Самарские студенты разработали прототип полностью автоматической "умной" теплицы для дома

Студенты Самарского университета им. Королёва разработали прототип полностью автоматической компактной теплицы для выращивания овощей и зелени в домашних условиях. В отличие от множества существующих "умных" теплиц самарская разработка отличается повышенной автономностью: она сможет целый месяц самостоятельно заботиться о вверенных ей растениях без присмотра человека, а также не потребует от пользователя особых агрономических знаний и навыков – достаточно лишь выбрать вид растения, которое планируете выращивать, и электроника подберет для него наиболее подходящую программу роста, заранее внесенную в базу данных теплицы.

Данный проект стал одним из победителей конкурса "Студенческий стартап" федерального проекта "Платформа университетского технологического предпринимательства" и получил финансовую поддержку Фонда содействия инновациям в виде гранта размером в 1 млн рублей сроком на один год. 

"На рынке представлены самые различные виды систем автоматизации теплиц, но главным их недостатком можно назвать то, что они либо требуют хороших знаний в электронике и программировании для установки и настройки или же оптимизируют работу лишь малой части функционала теплицы – например, это термоприводы для автоматического проветривания теплицы или различные датчики, системы капельного полива. Существуют на рынке и полностью готовые системы автоматизации, уже настроенные и вмонтированные в теплицы. Но они, как правило, дорогие и установлены в теплицах большого размера, которые в квартире не разместишь. Наша же разработка – это комплексное решение для домашнего использования, тут будут предусмотрены все необходимые для выращивания растений автоматические системы, и ничего не нужно дополнительно настраивать", – рассказала автор проекта Полина Яковлева, студентка Института авиационной и ракетно-космической техники Самарского университета им. Королёва.

Габариты самарской теплицы – 0,5х1х1 м. В числе ее конкурентных преимуществ – система внутреннего освещения: она полностью имитирует цикл солнечного дня, автоматически повышая и снижая освещенность в зависимости от времени суток и вида выращиваемого растения. Также имеются системы вентиляции, автополива и подачи удобрений, поддержания необходимой температуры. 

"В числе плюсов нашей разработки можно назвать также то, что, благодаря заранее составленным алгоритмам, пользователю не нужно самостоятельно подбирать для растений необходимую длительность светового дня, определять нужную частоту полива и температуру внутри теплицы. Нужно просто указать электронике, какое именно растение или виды растений будут выращиваться. Электронный блок управления выберет необходимую программу и будет следить за ее выполнением. С момента посадки семян или рассады начинается автономная работа теплицы. Единственное, что необходимо будет делать человеку, – это периодически доливать воду и добавлять удобрения в соответствующие резервуары системы автополива. Конечно, частота пополнения запасов воды и удобрений будет зависеть от того, какой вид растения выращивается, какая программа выбрана", – отметила Полина Яковлева.

По ее словам, в этой теплице можно будет выращивать любую зелень, бобовые культуры, овощи и ягоды – самые разные растения, которые не требуют опыления или являются самоопыляемыми и высота которых в обычных условиях не превышает 50-60 сантиметров. 

"Польза от такой домашней теплицы, в первую очередь, заключается в доступности свежей зелени и овощей в любое время года. Выращивая продукты самостоятельно, вы будете точно знать, что в них нет никаких вредных веществ и они не навредят вам и вашей семье, а принесут только пользу. Теплица упрощает эту задачу. Да и не всегда есть возможность купить свежую зелень в магазине, чаще всего она либо продается уже не первой свежести, либо портится буквально за пару дней в холодильнике, а некоторые виды найти вообще почти невозможно. Конечно, можно выращивать что-то на балконе или подоконнике, но не круглый год, да и погодные условия и расположение окон квартиры не всегда могут дать растениям достаточно света и тепла", – подчеркнула Полина Яковлева.

Кроме того, такую теплицу можно использовать как систему для ухода за домашними цветами: в ней можно создавать условия для зимовки, например, экзотических тропических растений – как в оранжерее, или для восстановления здоровья светолюбивых цветов, которым долгое время не хватало солнечного света. По словам разработчиков, в перспективе можно выпускать и отдельные части системы автоматизации, например, только систему автополива – она пригодится домашним цветам на время вашего отпуска или командировки. У разработки есть и научный потенциал: ученые-ботаники и агрономы могут проводить с помощью этой теплицы исследования воздействия на растения различных климатических условий или изучать условия для выращивания новых сортов сельскохозяйственных культур.

Электронный "мозг" теплицы – разработанная студентами специальная плата системы управления. В качестве управляющего элемента был выбран бортовой компьютер на основе микроконтроллера STM32 из учебно-образовательного конструктора MiniSat, созданного в университетском клубе молодежного аэрокосмического приборостроения "Космический градиент" для самостоятельной сборки студентами сверхминиатюрных космических аппаратов – пикоспутников. Также была написана специальная программа, анализирующая данные с датчиков и регулирующая работу всех систем теплицы по определенным алгоритмам. В дальнейшем планируется разработка новой версии платы системы управления с расширенным функционалом и поддержкой Wi-Fi, благодаря чему пользователь сможет через Интернет следить за работой теплицы из любой точки планеты. 

"В настоящее время изготовлен образец теплицы для проведения опытного тестирования работоспособности алгоритмов, но до готового изделия еще далеко. Сейчас идут первые отработки, потом, проанализировав полученные результаты, мы будем вносить изменения и доработки как в конструкцию, так и в электронику теплицы", – подытожила Полина Яковлева.

Алексей Кумарин, руководитель клуба молодежного аэрокосмического приборостроения "Космический градиент" Самарского университета им. Королёва:

"На начальной стадии проект теплицы реализовывался на базе студенческого клуба "Космический градиент". Наш клуб активно поддерживает студенческие инициативы, даже если они не совсем соответствуют нашей основной тематике. Проект Полины Яковлевой, постоянной участницы нашего клуба, показался нам интересным и перспективным. Мы рады, что с нашей помощью она сумела привлечь дополнительное финансирование в виде гранта и теперь сможет реализовать проект на новом уровне. Мы и дальше будем поддерживать этот проект в меру своих возможностей, в особенности консультациями по электронике – нашей основной компетенции. Кто знает, возможно, полученные результаты получат развитие и в нашей сфере – в виде космической теплицы для перспективных космических станций или лунной колонии. Основа технологии и необходимые компетенции схожи, а проект позволит их развить".

Фото: Олеся Орина