Нови Технологии

Български проект за вертикална ферма участва в световен конкурс

Владимир Владков

Според Световната организация по прехрана и земеделие (FAO), населението в света ще нарасне с една трета до 2050 г., или още около 2 милиарда души ще населяват планетата. Повечето от тези хора ще живеят в развиващите се страни, но голям дял от населението се пада и на градове и урбанизираните територии. Ако тенденциите за увеличаване на потреблението продължат със същите темпове, по прогнози на FAO земеделието и селскостопанското производство в световен мащаб ще трябва да бъдат увеличени с около 60% до 2050 г. за да отговорят на очакваното потребление на храни и фуражи. Tова може да бъде постигнато само след трансформация на текущия подход в секторa, с цел изхранване на нарастващото население и осигуряване на основата за икономически растеж.

Огнян Чиков, създател на проект, участващ в конкурса на портала Element14 Community

Именно тази цел е заложена и в конкурса, в който участват 15 човека от цял свят за решаване на проблемите на населението, свързани с отглеждане на култури в урбанизирани територии. Конкурсът е организиран от онлайн портала Element14 Community, който представлява платформа за инженери, представена в повече от 230 страни, с 330 000 членове и поддръжка на 10 езика. Целта на конкурса е проектирането и създаването на вертикална ферма (Vertical Farming Design Challenge) за отглеждане на зеленчуци (марули), като 15-те най-добри решения са спонсорирани за практическа реализация на предложената идея. Спонсорството е под формата на различни полупроводникови елементи за осъществяване на проекта, както и безжична платформа за разработки, открояваща се с изключително ниска консумация на енергия, софтуер за наблюдение на консумираната енергия и множество приложения в лабораторни условия. Спонсорирането подсигурява и специални семена за засаждане. В комплекта е включен и набор от безжични сензори за анализ на параметрите на околната среда. Участниците в конкурса са от цял свят, като едно от спонсорираните решения е на българина Огнян Чиков. Неговият проект попада сред топ 15, като той създава решение за управление на автоматизирана ферма, изградено на базата на няколко хардуерни модула, управлявани от централизиран софтуер. Огнян получава пълна подкрепа и съдействие и от компанията, в която работи – Enterprise Communications Group, като работодателят подпомага процеса на развитие на решението.

Решението, което Огнян предлага,

е изградено от модули, контролирани от софтуерна платформа на базата на данни, събрани чрез различни сензори. Той разработва система за наблюдение на параметрите на почвата и околната среда, система за напояване, система за хранене и уеб базиран софтуер за наблюдение и управление на процесите свързани с отглеждането на зеленчуците. Неговата идея е подсилена и от използването на слънчева енергия за захранване на сензорите и гореизброените системи, както и дъждовна вода за поливане на растенията. Материалите за така нареченото условие от страна на организаторите - „new growing surface“, които Огнян използва, са рециклирани евро палета, което играе важна роля в икономическата оценка на решението и го прави с висока степен на екологичност.


Български проект за вертикална ферма участва в световен конкурс

© Владимир Владков, Computerworld.bg

Животът на батерията на платформата за безжична разработка (Wireless Development Kit на Silicon Labs) може да бъде удължен чрез някои функционалности, които предлага платформата. Тя разполага с 5 различни нива на работа, като в тези нива е налична различна периферия. По този начин платформата за безжична разработка дава възможност за използване само на нужните ресурси и интерфейси. „В моето решение ще се опитам да събирам данни от сензори и при достигане на определена големина на буфера, да задействам централния процесор и да включа периферията за изпращане на данните, споделя Огнян. - Все още не съм наясно как ще го постигна, но по документация е възможно“, признава той.

Откъде идва идеята?

Всичко започва, когато онлайн порталът Element14 Community обявява конкурса. Огнян решава да създаде решение, използвайки дългогодишният си опит в компанията като инженер и познанията, които притежава по разработване на софтуер.

Паралелно с разработеното решение, той е създал и ферма с подобни функционалности, които е постигнал чрез платформа за програмиране с отворен код. Целта му е да наблюдава максимално добре развитието на зеленчуците чрез анализ на техния растеж и състояние, с цел създаване и оптимизация на алгоритъма за наблюдение и управление на вертикалната ферма, с която участва в конкурса. Снимките са направени на паралелното решение, при което може да се наблюдава растежът на засетите семена. Ефектът е постигнат за около 8 дни при стайна температура около 24-25 градуса и напълно автоматизиран контрол.


Български проект за вертикална ферма участва в световен конкурс

© Владимир Владков, Computerworld.bg


Български проект за вертикална ферма участва в световен конкурс

© Владимир Владков, Computerworld.bg


Български проект за вертикална ферма участва в световен конкурс

© Владимир Владков, Computerworld.bg

За да се развиват нормално растенията, Огнян прочита в интернет множество статии, в които е обяснено използването на червена и синя светлина за подхранване на растежа на растенията (за фотосинтезата). Комбинацията от двете LED светлини осигурява лилава светлина. Това е заложено в модула за хранене на растенията. „За целта ще използвам светодиоди на OSRAM, по-специално серията OSLON. Синята светлина ще постигна с набор от светодиоди LD CQxP (Deep Blue) с дължина на вълната 450 nm. Червената светлина ще постигна със светодиоди LH CPxP GF (Hyper Red) с дължина на вълната 660 nm. Използвам LED технология поради следните причини – те са енергийно ефективни, няма излъчване на топлинна енергия, сравнително лесни са за употреба и са сравнително евтини“, казва още Огнян Чиков.


Български проект за вертикална ферма участва в световен конкурс

© Владимир Владков, Computerworld.bg

Важни дати от конкурса

Изработване на предложените решения (до края на септември 2015).

Засаждане на семена (края на септември 2015).

Край на състезанието и обявяване на резултатите (ноември 2015).

На сайта са обявени 15 имена и проекти, два са от Европа – едното на Огнян Чиков, а другото е на португалеца Жозе Маркес. Останалите избрани проекти са на разработчици от САЩ, Индия и един от Австралия.

Как работи цялата схема и ферма?

Огнян използва платформа с отворен код Arduino, по специално платката Arduino Uno. „Тази платформа е лесна за използване и програмиране, коментира разработчикът. - Най-важното – тя е евтина и могат да се ползват множество онлайн ресурси. Не на последно място, тя има добра поддръжка на официален форум и евтин допълнителен хардуер със задоволително качество и допустими отклонения при измерванията“, допълва Огнян Чиков.

В момента фермата (опитната постановка) работи по следния начин:

Събират се данни от сензорите, които се управляват от платката Arduino Uno. Събират се данни за температура на въздуха, температура на почвата, влажност на въздуха, влажност на почвата, сензор за дъжд и осветеност. Чрез радиомодул изпращам тези данни на втора платка Arduino Uno, на която има и прикачен LCD дисплей. Към втората платка (страна сървър) има закачен Ethernet Shield, който смятам да използвам за изпращане на данни към SQL База данни (сървър). Тези данни ще бъдат обработени на обикновена уеб страница, която в момента е в процес на разработка. При ниски стойности на влажността на почвата и алгоритъм за анализ на температурата на въздуха и влажността, в комбинация със сензора за осветеност към платката Arduino Uno, която е от страна на фермата, се изпраща команда за задействане на поливната система. Системата за хранене се включва при понижаване на осветеността, но тя работи не по-дълго от 4-5 часа на ден, за да могат растенията да почиват. Сензорът за дъжд е един вид резервираност на капковото напояване. Ако случайно сензорът за влажност не отчете високата влажност на почвата и не изключи системата за напояване, то при достигане на определени нива на отчитане на сензора за дъжд, той задейства изключването на системата за напояване. Това е тестовата постановка на решението.


Български проект за вертикална ферма участва в световен конкурс

© Владимир Владков, Computerworld.bg

"За конкурса ще реализирам същото решение, но ще използвам за предаване и приемане двете платки от комплекта за безжична разработка (Wireless Development Kit на Silicon Labs), тъй като възможностите на тази платформа са огромни, и е нужно време за разучаване, създаване на програми и тестване. Също така сензорите, с които работи тя, са с различни спецификации", обяснява Чиков.

Приложението за смартфони се изтегля безплатно и е на Silicon Labs. То ще бъде използвано за допълнително наблюдение параметрите на въздуха. Приложението работи със Silicon Labs Sensor Puck. Това е платка, разполагаща със сензори за температура на въздуха, влажност, осветеност и UV индекс. Тази платка се свързва чрез Bluetooth към смартфона. Платката има възможност и за измерване на пулса на човек.

Ето снимка към конфигурираното приложение (сх. 3):


Български проект за вертикална ферма участва в световен конкурс

© Владимир Владков, Computerworld.bg

Победителят в конкурса

ще бъде избран на базата на показаните резултати. Ще се вземе под внимание и изграденото технологично решение, и постигнатите резултати при растенията. Едно от условията за кандидат финалистите е да пишат поне по 1 път седмично за развитието на проекта, като прикачват снимки и информация за постигнатото решение.

Наградите са 3:

Първо място включва $250 дарение за асоциацията на вертикалните ферми на името на победителя плюс следните продукти:

  • Global Solar SUNLINQ™ 62 Watt Foldable Solar Panel Kit

  • The Nest® Learning Thermostat™

  • Würth Elektronik Energy Harvesting Kit

Второ място включва $250 дарение за асоциацията на вертикалните ферми на името на победителя плюс следните продукти:

  • ALLPOWERS™ 18V 28W Foldable Solar Charger

  • The Nest® Learning Thermostat™

Трето място $250 дарение за асоциацията на вертикалните ферми на името на победителя плюс термостата на Nest® Learning Thermostat™.





© Ай Си Ти Медиа ЕООД 1997-2019 съгласно Общи условия за ползване

X