Σχεδίαση και υλοποίηση αυτόνομου ενεργειακά έξυπνου θερμοκηπίου με έμφαση στην υδροπονία.

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη σχεδίαση και υλοποίηση ενός αυτόνομου ενεργειακά έξυπνου θερμοκηπίου με έμφαση στην υδροπονία αφορά την κατασκευή ενός θερμοκηπίου το οποίο θα δύναται να λειτουργεί αυτόνομα από πλευράς ενέργειας, αξιοποιώντας ανανεώσιμες πηγές, όπως η ηλιακή ενέργεια. Η εργασία στοχεύει στη δημιουργία ενός έξυπνου, αποδοτικού και βιώσιμου συστήματος θερμοκηπίου, που θα συμβάλλει στη βελτίωση της γεωργικής παραγωγής με σύγχρονες τεχνολογίες. Οι απαιτήσεις υδροπονικής μεθόδου επιβάλλουν απαιτούν τόσο τον τοπικό όσο και τον εξ αποστάσεως έλεγχο του θερμοκηπίου, ο οποίος θα επιτυγχάνεται μέσω αυτοματισμών στις πλατφόρμες Siemens LOGO!, ESP32, Arduino και Raspberry Pi προκειμένου να υλοποιείται η βέλτιστη διαχείριση των καλλιεργειών. Το σύστημα θα ενσωματώνει αισθητήρες για τη συνεχή παρακολούθηση κρίσιμων παραμέτρων, όπως η θερμοκρασία νερού, η θερμοκρασία περιβάλλοντος, η καθαρότητα νερού, η υγρασία περιβάλλοντος, η υγρασία εδάφους, το pH του νερού, συμπερίληψη καιρικών συνθηκών, καθώς και άλλες περιβαλλοντικές συνθήκες που επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών. Η επικοινωνία μεταξύ των επιμέρους συσκευών και της κεντρικής πλατφόρμας διαχείρισης θα υλοποιείται μέσω του πρωτοκόλλου MQTT, το οποίο χάρη στην ελαφριά αρχιτεκτονική του και την αποδοτική μετάδοση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, καθιστά ιδανική επιλογή για περιβάλλοντα IoT με περιορισμένους πόρους, όπως το προτεινόμενο σύστημα θερμοκηπίου. Παράλληλα, θα παρέχεται η δυνατότητα απομακρυσμένου ελέγχου και εποπτείας του θερμοκηπίου μέσω της ανοιχτής πλατφόρμας Home Assistant, με εικονικούς πίνακες ελέγχου (dashboards) που παρέχουν γραφική απεικόνιση των δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Θα υλοποιηθούν μέσω εικονικών πινάκων ελέγχου (dashboards), που θα παρέχουν γραφική απεικόνιση των δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Η εποπτεία και ο έλεγχος επιτρέπει στους χρήστες να παρακολουθούν τις συνθήκες του θερμοκηπίου, να ρυθμίζουν παραμέτρους και να λαμβάνουν ειδοποιήσεις σε περίπτωση ανωμαλιών ή δυσλειτουργιών. Τέλος, η αποθήκευση δεδομένων σε τοπικό διακομιστή θα επιτρέπει την ανάλυση ιστορικών δεδομένων και τη βελτιστοποίηση της καλλιέργειας με βάση τα καταγεγραμμένα στοιχεία.