Project “Ρομποτική Ενυδρειοπονία”

Ένα μεγάλο project της «ρομποτικής  ενυδρειοπονίας» ξεκινάει στο σχολείο μας!

Σκοπός του εγχειρήματος είναι να γνωρίσουν οι μαθητές την νέα αυτή καλλιέργεια και να έρθουν σε επαφή με πολλά γνωστικά αντικείμενα. Όλη η μελέτη του έργου (Αγορά κατάλληλων εξαρτημάτων , προγραμματιστικός κώδικας , σχέδια κατασκευής , καταγραφή στατιστικών κτλ ) θα είναι διαθέσιμή σε οποιαδήποτε άλλο σχολείο επιθυμεί να το υλοποιήσει και να εμπλακούν οι μαθητές του σε ένα τόσο διαδραστικό και πλούσιο σε γνώσεις έργο ! Για Οποιαδήποτε ερώτηση -πληροφορία ή ακόμα και διά ζώσης παρουσίαση σε μαθητές μπορείτε να επικοινωνήσετε στο email: gmarkop[ @ ]sch.gr

Η ρομποτική ενυδρειοπονία μπορεί να παρέχει μια μοναδική εκπαιδευτική εμπειρία για τους μαθητές. Μέσω της συμμετοχής στη φροντίδα και στη διαχείριση του ενυδρείου, οι μαθητές μπορούν να μάθουν για τη βιολογία, την οικολογία, την αναπαραγωγή των ψαριών , τη διαχείριση και την χημεία του νερού.

 Θα προάγουν και θα  αναπτύξουν  επιστημονικές δεξιότητες για να εξερευνήσουν τις επιπτώσεις των διάφορων παραμέτρων, όπως η θερμοκρασία, το Ph και η σύνθεση του νερού, στην υγεία και την ευημερία των ψαριών και των φυτών του ενυδρείου.

Έτσι οι μαθητές θα έρθουν σε επαφή με πολλές επιστήμες και γνωστικά αντικείμενα όπως:

• Πληροφορική / Προγραμματισμός  ( Arduino C++,  Raspberry Pi Python)
• Ρομποτική (καταγραφή τιμών πάνω από 10 αισθητήρων και αυτοματισμών )
• Φυσική ( υδροστατική πίεση, θερμοκρασία ,υγρασία  περιβάλλοντος και νερού,  αυτόματο σιφόνι κτλ)
• Χημεία (μέτρηση pH και οξυγόνο νερού  ,  νιτρικά,  νιτρώδη,  αμμωνία κτλ)
• Βιολογία ( φωτοσύνθεση φυτών,  μελέτη συνθηκών για την αρτιότερη παραγωγή φυτών και ψαριών κτλ)
• 3D εκτύπωση ( δημιουργία αυτόματης ταΐστρας  ψαριών)
• Ανάπτυξη τεχνολογικών δεξιοτήτων (επαφή με ηλεκτρονικά, ηλεκτρολογικά  και υδραυλικά συστήματα )
• Μαθηματικά /  Στατιστική (καταγραφή των τιμών  των αισθητήρων  με σκοπό λήψη αποφάσεων για  αρτιότερη απόδοση )

Τι είναι η ενυδρειοπονία ;

Η ενυδρειοπονία (aquaponics), είναι ένα υβριδικό σύστημα που συνδυάζει την ιχθυοκαλλιέργεια με την υδροπονία. Αυτό επιτυγχάνεται με τη μεταφορά νερού από την ιχθυοκαλλιέργεια στην καλλιέργεια των φυτών. Το νερό αυτό περιέχει τα απόβλητα των ψαριών, τα οποία είναι πολύ θρεπτικά για τα φυτά, ενώ τα φυτά με τη σειρά τους «φιλτράρουν»  το νερό και το επιστρέφουν στα ψάρια καθαρό. Έτσι, με αυτή τη «συνεργασία» ωφελούνται και τα δύο μέρη. Η μέθοδος αυτή βρίσκεται σε αρχικά στάδια, αλλά ουσιαστικά είναι μια αρχαία μέθοδος καθώς στη φύση, στις θάλασσες και στα ποτάμια, συμβιώνουν εκατομμύρια χρόνια φυτά και ψάρια.

Πλεονεκτήματα:

• Καλλιέργεια φυτών ΚΑΙ ψαριών στο ίδιο σύστημα!
• Εξοικονόμηση νερού !!( χρησιμοποιούμε μόνο το 2 % από ένα συμβατικό σύστημα καλλιέργειας με χώμα)
• Τα φυτά μας μεγαλώνουν με διπλάσια ταχύτητα !
• Χρησιμοποιούμε μόλις το 30% της ενέργειας που θα απαιτούσε ένα συμβατικό σύστημα καλλιέργειας με τις ίδιες ποσότητες φυτών.
• Εκμετάλλευση εναλλακτικών πηγών ενέργειας (Ηλιακή , Αιολική ,υδροηλεκτρική κτλ)
• Βιολογική καλλιέργεια , χωρίς φυτοφάρμακα και λιπάσματα.
• Δυνατότητα παραγωγής περισσότερων τροφίμων σε μικρότερο χώρο, ακόμα και μέσα στην πόλη και στο σπίτι σε οικογενειακά μικρά συστήματα

Τι θα κάνουμε εμείς στο σχολείο μας ;

Σε ένα σύστημα Ενυδρειοπονίας το μόνο δύσκολο είναι να κρατηθεί το σύστημα σε ισορροπία, ώστε να αναπτύσσονται σωστά τα ψαριά και τα φυτά μαζί. Για να γίνει αυτό θα πρέπει να κρατάμε μέσα σε όρια :

• το Ph ( 6.8- 7.2 )
• τη θερμοκρασία του νερού (18-25 oC)
• τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος των φυτών (15-28 oC)
• την υγρασία στα φυτά
• την αμμωνία στο νερό από τα απόβλητα των ψαριών και
• το οξυγόνο στις ρίζες των φυτών και στο νερό
• το συνεχόμενο φως για φωτοσύνθεση (και το βράδυ).

Ετσι θα κατασκευάσουμε τους παρακάτω αυτοματισμούς :

1. Ο αισθητήρας Ph θα τοποθετηθεί μέσα στο νερό και αν η τιμή του περάσει τα επιτρεπτά όρια θα ενεργοποιείτε μια αντλία υγρών που θα ρίχνει στο σύστημα διάλυμα ώστε να ανεβάσει το Ph.
2. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας νερού θα τοποθετηθεί στη δεξαμενή με τα ψάρια. Αν το νερό κρυώσει θα ενεργοποιείται αντίσταση νερού ώστε να το ζεστάνει.
3. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας περιβάλλοντος θα τοποθετηθεί κοντά στα φυτά. Σε περίπτωση αύξησης της θερμοκρασίας πάνω από τα επιτρεπτά όρια θα ανοίγει αυτόματα ένα παράθυρο και θα ενεργοποιείται ανεμιστήρας που θα βρίσκετε στην οροφή του συστήματος . Στην αντίθετη περίπτωση , μείωση θερμοκρασίας (χιόνι, παγετός κτλ) πάλι θα ανοίγει μια πηγή θερμότητας.
4. Ο αισθητήρας υγρασίας θα τοποθετηθεί κοντά στα φυτά. Σε περίπτωση αύξησης της υγρασίας πάνω από τα επιτρεπτά όρια θα ενεργοποιείται ανεμιστήρας που θα βρίσκετε στην οροφή του συστήματος .
5. Ο αισθητήρας αμμωνίας θα τοποθετηθεί μέσα στο νερό. Σε περίπτωση αύξησης της αμμωνίας πάνω από τα επιτρεπτά όρια θα αυξάνεται η χρονική περίοδος που θα ενεργοποιεί την αυτόματη ταΐστρα ψαριών. Η αμμωνία σε ένα ενυδρειοπονικό σύστημα αυξάνετε ανάλογα με τα απόβλητα των ψαριών.
6. Ο αισθητήρας φωτός θα τοποθετηθεί πάνω στην κατασκευή. Σε περίπτωση μείωσης φωτεινότητας (απόγευμα-βράδυ) θα ανάβει ειδική λάμπα για συνέχιση της φωτοσύνθεσης .
7. Το νερό μέσω αντλίας θα ανεβαίνει στην δεξαμενή των ψαριών μέχρι ένα όριο (ρίζες των φυτών – αισθητήρας στάθμης νερού) και στην συνέχεια θα σταματάει η αντλία και θα ξανακατεβαίνει το νερό στην δεξαμενή των ψαριών και άρα οι ρίζες των φυτών για ένα χρονικό διάστημα θα είναι στον αέρα περνώντας έτσι το απαραίτητο οξυγόνο .

Για όλα τα παραπάνω θα βάλουμε αισθητήρες που θα ελέγχουν τις τιμές μέσω Arduino.

Όλες οι τιμές των αισθητήρων θα καταγράφονται στην οθόνη του Raspberry και σε ένα LCD Display στο κουτί (Control Panel) του Arduino Mega και θα αναπαριστώνται και με led. Επίσης όλες οι τιμές των αισθητήρων θα αποστέλλονται με wifi σε android εφαρμογή και στο site του σχολείου (με app-inventor) και από την εφαρμογή θα μπορεί ο χρήστης – καλλιεργητής να εκτελεί αν επιθυμεί εντολές π.χ. άνοιγμα για το φως, αντλίας νερού, αντλία για μείωση ph κτλ).