Обмен опытом

"ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММЫ LabVIEW ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ВЫРАЩИВАНИЯ АГРОКУЛЬТУРЫ КРЕСС-САЛАТ". Проект выполнили учащиеся ГБОУ №2009 в рамках конкурса "Школа реальных дел 2015-2016"

Авторы проекта

Учащиеся школы: ГБОУ «Школа № 2009»

Состав команды «Агрохолдинг»:

Анненков Александр - 7 класс

Пикашкова Дарья- 7 класс

Степанов Даниил - 7 класс

Казаков Алексей - 9 класс

Конухина Ольга - 9 класс

Куратор команды:

Долгова Инна Игоревна, учитель биологии

ВВЕДЕНИЕ

Здравствуйте! Мы - участники команды «Агрохолдинг», вступившей на путь создания собственного агробизнеса на территории школы № 2009. Все мы являемся участниками школьного экологического объединения «Заповедные острова».

Идея выращивания растений в «домашних условиях» для нас не нова. Мы уже имеем опыт работы с такой неприхотливой агрокультурой как кресс-салат, выращиваем рассаду сельдерея, томатов, перцев, цветов-однолетников.

Это интересно с точки зрения возможного применения на практике тех знаний, которые мы приобретаем на уроках биологии, экономики, информатики, физики. Мы уже научились достижению учебных целей. Пора двигаться дальше - добиваться коммерческого результата!

Цель нашего проекта: вырастить агрокультуру, используя естественнонаучные и экономические знания, автоматизацию процессов и коммерциализацию технологий

Мы поставили перед собой непростые задачи:

1. Подробно ознакомится с особенностями выращивания выбранной агрокультуры - кресс-салат.

2.Детальное изучить оборудование, необходимое для обеспечения работы автоматизированной установки.

3. Научиться разрабатывать бизнес-план проекта.

4. Реализовать полученную продукцию.

5. Разработать инструкцию по выращиванию кресс-салата в домашних условиях.

Немного о каждом из нас:

Александр Анненков - агроном: самым интересным для меня в этом проекте было выращивание кресс-салата. Каждая агрокультура имеет свои биологические особенности и технологию выращивания. Вопреки существующему мнению, что урожай кресс-салата получить легко и просто, нам пришлось разгадать не одну загадку этого растения.

Дарья Пикашкова - экономист: я считаю, что ключевой задачей проекта было составление бизнес-плана. Как получить прибыль, имея всего лишь несколько пакетиков семян, два метра марли и старый аквариум? Об этом наш проект.

Даниил Степанов - менеджер: Я отвечал за реализацию продукции и PR-компанию. А когда мы вырастили и реализовали не один, а целых три урожая, я переключился на формирование отчета и презентации.  Мне приходилось поддерживать в команде настойчивость в достижении цели, определять проблемы, которые требуют повышенного внимания, и самому активно включаться в работу над ними. В общем, стараться не провалить проект.

Алексей Казаков - инженер-технолог, программист: моя задача состояла в том, чтобы превращать наши планы в реальность. Говорят, что незаменимых людей не бывает, но мне хотелось бы верить, что для нашей команды я именно такой специалист.

Ольга Конухина - инженер-конструктор, программист: мне было интересно работать в новой для меня программе «LabVIEW», понравилось следить за изменением показаний датчиков, ну и, конечно, наблюдать за тем, как растут наши растения. В конце концов, проект заключался именно в этом - вырастить урожай. Теперь, очень жалко с ним расставаться.

Актуальность проекта: агробизнес сегодня является одним из наиболее перспективных направлений малого бизнеса, которое динамично развивается, как в России, так и во всем мире. Особенно если принять во внимание тот факт, что в этой сфере появилось множество самых разнообразных методов, средств и технологий, позволяющих более эффективно достигать коммерческого результата. Среди них - интеграция инженерных конструкций, современных средств контроля условий и автоматизации процессов выращивания агрикультур.

Образовательный проект «Создай свой агробизнес» позволит провести обучение учеников школ выращиванию в бытовых условиях зеленных, пряных и овощных культурных растений, способных обогатить наш стол в осеннее-зимне-весенний период.  Реализация проекта будет иметь и экономический эффект, т.к. позволит сократить расходы на покупку зелени. Немаловажным является то, что проект предоставляет учащимся возможность практического применения естественнонаучных, экономических и социальных знаний, инженерных и технических навыков, полученных в школе, а также обучает работе с ПО.

Проблема, над которой мы работали: возможно ли выращивание агрикультур в бытовых условиях, с минимальными экономическими затратами, используя возможности технического оборудования (датчиков освещенности, температуры, влажности и т.д.) и современное ПО?

Новизна решения в том, что мы решили создать полностью автоматизированную установку для выращивания агрикультур, достаточно компактную, чтобы ее легко можно было собрать (разобрать), перенести, усовершенствовать, экономически выгодную для использования, полностью оправдывающую затраты на ее сборку и эксплуатацию. Конечно, мы только на пути к своей цели, но первые шаги уже сделаны.

Гипотеза: мы считаем, что использование программного продукта «LabVIEW» и оборудования «Vernier» позволит автоматизировать процессы выращивания агрикультур, создать экологически чистую продукцию по экономически обоснованной оптимальной цене.

Этапы проекта:

1.Теоретический.

Задачи этапа:

1.Ознакомиться с предлагаемым ПО и оборудованием.

2.Проанализировать существующие идеи агробизнеса.

3.Ознакомиться с условиями выращивания агрокультур.

4.Подобрать или придумать наиболее подходящую для ваших условий идею агробизнеса.

5.Подобрать все необходимое оборудование

6.Проведение необходимых исследований по почвоведению и растениеводству.

7.Создать бизнес-план проекта.

Что нового мы узнали на данном этапе:

1, 5.Знакомство с ПО мы начали в феврале этого года. Нас поразили возможности программы «LabVIEW». Прежде всего, мы узнали, что программа позволяет создать виртуальный прибор и  является средой программиро­вания, с помощью которой можно создавать приложения, используя графическое представление всех элементов алгоритма, что отличает ее от обычных языков программирования, где используется текст

Измерительная система, созданная в « LabVIEW», имеет большую гибкость по сравнению со стандартным лабораторным прибором, потому что она использует многообразие возможностей современного программного обеспечения. С помощью программы можно определить функциональность создаваемого прибора, а при необходимости внести в него изменения буквально за минуты. Программа «LabVIEW» значительно облегчает работы по программированию требуемых функций нашей теплицы. 

2. Мы узнали, что современный агробизнес представляет фейерверк идей. Но мы, конечно, искали подходящую идею для выполнения нашего проектного задания. Вот какие идеи заслужили наше внимание (в скобках мы указываем факторы экономического эффекта):

- Выращивание лекарственных и ароматических растений (многие отдают предпочтение натуральному лекарственному сырью, аромакология сейчас очень популярна),

- Выращивание сладкого перца (это один из самых дорогостоящих овощей в наших магазинах, привлекателен высоким содержанием витамина С и ликопина, расщепляющего жиры)

- Выращивание зелени в домашней теплице (необходима круглый год, имеет хороший спрос, минимальные затраты по уходу)

- Выращивание клубники в подвесных полиэтиленовых мешках (ежегодно возрастающий спрос, прекрасные вкусовые качества и высокое содержание железа в ягодах, сокращение площадей для выращивания, по сравнению с обычной теплицей)

- Выращивание грибов на... кофейной гуще (не тратятся средства на покупку и обновление субстрата, который можно использовать для 3-х поколений грибов)

- Многополочная установка для выращивания зелени и овощей (устанавливается на кухне в обычной квартире, овощи круглый год!)

-Вендинговый автомат для реализации своей продукции (устанавливается в любом месте, экономит время производителя и покупателя)

3-4. Мы познакомились с условиями выращивания зеленных агрокультур при посещении агрохолдинга «Московский», в также, использовали материалы вебинара по агротехническим вопросам, состоявшегося в декабре 2015 г.

6.На данном этапе мы узнали о тех условиях, которые необходимы для выращивания нашей агрокультуры кресс-салат: длиннодневное или короткодневное это растение, необходимость дополнительно освещения, требовательность к влажности субстрата, на каком субстрате лучше выращивать. Основной урожай кресс-салата получен нами в аквакультуре, хотя мы выращивали его и с применением почвогрунта, предварительно ознакомившись с его составом и измерив рН.

7. Бизнес-план в разработке, но реальная прибыль уже получена.

2.Практический.

Задачи этапа:

1.Проектирование конструкции теплицы

2.Конструирование установки

3. Установка датчиков

4. Проверка датчиков

5. Автоматизация процессов

6. Проведение испытаний

Как мы решали эти задачи:

1-2. Т.к. оборудование мы получили уже после того, как вырастили первые урожаи, то решили оставить для исследовательской работы свою прежнюю конструкцию. Это аквариум, объемом 100 л, в котором установлены поддоны для растений с бортиками. Использовать их можно для установки горшков с растениями или для аквакультуры. Для освещения использовались две линейки светодиодов (24 В).

 

Для проветривания - вентилятор от блока питания компьютера, полив и подкормки производили вручную.

Для автоматизации процессов в нашей теплице мы использовали различные датчики, информация от которых поступала на устройство сбора данных «SensorDAQ»и далее подавалась на компьютер, где у нас установлена программа «LabVIEW».

 

С помощью программы мы создали виртуальный прибор, который и обрабатывал поступающие от датчиков данные.Выше мы видим реализацию нашего виртуального прибора. Слева вверху схематически отображается устройство «SensorDAQ». К нему подключаются индикаторы, отображающие освещенность, температуру, влажность. К первому каналу подключен датчик температуры. Информация с него поступает на модуль сравнения, который сопоставляет температурные показания, поступающие от датчика с пороговым значением. В нашем случае  это 24 градуса. При превышении порогового значения, на экране прибора загорается индикатор и посылается сигнал на исполнительное устройство, запускающее вентилятор (охлаждающий воздух в теплице).

Аналогично происходит обработка данных, поступивших с датчика освещенности. Мы настраиваем пороговое значение включения освещения в соответствии с нашим часовым поясом.  С наступлением светового дня, для растений, освещение теплицы включается. С наступлением темноты (окончание светового дня) освещение отключается, таким образом, наши растения обеспечены достаточным количеством света.

Информация, поступающая от датчика влажности, определяет необходимость полива. Поскольку в нашей конструкции пока отсутствует автоматизация этого процесса, то полив мы производили сами, ориентируясь на показания индикатора и звуковой сигнал.

Мы использовали датчик определения кислотности почвы. Т.к. в кислой среде (рН менее 4) нарушается поглощение растениями анионов, почву необходимо подщелачивать, проводить подкормку органо-минеральным удобрением. Лучше всего кресс-салат растет при нейтральном рН (6-7).

Продолжая работу в программе «LabVIEW»,мы задумались над тем, как использовать датчик углекислого газа и кислорода. Данные, полученные от них, могут свидетельствовать об интенсивности фотосинтеза. В теплицах для получения продукции при коротком световом дне можно повышать содержание углекислого газа в воздухе и, тем самым, компенсировать нехватку света в осеннее и зимнее время. Интенсивность фотосинтеза при этом возрастает, растения растут быстрее. А электроэнергию мы экономим.

Результаты:

  • 1. В ходе работы над проектом наша команда изучила возможности программы «LabVIEW» для автоматизации процессов выращивания растений в мини-теплице.
  • 2. Мы протестировали техническое оборудование (датчики) «Vernier», исследовали возможность их использования для сбора информации о различных факторах, влияющих на рост растений.
  • 3. В кабинете биологии была сконструирована установка для выращивания кресс-салата.
  • 4. Выращено несколько урожаев агрокультуры.
  • 5. Урожай реализован, получена прибыль.
  • 6. Проведена PR-компания, создан рекламный ролик о пользе и применении кресс-салата.

Выводы

1.     Программный продукт «LabVIEW» является интересной продуктивной разработкой, позволяющей выполнить сложное практическое исследование. Техническое оборудование  «Vernier» позволяет эффективно собирать информацию для работы в программе.

2.     С помощью оборудования, предоставленного компанией «Экзамен-Технолаб», можно автоматизировать процессы выращивания растений в теплице и получить экологически чистую продукцию, пригодную для реализации и выращивания.

Перспективы

Мы, участники команды «Агрохолдинг», считаем, что у нашего проекта большое будущее. Сейчас мы выращиваем в своей теплице 4-ый урожай кресс-салата, после этого планируем продолжить в ней выращивать рассаду мини-овощей (семена уже посадили), в следующем году на ее основе создадим флорариум, для создания экосистемы тропического леса (орхидеи, бромеливые, папоротники). В ходе реализации нашего проекта мы познакомили с нашей работой одноклассников, а в апреле этого года представим результаты своего исследования на ежегодной итоговой конференции нашего образовательного комплекса «На перекрестке открытий» У всех наш проект вызывал позитивный интерес - равнодушных не было!

Мы выражаем благодарность компании «Экзамен-Технолаб» за предоставленную возможность тестирования программного продукта «LabVIEW».

Подобное исследование мы проводили впервые!

Нам было очень интересно!

Видео

Загрузка видео...
Facebook YouTube Вконтакт Flickr