Σχεδίαση και υλοποίηση συστημάτων αυτοματισμού για θερμοκήπιο με χρήση της πλατφόρμας Arduino και δυνατότητα επίβλεψης αποτελεσμάτων μέσω ασύρματης δικτύωσης αλλά και μέσω διαδικτύου

Abstract

Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται την υλοποίηση ενός συστήματος αυτοματισμών με στόχο τον έλεγχο των κλιματικών συνθηκών στο εσωτερικό ενός θερμοκηπίου. Η υλοποίηση στοχεύει στην αξιοποίηση τεχνολογιών όπως οι μικροελεγκτές, το Internet of Things (IoT), ενσύρματα και ασύρματα πρωτόκολλα επικοινωνίας, οι βάσεις δεδομένων, καθώς και ο προγραμματισμός για δημιουργία ιστότοπου. Η λειτουργία του προτεινόμενου συστήματος διαχείρισης του θερμοκηπίου στηρίζεται στην πλατφόρμα Arduino η οποία μέσω αισθητήρων θα διαχειρίζεται τις διάφορες εργασίες. Οι αισθητήρες παρέχουν λειτουργικότητα όπως ανίχνευση κίνησης στον χώρο, πληροφορίες που αφορούν τις συνθήκες του περιβάλλοντος στο θερμοκήπιο όπως η θερμοκρασία και η υγρασία, πυροπροστασία, πληροφορίες για την ποιότητα του χώματος, μεταβλητή σκίαση κατά τη διάρκεια της μέρας, πότισμα και έλεγχο του κλίματος στο θερμοκήπιο και κάποιον απλό έλεγχο πρόσβασης σε αυτό. Το Arduino επικοινωνεί με τους αισθητήρες μέσω του πρωτοκόλλου SPI όταν ο αισθητήρας είναι ψηφιακός ή διαβάζει απευθείας την αναλογική τάση στην έξοδό τους όταν ο αισθητήρας είναι αναλογικός. Παράλληλα μία συσκευή XBee επικοινωνεί με το Arduino ώστε να προωθήσει τα δεδομένα που αυτό συλλέγει, μέσω του πρωτοκόλλου ZigBee, σε ένα άλλο XBee, το οποίο ανεβάζει πληροφορίες σε μία βάση δεδομένων από την οποία θα τα αντλεί η ιστοσελίδα προς ενημέρωση του χρήστη. Η ανάπτυξη του ιστότοπου έγινε με HTML/CSS για το στατικό μέρος της σελίδας, ενώ χρησιμοποιήθηκαν και τεχνολογίες από τις Javascript και AJAX ώστε να προστεθεί λειτουργικότητα στον ιστότοπο ώστε αυτός να γίνει πιο φιλικός και εύχρηστος στον χρήστη. Η βάση δεδομένων χρησιμοποιεί το σύστημα διαχείρισης σχεσιακών βάσεων δεδομένων MySQL, ενώ ο ιστότοπος επικοινωνεί με το σύστημα αυτό μέσω συναρτήσεων υλοποιημένων σε PHP. Για την οπτική αναπαράσταση των δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν οι πλατφόρμες ThingSpeak και Google Charts. Το προτεινόμενο σύστημα θα ενσωματωθεί σε μία κατασκευή η οποία θα περιλαμβάνει όλα τα σενάρια αυτοματισμών που θα αναπτυχθούν ώστε αφενός να αποδειχθεί η δυνατότητα υλοποίησης και αφετέρου να υπάρχει ένα πρότυπο για περαιτέρω ανάπτυξη.