οποιαδήποτε άνθηση. Δεδομένου ότι το Red Tide αναπτύσσεται στα κανάλια σε ορισμένες παραλιακές πόλεις, αυτός είναι ένας προφανής κίνδυνος ασφάλειας για όσους ζουν σε αυτές τις κοινότητες. Η τοξίνη Dinophysis, που παράγεται από τις Red Tides, είναι επίσης γνωστό ότι μολύνει συνήθως τους τοπικούς πληθυσμούς οστρακοειδών με αποτέλεσμα τη διάρροια δηλητηρίαση από οστρακοειδή, ή DSP, σε όσους έχουν φάει μολυσμένα οστρακοειδή. Ευτυχώς, δεν είναι γνωστό ότι είναι θανατηφόρο, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε πεπτικά προβλήματα για το θύμα. Ωστόσο, μια άλλη τοξίνη που παράγεται από κάποιες Red Tides, Gonyaulax ή Alexandrium, μπορεί επίσης να μολύνει οστρακοειδή σε μολυσμένα με παλίρροια νερά. Η κατανάλωση οστρακοειδών μολυσμένων με αυτές τις τοξίνες προκαλεί παράλυση δηλητηρίαση από οστρακοειδή, ή PSP που στις χειρότερες περιπτώσεις έχει οδηγήσει σε αναπνευστική ανεπάρκεια και θάνατο εντός 12 ωρών από την κατάποση ».

Βήμα 2: Η προτεινόμενη λύση μου

Απόσπασμα από την ερευνητική μου εργασία

Η προτεινόμενη λύση μου είναι η κατασκευή ενός πλήρως αυτόνομου θαλάσσιου σκάφους με ηλιακή ενέργεια που διαθέτει ένα φυσικό σύστημα φιλτραρίσματος μικροσωματιδίων επί του σκάφους. Όλο το σύστημα θα τροφοδοτείται από ενσωματωμένους ηλιακούς συλλέκτες και θα προωθείται από δύο κινητήρες χωρίς ψήκτρες, αγωγούς σε μια διάταξη διάνυσμα ώσης. το σύστημα φιλτραρίσματος θα χρησιμοποιηθεί για να φιλτράρει περίσσεια θρεπτικών συστατικών και dinoflagellate καθώς κινείται αυτόνομα στις πλωτές οδούς. Το σκάφος θα χρησιμοποιηθεί επίσης ως σύστημα μεταφοράς για την τοπική κοινότητα. Ξεκίνησα με την πρώτη έρευνα του προβλήματος και πώς είχε ξεκινήσει αυτό το πρόβλημα. Έμαθα ότι Οι αυξήσεις του Red Tide προκλήθηκαν από τις μεγάλες ποσότητες θρεπτικών συστατικών, όπως το άζωτο, στα τοπικά νερά. Μόλις ανακάλυψα τι προκαλούσε το πρόβλημα, ήμουν σε θέση να ξεκινήσω την ιδέα μιας λύσης που θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση του μεγέθους των ετήσιων Red Tides.

Η ιδέα μου ήταν ένα σκάφος παρόμοιο σε μέγεθος και σχήμα με ένα πλωτό πλοίο. Αυτό το δοχείο θα είχε ένα skimmer μεταξύ των δύο ποντονιών που θα οδηγούσε το επερχόμενο νερό μέσω ενός φίλτρου πλέγματος για να αφαιρέσει μεγάλα σωματίδια και στη συνέχεια μέσω ενός διαπερατού φίλτρου μεμβράνης που θα αφαιρούσε τα παρόντα μικροσωματίδια αζώτου. Το φιλτραρισμένο νερό θα ρέει στη συνέχεια από το πίσω μέρος του σκάφους μέσω του αντίθετου απορροφητήρα. Iθελα επίσης αυτό το σκάφος να είναι πλήρως ηλεκτρικό, οπότε θα ήταν ήσυχο καθώς και ασφαλέστερο, με λιγότερες πιθανότητες διαρροής τυχόν τοξικών υγρών στα γύρω νερά. Θα υπάρχουν αρκετοί ηλιακοί συλλέκτες στο σκάφος καθώς και ένας ελεγκτής φόρτισης με ένα πακέτο ιόντων λιθίου για την αποθήκευση τυχόν υπερβολικής ισχύος για μετέπειτα χρήση. Ο τελευταίος μου στόχος ήταν να σχεδιάσω το σκάφος με τρόπο που να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τις δημόσιες συγκοινωνίες για την τοπική κοινότητα. Με όλες αυτές τις επιλογές σχεδίασης στο μυαλό, άρχισα να σχεδιάζω πολλές ιδέες στο χαρτί για να προσπαθήσω να λύσω τυχόν πιθανά προβλήματα ».

Βήμα 3: Desinging

Μόλις έκανα την έρευνά μου έξω από τον τρόπο είχα μια πολύ καλύτερη ιδέα για το πρόβλημα και τι το προκαλούσε. Στη συνέχεια πέρασα στο brainstorming και στο σχεδιασμό. Πέρασα αρκετές ημέρες σκεπτόμενος πολλούς διαφορετικούς τρόπους για να λύσω αυτό το πρόβλημα. Μόλις είχα κάποιες αξιοπρεπείς ιδέες, άρχισα να τις σχεδιάζω σε χαρτί για να προσπαθήσω να επιλύσω ορισμένα ελαττώματα σχεδιασμού πριν μεταβώ στο CAD. Μετά από άλλες δύο μέρες σκίτσου, δημιούργησα μια λίστα με τα μέρη που ήθελα να χρησιμοποιήσω για το σχέδιο. Χρησιμοποίησα όλα τα έπαθλά μου από την επιστημονική έκθεση των προηγούμενων ετών και λίγο περισσότερο για να αγοράσω τα μέρη και το νήμα που χρειαζόμουν για να δημιουργήσω το πρωτότυπο. Κατέληξα να χρησιμοποιήσω ένα Node MCU για τον μικροελεγκτή, δύο ηλιακούς συλλέκτες 18V για προτεινόμενες πηγές ενέργειας, δύο αισθητήρες υπερήχων για τα αυτόνομα χαρακτηριστικά, 5 αντιστάσεις φωτογραφιών για τον προσδιορισμό του φωτισμού περιβάλλοντος, μερικές λευκές λωρίδες LED 12V για εσωτερικό φωτισμό, 2 RGB LED λωρίδες για κατευθυντικό φωτισμό, 3 ρελέ για έλεγχο LEDS και κινητήρα χωρίς ψήκτρες, κινητήρα χωρίς ψήκτρες 12V και ESC, τροφοδοτικό 12V για τροφοδοσία του πρωτοτύπου και αρκετά άλλα μικρά μέρη.

Μόλις έφτασαν τα περισσότερα μέρη, άρχισα να δουλεύω στο τρισδιάστατο μοντέλο. Χρησιμοποίησα το Fusion 360 για να σχεδιάσω όλα τα μέρη αυτού του σκάφους. Ξεκίνησα σχεδιάζοντας το κύτος του σκάφους και στη συνέχεια κινήθηκα προς τα πάνω σχεδιάζοντας κάθε μέρος καθώς προχωρούσα. Μόλις σχεδίασα τα περισσότερα από τα εξαρτήματα, τα έβαλα όλα σε ένα συγκρότημα για να βεβαιωθώ ότι θα ταιριάζουν μεταξύ τους μόλις κατασκευάστηκαν. Μετά από αρκετές ημέρες σχεδιασμού και προσαρμογής, ήρθε επιτέλους η ώρα να ξεκινήσουμε την εκτύπωση. Τύπωσα τη γάστρα σε 3 διαφορετικά κομμάτια στο Prusa Mk3 και εκτύπωσα τις ηλιακές βάσεις και τα καλύμματα της γάστρας στα CR10 μου. Μετά από αρκετές μέρες, όλα τα μέρη τελείωσαν την εκτύπωση και τελικά μπορούσα να αρχίσω να το συνδυάζω. Παρακάτω είναι ένα άλλο τμήμα της ερευνητικής μου εργασίας όπου μιλάω για το σχεδιασμό του σκάφους.

Μόλις είχα μια καλή ιδέα για τον τελικό σχεδιασμό, πέρασα στο Computer Aided Drafting ή CAD, η οποία είναι μια διαδικασία που μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας πολλά διαθέσιμα λογισμικά σήμερα. Χρησιμοποίησα το λογισμικό Fusion 360 για να σχεδιάσω τα μέρη που θα χρειαζόμουν σχεδίασα όλα τα μέρη για αυτό το έργο πρώτα και στη συνέχεια τα συγκέντρωσα σε ένα εικονικό περιβάλλον για να προσπαθήσω να επιλύσω τυχόν προβλήματα πριν αρχίσω να εκτυπώνω τα μέρη. Μόλις είχα μια οριστικοποιημένη συναρμολόγηση 3D, μετακόμισα για τον σχεδιασμό των ηλεκτρικών συστημάτων που απαιτούνται για αυτό το πρωτότυπο. wantedθελα το πρωτότυπό μου να είναι ελεγχόμενο μέσω μιας προσαρμοσμένης εφαρμογής στο smartphone μου. Για το πρώτο μου μέρος, επέλεξα τον μικροελεγκτή Node MCU. Το Node MCU είναι ένας μικροελεγκτής που δημιουργήθηκε γύρω από το δημοφιλές ESP8266 Τσιπ Wifi. Αυτός ο πίνακας μου δίνει τη δυνατότητα να συνδέσω εξωτερικές συσκευές εισόδου και εξόδου σε αυτό που μπορούν να ελεγχθούν από απόσταση μέσω της διεπαφής Wifi. Αφού βρήκα τον κύριο ελεγκτή για το σχέδιό μου, προχώρησα στην επιλογή του άλλου rts θα χρειαστούν για το ηλεκτρικό σύστημα. Για να τροφοδοτήσω το σκάφος, επέλεξα δύο ηλιακούς συλλέκτες δεκαοκτώ βολτ που αργότερα θα καλωδιώνονταν παράλληλα για να παρέχουν ισχύ δεκαοκτώ βολτ μαζί με το διπλάσιο του ρεύματος ενός μεμονωμένου ηλιακού στοιχείου λόγω της παράλληλης καλωδίωσής τους. Η έξοδος από τους ηλιακούς συλλέκτες πηγαίνει σε έναν ελεγκτή φόρτισης. Αυτή η συσκευή παίρνει την κυμαινόμενη τάση εξόδου από τους ηλιακούς συλλέκτες και την εξομαλύνει σε μια πιο σταθερή έξοδο δώδεκα βολτ. Στη συνέχεια, αυτό μπαίνει στο σύστημα διαχείρισης μπαταριών, ή BMS, για να φορτίσει τα 6, 18650 λιποκύτταρα ενσύρματα με δύο σετ τριών κυψελών ενσύρματα παράλληλα, στη συνέχεια σειρές. Αυτή η διαμόρφωση συνδυάζει τη χωρητικότητα 4,2 volt του 18650 σε ένα πακέτο χωρητικότητας 12,6 volt με τρεις κυψέλες. Με την καλωδίωση άλλων τριών κυψελών που έχουν ρυθμιστεί παράλληλα με το προηγούμενο πακέτο, η συνολική χωρητικότητα διπλασιάζεται δίνοντας μας μια μπαταρία 12,6 βολτ με χωρητικότητα 6, 500 mAh.

Αυτό το πακέτο μπαταρίας μπορεί να παράγει δώδεκα βολτ για τον φωτισμό και τους κινητήρες χωρίς ψήκτρες. Χρησιμοποίησα έναν μετατροπέα βήμα προς τα κάτω για να δημιουργήσω έξοδο πέντε βολτ για το σετ χαμηλότερης ισχύος των ηλεκτρονικών. Στη συνέχεια χρησιμοποίησα τρία ρελέ, ένα για να ενεργοποιήσω και να σβήσω τα εσωτερικά φώτα, ένα για να αλλάξω το χρώμα των εξωτερικών φώτων και ένα άλλο για να ενεργοποιήσω και να σβήσω τον κινητήρα χωρίς ψήκτρες. Για τη μέτρηση της απόστασης, χρησιμοποίησα δύο αισθητήρες υπερήχων, έναν για το μπροστινό και έναν για το πίσω μέρος. Κάθε αισθητήρας στέλνει έναν παλμό υπερήχων και μπορεί να διαβάσει πόσος χρόνος χρειάζεται για να επιστρέψει αυτός ο παλμός. Από αυτό, μπορούμε να καταλάβουμε πόσο μακριά είναι ένα αντικείμενο μπροστά από το σκάφος υπολογίζοντας την καθυστέρηση στο σήμα επιστροφής. Στην κορυφή του σκάφους είχα πέντε φωτοαντιστάσεις για να προσδιορίσω την ποσότητα φωτός που υπάρχει στον ουρανό. Αυτοί οι αισθητήρες αλλάζουν την αντίστασή τους με βάση το πόσο φως υπάρχει. Από αυτά τα δεδομένα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν απλό κώδικα για τον μέσο όρο όλων των τιμών και όταν οι αισθητήρες διαβάσουν μια μέση τιμή χαμηλού φωτισμού, τα εσωτερικά φώτα θα ανάψουν. Αφού κατάλαβα τι ηλεκτρονικά θα χρησιμοποιούσα, άρχισα να εκτυπώνω τρισδιάστατα τα μέρη που είχα σχεδιάσει προηγουμένως. Τύπωσα το κύτος του σκάφους σε τρία κομμάτια για να χωρέσει στον κύριο εκτυπωτή μου. Ενώ εκτυπώνονταν, προχώρησα στην εκτύπωση των ηλιακών βάσεων και του καταστρώματος σε άλλο εκτυπωτή. Κάθε μέρος χρειάστηκε περίπου μία ημέρα για να εκτυπωθεί, οπότε συνολικά υπήρχαν περίπου 10 ημέρες ευθείας τρισδιάστατης εκτύπωσης για να αποκτήσω όλα τα μέρη που χρειαζόμουν. Αφού ολοκλήρωσαν την εκτύπωση, τα συγκέντρωσα σε μικρότερα μέρη. Στη συνέχεια εγκατέστησα ηλεκτρονικά όπως ηλιακούς συλλέκτες και LED. Μόλις εγκαταστήθηκαν τα ηλεκτρονικά, τα συνδέω όλα και τελείωσα τη συναρμολόγηση των τυπωμένων εξαρτημάτων. Στη συνέχεια, προχώρησα στο σχεδιασμό μιας βάσης για το πρωτότυπο. Αυτή η βάση σχεδιάστηκε επίσης σε CAD και αργότερα κόπηκε από ξύλο MDF στο μηχάνημα CNC μου. Χρησιμοποιώντας το CNC, μπόρεσα να κόψω τις απαιτούμενες υποδοχές στον μπροστινό πίνακα για τη σύνδεση ηλεκτρονικών κουρτινών. Στη συνέχεια, τοποθέτησα το πρωτότυπο στη βάση και η φυσική συναρμολόγηση ολοκληρώθηκε. Τώρα που το πρωτότυπο ήταν πλήρως συναρμολογημένο, άρχισα να δουλεύω τον κώδικα για το NodeMCU. Αυτός ο κωδικός χρησιμοποιείται για να πει στο NodeMCU ποια μέρη είναι συνδεδεμένα σε ποιες ακίδες εισόδου και εξόδου. Λέει επίσης στον πίνακα σε ποιον διακομιστή πρέπει να επικοινωνήσει και σε ποιο δίκτυο Wifi να συνδεθεί. Με αυτόν τον κωδικό, μπόρεσα τότε να ελέγξω ορισμένα μέρη του πρωτοτύπου από το τηλέφωνό μου χρησιμοποιώντας μια εφαρμογή. Αυτό είναι παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο ο τελικός σχεδιασμός θα μπορούσε να επικοινωνήσει με τον κύριο σταθμό σύνδεσης για να λάβει τις συντεταγμένες για την επόμενη στάση του, καθώς και άλλες πληροφορίες, όπως το πού βρίσκονται τα άλλα σκάφη και ο αναμενόμενος καιρός για εκείνη την ημέρα."

Βήμα 4: Συναρμολόγηση (Τέλος !!)

Εντάξει, τώρα είμαστε στο αγαπημένο μου μέρος, τη συναρμολόγηση. Μου αρέσει να χτίζω πράγματα, ώστε τελικά να μπορώ να συνδυάσω όλα τα μέρη και να δω τα τελικά αποτελέσματα με ενθουσίασε αρκετά. Ξεκίνησα συνδυάζοντας όλα τα τυπωμένα μέρη και τα κόλλησα πολύ μεταξύ τους. Στη συνέχεια εγκατέστησα τα ηλεκτρονικά όπως τα φώτα και τα ηλιακά πάνελ. Σε αυτό το σημείο συνειδητοποίησα ότι δεν θα υπήρχε περίπτωση να χωρέσω όλα μου τα ηλεκτρονικά μέσα σε αυτό το αντικείμενο. Τότε μου ήρθε η ιδέα να CNC μια βάση για το σκάφος για να φαίνεται λίγο καλύτερα καθώς και να μου δώσει μια θέση για να κρύψω όλα τα ηλεκτρονικά. Σχεδίασα το περίπτερο σε CAD και μετά το έκοψα στα Bobs CNC E3 σε MDF 13mm. Στη συνέχεια το βίδωσα μαζί και του έδωσα μια στρώση μαύρου χρώματος ψεκασμού. Τώρα που είχα ένα μέρος για να γεμίσω όλα τα ηλεκτρονικά μου, συνέχισα με την καλωδίωση. Συνδέσα τα πάντα και εγκατέστησα το Node MCU (σχεδόν ένα Arduino Nano με ενσωματωμένο WiFi) και φρόντισα να είναι όλα ενεργοποιημένα. Μετά από αυτό, έκλεισα τη συναρμολόγηση και μάλιστα χρησιμοποίησα τον κόφτη λέιζερ των σχολείων μου για να κόψω τα κάγκελα ασφαλείας με μερικά υπέροχα χαρακτικά, ευχαριστώ και πάλι Mr. Z! Τώρα που είχαμε ένα τελικό φυσικό πρωτότυπο, ήρθε η ώρα να προσθέσουμε κάποια μαγεία με την κωδικοποίηση.

Βήμα 5: Η κωδικοποίηση (AKA το δύσκολο μέρος)

Για την κωδικοποίηση χρησιμοποίησα το Arduino IDE για να γράψω έναν αρκετά απλό κώδικα. Χρησιμοποίησα το βασικό σκίτσο Blynk ως εκκίνηση, ώστε αργότερα να μπορώ να ελέγξω μερικά από τα μέρη της εφαρμογής Blynk. Παρακολούθησα πολλά βίντεο στο YouTube και διάβασα πολλά φόρουμ για να λειτουργήσει αυτό το πράγμα. Τελικά δεν ήμουν σε θέση να καταλάβω πώς να ελέγξω τον κινητήρα χωρίς ψήκτρες, αλλά όλα τα άλλα λειτούργησαν. Από την εφαρμογή μπορείτε να αλλάξετε την κατεύθυνση του σκάφους, η οποία θα άλλαζε τα χρώματα των κόκκινων/πράσινων LEDS, θα ενεργοποιούσε/απενεργοποιούσε τα εσωτερικά φώτα και θα λαμβάνει ζωντανή ροή δεδομένων από έναν από τους αισθητήρες υπερήχων στο μπροστινό μέρος της οθόνης Το Σίγουρα χαλάρωσα σε αυτό το κομμάτι και δεν τελείωσα τόσο πολύ με τον κώδικα όσο ήθελα, αλλά τελικά κατέληξε να είναι ένα προσεγμένο χαρακτηριστικό.

Βήμα 6: Τελικό προϊόν

Εχει γίνει! Συγκέντρωσα τα πάντα και δούλεψα μόλις πριν από τις ημερομηνίες των επιστημονικών εκθέσεων. (Στερεότυπος χρονοβόρος) prettyμουν πολύ περήφανος για το τελικό προϊόν και ανυπομονούσα να το μοιραστώ με τους κριτές. Δεν έχω πολλά άλλα να πω εδώ, οπότε θα σας αφήσω να το εξηγήσω καλύτερα. Εδώ είναι το τελικό τμήμα της ερευνητικής μου εργασίας.

Μόλις δημιουργηθούν τα πλοία και οι σταθμοί ελλιμενισμού, η λύση βρίσκεται σε εξέλιξη. Κάθε πρωί τα σκάφη ξεκινούν τις διαδρομές τους μέσω των πλωτών οδών. Κάποιοι μπορεί να περάσουν από τα κανάλια των πόλεων, ενώ άλλοι να ταξιδέψουν στα έλη ή στις ωκεάνιες γραμμές. Ενώ το σκάφος περνάει από τη διαδρομή του, ο απορροφητήρας φιλτραρίσματος θα είναι χαμηλός, επιτρέποντας στα φίλτρα να ξεκινήσουν τη δουλειά τους. Ο σκουπίστας θα κατευθύνει τα πλωτά φύκια και τα συντρίμμια στο κανάλι φιλτραρίσματος. Μόλις μπει μέσα, το νερό αρχικά περνά μέσα από ένα φίλτρο πλέγματος για να αφαιρέσει το μεγαλύτερο σωματίδια και συντρίμμια από το νερό. Το αφαιρεθέν υλικό θα διατηρηθεί εκεί μέχρι να γεμίσει ο θάλαμος. Αφού το νερό περάσει από το πρώτο φίλτρο, περνά στη συνέχεια από το διαπερατό φίλτρο μεμβράνης. Αυτό το φίλτρο χρησιμοποιεί μικρές, διαπερατές οπές για να επιτρέψει μόνο διαπερατό νερό, αφήνοντας αδιάβροχα υλικά. Αυτό το φίλτρο χρησιμοποιείται για την εξαγωγή του αδιαπέραστου υλικού λιπάσματος, καθώς και περίσσεια θρεπτικών συστατικών από τις αναπτύξεις φυκιών. Το φιλτραρισμένο νερό r στη συνέχεια ρέει έξω από το πίσω μέρος του σκάφους πίσω στην πλωτή οδό όπου το σκάφος φιλτράρεται.

Όταν ένα σκάφος φτάσει στον καθορισμένο σταθμό σύνδεσης, τραβιέται στην αγκυροβόλιο. Αφού συνδεθεί πλήρως, δύο βραχίονες θα προσαρτηθούν στο πλάι του σκάφους για να το κρατήσουν σταθερά στη θέση του. Στη συνέχεια, ένας σωλήνας θα ανέβει αυτόματα από κάτω από το σκάφος και θα προσαρτηθεί σε κάθε θύρα διάθεσης απορριμμάτων. Μόλις ασφαλιστεί, το λιμάνι θα ανοίξει και θα ενεργοποιηθεί μια αντλία, απορροφώντας το συλλεγμένο υλικό από το σκάφος και στο σταθμό σύνδεσης. Ενώ συμβαίνουν όλα αυτά, θα επιτρέπεται στους επιβάτες να επιβιβάζονται στο πλοίο και να βρίσκουν τις θέσεις τους. Μόλις επιβιβαστούν όλοι και αδειάσουν τα δοχεία απορριμμάτων, το σκάφος θα απελευθερωθεί από το σταθμό και θα ξεκινήσει σε άλλη διαδρομή. Αφού τα απόβλητα αντληθούν στον σταθμό σύνδεσης, θα κοσκινιστεί ξανά για να απομακρυνθούν μεγάλα συντρίμμια όπως μπαστούνια ή σκουπίδια. Τα υπολείμματα που έχουν αφαιρεθεί θα αποθηκευτούν σε δοχεία για μετέπειτα ανακύκλωση. Τα υπόλοιπα κοσκινισμένα φύκια θα μεταφερθούν στον κεντρικό σταθμό σύνδεσης για επεξεργασία. Όταν κάθε μικρότερος σταθμός σύνδεσης γεμίσει την αποθήκη φυκιών, ένας εργαζόμενος θα έρθει να μεταφέρει τα φύκια στον κεντρικό σταθμό, όπου θα εξευγενιστεί σε βιοντίζελ. Αυτό το βιοντίζελ είναι μια ανανεώσιμη πηγή καυσίμου καθώς και ένας κερδοφόρος τρόπος ανακύκλωσης των συλλεγμένων θρεπτικών συστατικών.

Καθώς τα σκάφη συνεχίζουν να φιλτράρουν το νερό, τα θρεπτικά συστατικά θα μειωθούν. Αυτή η μείωση της υπερβολικής ποσότητας θρεπτικών συστατικών θα οδηγήσει σε μικρότερες ανθοφορίες κάθε χρόνο. Καθώς τα επίπεδα θρεπτικών συστατικών συνεχίζουν να μειώνονται, η ποιότητα του νερού θα παρακολουθείται εκτενώς για να διασφαλιστεί ότι τα θρεπτικά συστατικά παραμένουν σε ένα σταθερό και υγιές επίπεδο που απαιτείται για ένα ακμάζον περιβάλλον. Κατά τη διάρκεια των χειμερινών περιόδων όταν η απορροή λιπασμάτων δεν είναι τόσο ισχυρή όσο την άνοιξη και το καλοκαίρι, τα σκάφη θα μπορούν να ελέγχουν την ποσότητα νερού που φιλτράρεται για να διασφαλιστεί ότι υπάρχει πάντα μια υγιής ποσότητα διαθέσιμων θρεπτικών συστατικών. Καθώς τα σκάφη περνούν μέσα από τις διαδρομές, θα συλλέγονται όλο και περισσότερα δεδομένα για τον πιο αποτελεσματικό προσδιορισμό των πηγών της απορροής λιπασμάτων και τις ώρες προετοιμασίας για υψηλότερα θρεπτικά επίπεδα. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, μπορεί να δημιουργηθεί ένα αποτελεσματικό πρόγραμμα για να προετοιμαστεί για τις διακυμάνσεις που προκαλούνται από τις καλλιεργητικές περιόδους ».