Αυτοματοποιημένη έξυπνη Aquaponics (Με πίνακα ελέγχου βασισμένη στο σύννεφο): 11 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Το Aquaponics σας επιτρέπει να καλλιεργείτε τα δικά σας βιολογικά τρόφιμα οπουδήποτε (σε εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους), σε πολύ λιγότερο χώρο, με περισσότερη ανάπτυξη, λιγότερη χρήση νερού και χωρίς εξωτερικά χημικά λιπάσματα. Επίσης, μπορείτε να παρακολουθείτε τις συνθήκες σε έναν πίνακα εργαλείων που βασίζεται σε σύννεφο.

Το σύστημα χρησιμοποιεί νερό αναμεμειγμένο με απόβλητα ψαριών για το πότισμα των φυτών. Όταν το νερό που αναμειγνύεται με τα απόβλητα ψαριών μετακινείται προς τα κάτω στο έδαφος, αφήνει τα απόβλητα ψαριών στο έδαφος, το καθαρό νερό βγαίνει από την κατσαρόλα και μπαίνει ξανά στη δεξαμενή ψαριών. Τα απόβλητα ψαριών που απομένουν στο έδαφος λειτουργούν ως φυσική κοπριά για την ανάπτυξη των καλλιεργειών που φυτεύονται σε αυτό το έδαφος. Επίσης, το νερό που μπαίνει πίσω στη δεξαμενή ψαριών μεταφέρει οξυγόνο μαζί με αυτό για τα ψάρια. Επομένως, η δεξαμενή ψαριών δεν θα απαιτεί εξωτερικό αερισμό ή εβδομαδιαίο καθαρισμό.

Προμήθειες

1. Raspberry Pi 3 Μοντέλο Β x1
2. (ΠΡΟΑΙΡΕΤΙΚΟ) Wiznet W6100 (ή οποιαδήποτε άλλη ασπίδα Ethernet για Arduino) x1
3. (ΠΡΟΑΙΡΕΤΙΚΑ) Arduino Uno x1
4. DHT11 Αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας x1
5. Αισθητήρας υγρασίας εδάφους με βιδωτούς ακροδέκτες x1
6. Υποβρύχια αντλία νερού (συνιστάται 18W ή υψηλότερη για κάθετα επίπεδα) x1
7. Ενότητα ρελέ (ελάχιστο 2 κανάλια) x1
8. Λάμπα LED x1 (ή περισσότερο ανάλογα με το μέγεθος του συστήματος)
9. Θήκη λαμπτήρα x1 (ή περισσότερο ανάλογα με τον αριθμό των λαμπτήρων LED που έχετε στο σύστημά σας)
10. Υδροσωλήνας
11. Συγκολλητικό σίδερο x1
12. Σύρμα συγκόλλησης x1
13. Είτε σωλήνας θερμοσυρρίκνωσης είτε μονωτική ταινία x1
14. Ταινία διπλής όψης x1
15. Πλαστική μπανιέρα
16. Πλαστικοί δίσκοι/γλάστρες
17. (ΠΡΟΑΙΡΕΤΙΚΑ) Βίδες και μηχανή γεώτρησης

Βήμα 1: Προετοιμασία των προμηθειών

Προμηθευτείτε τις προμήθειες που αναφέρονται παραπάνω σε ένα μέρος. Απλώς αγοράστε τα αν δεν τα έχετε. Θα χρειαστείτε επίσης βασικά εργαλεία όπως κατσαβίδια, απογυμνωτές σύρματος και ψαλίδι. Θα θέλετε επίσης να έχετε μια καλή ταινία διπλής όψης (έχω χρησιμοποιήσει 3Μ) για να κολλήσετε τα εξαρτήματα όπου είναι απαραίτητο. Μπορείτε επίσης να στερεώσετε μόνιμα τα εξαρτήματα χρησιμοποιώντας βίδες και μηχανή γεώτρησης για να ανοίξετε μια τρύπα για τις βίδες. Θα χρειαστείτε επίσης συγκολλητικό σίδερο και σύρμα συγκόλλησης για να ολοκληρώσετε την καλωδίωση. Είναι σημαντικό να καλύπτετε τη συγκόλληση ή οποιεσδήποτε άλλες συνδέσεις σύρματος με σωλήνα θερμοσυρρίκνωσης ή κάποια μονωτική ταινία.

Βήμα 2: Ρύθμιση των δίσκων

Τοποθετήστε τους δίσκους κάθετα πάνω από την κάτω μπανιέρα. Η κάτω μπανιέρα θα περιέχει τα ψάρια και οι πάνω δίσκοι θα έχουν τα φυτά. Μπορείτε είτε να χρησιμοποιήσετε ένα μικρό πλαστικό τραπέζι για να κρατήσετε τον επάνω δίσκο εάν έχετε μόνο ένα επίπεδο φυτών, είτε μπορείτε να έχετε το δικό σας δίσκο ή στοίβες για να τοποθετήσετε τους δίσκους/κατσαρόλες σας ο ένας πάνω στον άλλο.

Βήμα 3: Υδραυλικά 1 - Ρύθμιση του συστήματος παροχής νερού

Συνδέστε το ένα άκρο του σωλήνα νερού στην υποβρύχια αντλία και περάστε τον σωλήνα νερού στους δίσκους/γλάστρες. Μπορείτε να έχετε σωλήνες PVC με τρύπες γύρω από τους δίσκους σας για να πασπαλίζετε νερό πάνω στα φυτά σε αυτόν τον δίσκο και να συνδέετε τον σωλήνα νερού με αυτούς τους σωλήνες PVC. Or αν το σύστημά σας είναι μικρό, μπορείτε να κάνετε τρύπες στο σωλήνα νερού και να τρέξετε τον σωλήνα νερού γύρω από τους δίσκους έτσι ώστε όπου και να ρέει νερό μέσα από το σωλήνα, να ραντίζεται πάνω από τα φυτά στο δίσκο/κατσαρόλα.

Βήμα 4: Υδραυλικά 2 - Σύστημα επιστροφής νερού

Κάντε μια τρύπα στο κάτω μέρος κάθε δίσκου/κατσαρόλας για να αποστραγγιστεί η περίσσεια νερού. Μπορείτε να συνδέσετε κάθε μία από αυτές τις τρύπες μέσω σωλήνων PVC και να έχετε το νερό από όλες εκείνες τις τρύπες που εισέρχονται στο δίκτυο των σωλήνων που τελικά εισέρχονται στον κάτω κάδο που θα είχε τα ψάρια σε αυτό.

Βήμα 5: Γεμίστε τα δοχεία/δίσκους

Βάλτε μερικά χαλίκια ή πήλινες μπάλες στο κάτω μέρος των κατσαρόλων ή των δίσκων. Αυτό γίνεται έτσι ώστε τα σωματίδια της άμμου να μην αποστραγγίζονται μέσα από την τρύπα μαζί με την περίσσεια νερού και να εισέλθουν στον κάτω κάδο με τα ψάρια μέσα. Στη συνέχεια, γεμίστε τις γλάστρες/δίσκους με χώμα και φυτέψτε τις καλλιέργειες/φυτά που θέλετε να αναπτυχθούν.

Βήμα 6: Δοκιμάστε το σύστημα όπως είναι (εντελώς προαιρετικό, αλλά καλό να το κάνετε)

Γεμίστε τον κάτω κάδο με καθαρό νερό, ενεργοποιήστε την υποβρύχια αντλία για ένα λεπτό και αφήστε το νερό να ρέει μέσα από το σύστημα. Απλά βεβαιωθείτε ότι η περίσσεια νερού που αποστραγγίζεται από τα δοχεία/μπανιέρες είναι καθαρό και δεν περιέχει καθόλου λάσπη.

Βήμα 7: Ρύθμιση του Raspberry Pi

1. Εγκαταστήστε το Raspbian OS στο Raspberry Pi.
2. Συνδέστε το Raspberry Pi στο δίκτυό σας WiFi.
3. Κατεβάστε τον κώδικα Raspberry Pi από αυτόν τον σύνδεσμο (Or από το αρχείο.zip που ανέβηκε σε αυτό το βήμα).
4. Αποσυμπιέστε τα αρχεία κώδικα (Εάν έχουν ληφθεί από το αρχείο.zip)
5. Αντιγράψτε τα αρχεία σε ένα φάκελο στο Raspberry Pi.
6. Ορίστε το αρχείο main.py για εκτέλεση κατά την εκκίνηση του Raspberry Pi. (Μπορείτε να ακολουθήσετε αυτόν τον σύνδεσμο για να μάθετε πώς μπορείτε να ρυθμίσετε προγράμματα για εκτέλεση κατά την εκκίνηση)

Βήμα 8: Κάντε τις ηλεκτρικές συνδέσεις

Κάντε τις ηλεκτρικές συνδέσεις όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Η χρήση Arduino και ασπίδας ethernet για το Arduino είναι εντελώς προαιρετική. Έχοντας ένα θα λειτουργούσε ως εφεδρικό αν το Raspberry Pi δεν συνδεθεί ανά πάσα στιγμή στο WiFi σας.

Επίσης, βεβαιωθείτε ότι δεν πέφτει νερό στο Raspberry Pi και στη μονάδα Relay. Το νερό στη μονάδα Raspberry Pi ή Relay μπορεί να προκαλέσει βραχυκύκλωμα και να βλάψει το σύστημά σας. Ένα βραχυκύκλωμα μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε πυρκαγιά. Μπορείτε να καλύψετε το Raspberry Pi και τη μονάδα Relay με οποιοδήποτε υλικό που δεν επιτρέπει τη ροή νερού σε αυτό.

Τοποθετήστε τους αισθητήρες στη σωστή θέση, όπως φαίνεται στο βίντεο στην αρχή αυτής της ανάρτησης και ενεργοποιήστε το σύστημα.

Το Raspberry Pi έχει ένα σενάριο αυτοματισμού που τρέχει σε αυτό. Το σενάριο αυτοματισμού φροντίζει για την παροχή νερού στις εγκαταστάσεις σας, καθώς και τον φωτισμό με βάση τις ενδείξεις των αισθητήρων. Έτσι, δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για τα φυτά σας ανά πάσα στιγμή.

Βήμα 9: Έχοντας έναν Πίνακα ελέγχου για την παρακολούθηση των συνθηκών του συστήματός σας

Έχω δημιουργήσει το backend χρησιμοποιώντας το Django για τη συλλογή δεδομένων και την παράδοση ενός πίνακα ελέγχου για την εμφάνιση βασικών αναλυτικών στοιχείων σχετικά με τα δεδομένα που συλλέγονται από το σύστημά σας. Μπορείτε να έχετε πολλά συστήματα σε διάφορα θερμοκήπια που συνδέονται με το back-end. Αυτό σας διευκολύνει να διαχειριστείτε πολλά συστήματα σε διάφορα θερμοκήπια σας σε ένα μέρος. Μπορείτε επίσης να δώσετε ένα υπέροχο όνομα για τα θερμοκήπια και τα φυτά σας στο ταμπλό.

Ο πίνακας ελέγχου σας επιτρέπει επίσης να ελέγχετε τα φώτα και τις αντλίες του συστήματός σας χειροκίνητα όποτε θέλετε.

Μπορείτε να κατεβάσετε τον κώδικα για το back-end από το αποθετήριό μου στο GitHub (ή τον σύνδεσμο κάτω από αυτό το βήμα) και να τον αναπτύξετε σε πλατφόρμες cloud της επιλογής σας. Ο κώδικας συνοδεύεται από ένα έτοιμο για ανάπτυξη στην πλατφόρμα cloud Heroku, αλλά μπορείτε να αναπτύξετε σε οποιαδήποτε πλατφόρμα cloud της επιλογής σας (Amazon Web Services, Google Cloud Platform κ.λπ.) παραπέμποντας μόνο τις οδηγίες/τεκμηρίωση για την ανάπτυξη εφαρμογών Ιστού που βασίζονται στο Django στη συγκεκριμένη πλατφόρμα cloud.

Βήμα 10: Εκτελέστε το σύστημα με καθαρό νερό για 24 ώρες

Γεμίστε τον κάτω κάδο με καθαρό νερό και αφήστε τον να λειτουργήσει για 24 ώρες. Ελέγξτε το νερό στον κάτω κάδο μετά από 24 ώρες. Εάν το νερό στη μπανιέρα δεν είναι καθαρό, αντικαταστήστε το νερό με καθαρό νερό και λειτουργήστε το σύστημα για άλλες 24 ώρες. Επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία μέχρι να έχετε καθαρό νερό στον κάτω κάδο. Διαφορετικά, εάν το νερό είναι καθαρό, καλό είναι να πάτε στο επόμενο βήμα. Η αλλαγή του νερού μέχρι να αποκτήσετε καθαρό νερό θα κάνει το τελευταίο κομμάτι καθαρισμού στο σύστημά σας πριν βάλετε τα ψάρια.

Βήμα 11: Βάλτε τα ψάρια μέσα

Θα σας συνιστούσα να χρησιμοποιείτε ψάρια Koi για το σύστημα, καθώς είναι γνωστό ότι παράγει πολλά απόβλητα, αλλά μπορείτε να βάλετε οποιοδήποτε παρόμοιο ψάρι είναι εύκολα διαθέσιμο στην περιοχή σας. Βάλτε τα ψάρια στην κάτω μπανιέρα γεμάτη με καθαρό νερό και βάλτε επίσης περισσότερο νερό για να γεμίσει τη μπανιέρα αφού το σύστημα έχει ποτίσει τα φυτά μια φορά. Αυτό γίνεται για να βεβαιωθείτε ότι υπάρχει αρκετό νερό στο σύστημα.

Επίσης, ξαναγεμίστε το νερό όποτε είναι απαραίτητο καθώς θα χαθεί νερό λόγω εξάτμισης. Και ταΐστε τα ψάρια στην ώρα τους.

Είσαι έτοιμος!! Σας εύχομαι τα καλύτερα για το ταξίδι σας στην κατανάλωση υγιεινών, βιολογικών και σπιτικών τροφίμων.

Σας ευχαριστώ!