Razem
Walka o Wodę | War over Water
Autorskie materiały dotyczące sondy i sieci prezentowane są w celu nieodpłatnego udostępnienia wszystkim zainteresowanym chcącym wykonywać wysokorozdzielcze pomiary wilgotności gleby.
Od zawsze fascynowały
mnie zjawiska przyrodnicze, szczególnie kwestie zmian klimatu. Odkąd pamiętam chciałem
też pomagać innym. A moje największe marzenie? Zmieniać świat na lepszy!
Obecnie zmiany klimatu, w tym
susza, stanowią jedno z najbardziej dotkliwych, a zarazem ekstremalnych zjawisk naturalnych, oddziałujących bezpośrednio na
środowisko, gospodarkę i społeczeństwo.
Zacząłem od rozpoznania problemu nie tylko w skali globalnej, w
obszarze kraju, ale także w skali lokalnej, czyli we wsi, w której mieszkam.
Stoję na stanowisku, że innowacje techniczne powinny służyć ludziom i być
użyteczne w praktyce. Dlatego walkę z
suszą rozpocząłem od wysłuchania osób, których ten problem dotyka wprost tj.
lokalnych rolników, sadowników, ogrodników.
Rozwiązaniem, które
może stać się niezwykle przydatne w walce z suszą jest, stworzony przeze mnie, system
pomiaru opadów i monitoringu suszy.
Dotychczas na szerszą skalę nikt nie próbował badać i analizować omawianych problemów, w sposób zapewniający realną pomoc w zakresie gospodarowania wodą rolnikom, ogrodnikom, sadownikom, leśnikom, mieszkańcom miast, nam wszystkim. Tymczasem fakty wskazują jednoznacznie - dostęp do wody i właściwe nią gospodarowanie determinują życie ludzkości i całej naszej planety.
Zaprojektowana przeze mnie sieć pomiarowa pozwala na skuteczną walkę z tymi problemami - bez konieczności ponoszenia dużych kosztów, wykorzystując jedynie mój projekt i zaangażowanie, wyniki przeprowadzonych przeze mnie badań i chęć pozytywnego wpływu na środowisko - dla przyszłości Ziemi i kolejnych pokoleń.
ogólnopolska Olimpiada Innowacji Technicznych i Wynalazczości
Organizator
Polski Związek Stowarzyszeń
Wynalazców i Racjonalizatorów
Sponsor strategiczny
przedsiębiorstwo KGHM Polska Miedź S.A.
Honorowy patronat
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
Istotnym elementem konstrukcji
jest obudowa, która musi zagwarantować szczelność, nie dopuszczając wody do
wnętrza zawierającego elektronikę pomiarową.
Po wielu próbach najtańszym i z
założenia szczelnym rozwiązaniem okazały się rury i kształtki instalacji wodno-kanalizacyjnych. Są one łatwe w obróbce, a dodatkowo w zdecydowanej większości
wymagają tylko połączenia przez wciśnięcie jednego elementu w drugi. Łączenia
są szczelne, gdyż elementy zawierają w sobie uszczelki.
Na rysunku można
zobaczyć zastosowane, powszechnie produkowane elementy.
Udało się zredukować koszty obudowy do około 60 zł
w tym:
A - rura PCV DN 150 - 12 zł,
B - rura
PCV DN 32 - 4 zł,
C - napowietrzacz PCV DN 110 - 16 zł - nim dostaje się powietrze
zewnętrzne do czujnika temperatury i wilgotności powietrza gwarantując
jednocześnie szczelność,
D - mufa PCV DN 110 - 5 zł,
E - redukcja PCV DN 110/75 - 3 zł,
F - rura PCV DN 110 - 19 zł
oraz zamykająca ją od dołu wklejona zaślepka
uniwersalna puszki elektrycznej - 1 zł.
Drugim, równie ważnym,
elementem mojego urządzenia jest część pomiarowa. Składa się ona z
mikrokomputera Arduino Uno Rev3 (koszt około 100 zł) wraz ze środowiskiem
programistycznym (Arduino IDE) oraz szeregu czujników, które połączyłemi
oprogramowałem zgodnie z moimi autorskimi założeniami projektowymi.
Wśród zastosowanych czujników
znalazły się: czujnik pomiaru czasu występowania
i intensywności deszczu (YL-83, 10 zł) oraz ilości deszczu (MarQuant 014369, 90
zł), czujniki pomiaru temperatury i wilgotności powietrza (DHT22, 35zł),
czujniki pomiaru wilgotności gleby (HW-103, 5 zł) na pięciu różnych
głębokościach.
W sumie koszt układu pomiarowego kształtuje się na
poziomie 260 zł
.
Jednostka centralna układu
odbierającego i przetwarzającego dane z wielu urządzeń pomiarowych oparta jest na platformie Raspberry Pi. Jednostka centralna generuje jednostkowy
wydatek, wraz
z bezprzewodowym odbiornikiem RX500A 433 MHz i konwerterem poziomów logicznych
BOB-12009, na poziomie około 490 zł.
Jego zastosowanie ogranicza obszar
odbioru sygnału, który przy zastosowaniu odpowiednich rozwiązań wynosi około 1
km i na tym obszarze jest w stanie obsłużyć wiele urządzeń pomiarowych.
Niektóre czujniki, wymagały zmodyfikowania (czujnik ilości deszczu, czujnik pomiaru czasu występowania i intensywności deszczu oraz czujnik pomiaru wilgotności gleby) w związku z tym proszę o kontakt w celu przekazania szczegółowych informacji lub zapoznanie się z treścią artykułu. Znajduje się w nim także kod niezbędny do uruchomienia całego systemu i sondy - https://doi.org/10.18150/MF7ZGR
1. Efekt ekonomiczny
Koszt całkowity mojej sondy
wynosi 320 zł, zaś koszt najmniejszej zaprojektowanej przeze mnie sieci
to 810 zł. Brak jest urządzeń o takiej
samej konstrukcji i funkcjach,
jak zaprojektowana i wykonana przeze mnie sonda (sieć). Istnieją co prawda
urządzenia o zbliżonym działaniu (choć o mniejszym zakresie funkcji niż moja
sieć), a pomimo tego ich koszt jest i tak o wiele wyższy (tj. minimum
kilkanaście tysięcy zł.) aniżeli koszt mojego rozwiązania.
2. Efekt techniczny
Sonda została zaprojektowana jako samodzielny system pomiarowy, z
dostępnych powszechnie materiałów, w sposób ułatwiający montaż, naprawę, z
zachowaniem wymaganej przez elementy elektroniczne szczelności. Konstrukcja, w
odróżnieniu od komercyjnych rozwiązań, zawiera elementy pomiarowe konieczne do
monitorowania stanu gleby, ale także zawierające elementy stacji
meteorologicznych – dając tym samym rozwiązanie o dużym stopniu
autonomiczności. Samodzielność jeszcze lepiej uwidacznia się w przypadku
zaprojektowanej przeze mnie sieci. Nie wymaga ona obsługi, a zbierane dane są
dostępne w czasie rzeczywistym, z dowolnego miejsca, w związku z zastosowaniem
opracowanych przeze mnie bezprzewodowych rozwiązań przesyłu danych. Duża liczba
pomiarów (około 20000 na dobę), jak również użycie wielu urządzeń w sieci
gwarantuje maksymalną precyzję uzyskiwanych wyników.
3. Efekt organizacyjny
Budowa samej sondy
oraz jej montaż w terenie zostały zoptymalizowane. Zarówno poszczególne
urządzenia, jak i sieć są mobilne, pozwalają na szybką relokację (15 minut za pomocą świdra
ogrodniczego) w każdym miejscu i są gotowe do działania od momentu instalacji.
4. Efekt ekologiczny
Stworzenie systemu, który może zostać zastosowany w praktyce,
jako sprawne narzędzie w walce z suszą, gwarantujące precyzyjną ocenę migracji
wody, stały monitoring suszy, prezyzyjne nawadniaie i nawożenie roślin,
zapobieganie pożarom lasów i torfowisk, rozwiązujący kluczowe problemy rolników,
sadowników, ogrodników, leśników.
Uniwersyteckie Liceum Ogólnokształcące w Toruniu
Szosa Chełmińska 83, 87-100 Toruń
kacpersky.ck (at) gmail.com
created with
HTML Builder .
