智能農(nóng)場開源分享

描述

問題

在哥倫比亞乃至整個世界，由于氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)造成影響，迫切需要獲得可再生能源。

以下是由于缺乏可再生替代品而可能發(fā)生的事件的一個明顯示例：

在 Cesar Gaviria 政府執(zhí)政期間（1992 年），哥倫比亞因干旱而遭受能源配給。用于發(fā)電的水庫已經(jīng)枯竭；這一現(xiàn)象影響了我們，使我們處于這樣一種境地，盡管人們認為該系統(tǒng)已準(zhǔn)備好支持它，但能量的產(chǎn)生仍然受到很大影響。能源供應(yīng)的不斷削減影響了生產(chǎn)部門（商業(yè)、工業(yè)）、教育和家庭。在一些家庭中，由于缺乏這種液體，性能非常有限（照明、通風(fēng)、冷卻），影響了居民。小鎮(zhèn)的高溫，使得每間房子都必須至少有：兩個風(fēng)扇，一個冰箱，加上夜間照明。提供這項服務(wù)的公司并沒有提供我們社會需要的足夠能源。

此外，我們必須找到更多可再生能源供應(yīng)的一個明顯例子是，由于工程錯誤而在我國發(fā)生的當(dāng)前危機，目前處于危急狀態(tài)：哥倫比亞最大的水電項目 Hidroituango 幾乎產(chǎn)生了第二個由于歷史上最大的工程錯誤造成的災(zāi)難。

面對上述示例，再加上世界各地以及缺乏傳統(tǒng)電液的人群中出現(xiàn)的更多示例，顯然需要找到解決方案。

這就是為什么我被委托進行一些調(diào)查并找到提供無限資源的環(huán)保替代品的任務(wù)。

我對實施和更新農(nóng)場、作物和牲畜以及攜手合作獲取能源的需求很感興趣。換句話說，我的目標(biāo)不僅是尋找能源問題的替代方案，而且是實施可編程技術(shù)，發(fā)起和創(chuàng)建學(xué)習(xí)活動，最重要的是，提高當(dāng)?shù)毓竦囊庾R。

需求

迫切需要促進該領(lǐng)域的工作！

可以說，沒有技術(shù)，農(nóng)業(yè)就不會出現(xiàn)；今天，如果我們背棄精確的現(xiàn)代技術(shù)系統(tǒng)，就不能指望農(nóng)業(yè)經(jīng)濟有任何改善。

不幸的是，在一些農(nóng)村地區(qū)，落后仍然是世俗的，因此即使使用看似過時的技術(shù)，他們也能從中受益。但是讓我們看看在該領(lǐng)域?qū)嵤┘夹g(shù)的一些一般優(yōu)勢。

正是出于以上所有問題，我被問到：如何設(shè)計、建造和實施技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的使用，并以同樣的方式尋找產(chǎn)生可再生能源的替代方案？

這項研究

經(jīng)過不同的草圖和設(shè)計，以及通過網(wǎng)絡(luò)和機構(gòu)進行的長期調(diào)查，我獲得了有關(guān)該主題的知識，我有了一個想法來實現(xiàn)這個項目。

地球從大氣層的最高層接收 174 拍瓦的入射太陽輻射（日照）。大約 30% 返回太空，而云、海洋和陸地吸收其余部分。地球表面太陽光的電磁光譜主要被可見光和紅外波段占據(jù)，還有一小部分是紫外線輻射。

輻射的功率根據(jù)一天中的時間、抑制輻射的大氣條件和緯度而變化。在可接受的輻射條件下，地球表面的功率約為 1000 W/m2。這種力量稱為輻照度。請注意，在全球范圍內(nèi)，實際上所有接收到的輻射都會重新發(fā)射到太空中（否則會發(fā)生突然加熱）。但是，接收到的輻射和發(fā)射的輻射之間存在顯著差異。（維基百科）

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現(xiàn)場技術(shù)

一方面，就農(nóng)業(yè)而言，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力無非是我們生產(chǎn)的支出與我們通過銷售所生產(chǎn)的產(chǎn)品獲得的收益之間的關(guān)系。

看起來很簡單，但其實沒那么簡單。但是，有一點很清楚：技術(shù)在田間的應(yīng)用是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素。

流程的機械化和自動化、使用經(jīng)過認證的種子、正確使用農(nóng)用化學(xué)品以及對作物進行充分灌溉是主要的現(xiàn)代技術(shù)。

另一方面，最近開展的生態(tài)意識帶來了其他基于植物化學(xué)物質(zhì)、生物肥料以及自然保護和土壤改良機制的技術(shù)。

農(nóng)業(yè)領(lǐng)域需要每天 24 小時實時監(jiān)控。這 100% 證明，如果農(nóng)民和相關(guān)方對他們的作物狀況有正確的信息，就可以減少作物損失并增加產(chǎn)量。

必須牢記環(huán)境溫度、地球的水位、濕度、太陽光線的強度、害蟲和昆蟲的存在。

一個潛在的解決方案

在此搜索結(jié)束時，可以建立一個可能的解決方案來減輕或大大減少這些缺點：

計劃建立一個由太陽能供電的電力系統(tǒng)，這種捕獲的太陽能存儲在電池中。

由于太陽能顯然是不夠的，因此決定使用太陽獲得的電能來驅(qū)動電動機，該電動機將驅(qū)動釹磁鐵發(fā)電機，以大大復(fù)制我們的能量儲備。

在此過程中獲得的能量通過逆變器轉(zhuǎn)換為最佳電流，供家庭和工業(yè)使用。

所有這些系統(tǒng)都將存儲在一個金屬盒中，以使其更加模塊化和便攜。

為了減少噪音，我們的隔間內(nèi)襯聚氨酯泡沫。

我剛才提到的這個系統(tǒng)能夠滿足家庭的基本能源需求，同樣有能力養(yǎng)活整個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

原型

要測試上述想法，請在較小的生產(chǎn)規(guī)模上制作原型：

最初是通過測試開始的：頻率為 12,000 rpm 的 12 伏電機；一個 12 伏，150 瓦的干電池和一個 24 伏，400 瓦的釹發(fā)電機，頻率為 400 轉(zhuǎn)/分。這些測試是在銀行進行的。經(jīng)過一番討論，得出的結(jié)論是，可以進入第一個用于能量產(chǎn)生的變速系統(tǒng)原型的研究。

經(jīng)過一些草圖和模型，得到了一些松子套。

理論化和使用方程： r1f1 = r2f2 (1)。我們有：

• r1 = 1 cm 電機小齒輪

• F1 = 發(fā)動機頻率 = 2500

• R2 = 2.2 厘米

• F2 = 頻率小齒輪 2

使用 (1) 你大約有 f2 = 2136.4。在小齒輪 2 中，我們有 f2 = 2136.3。這又與半徑 r3 = 3 cm, f3 =? 的小齒輪 3 嚙合。

再次使用 (1)，f3 = 1,566.6

可以將 12000 rpm 的發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低到 476 rpm，這是建議目標(biāo)的最佳數(shù)據(jù)，但在組裝原型時獲得的數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)不匹配。

經(jīng)過幾次嘗試，可以得到一些小齒輪組和一個r1 = 2.5 cm和r2 = 1.25 cm的摩托車鏈條，當(dāng)決定不放置相互嚙合的齒輪組時，我去嘗試用鏈條作為帶，因為齒輪不能正常工作，也會產(chǎn)生很多噪音。如圖 2 所示，它們與鏈條一起放置（見圖 2）。

為了使原型投入運行，有必要設(shè)計一個隔間來定位每個必要的設(shè)備并優(yōu)化小齒輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能量，這三個階段可用：

第 1 階段：太陽能電池板（95 瓦，21 伏）的位置是為我們的系統(tǒng)產(chǎn)生燃料的裝置，蓄電池或電池存儲足夠的能量以供發(fā)動機運行，負載將累積在電池，將保持發(fā)動機運轉(zhuǎn)，有測量 V 和 A 的指標(biāo)，位于設(shè)計的原型板上，該能量來自當(dāng)?shù)剡m當(dāng)?shù)奶柲茈姵匕濉?/font>

第 2 階段：我們找到永磁電機，它與 12 v、su 和發(fā)電機一起工作，由變速系統(tǒng)驅(qū)動，利用釹磁鐵將機械能轉(zhuǎn)化為電能，利用斥力產(chǎn)生電能。設(shè)計用于以 420 rpm 的頻率產(chǎn)生 24 V、400 W。

第3 階段：發(fā)電機獲得的電能通過逆變器根據(jù)其用途增加或減少，逆變器將直流輸入電壓變?yōu)閷ΨQ的交流輸出電壓，具有所需的幅度和頻率。

在我們的意識小組的幫助下，我們設(shè)法構(gòu)建了第一個原型：

為了了解我們電氣系統(tǒng)的消耗，以及所獲得的能量、強度和能量水平，我們設(shè)計了一個嵌入金屬盒中的觸覺液晶屏，它可以以圖形的形式提供所有基本信息.

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原型

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正如我們的目標(biāo)是實現(xiàn)盡可能高的技術(shù)一樣，我正在為我們的移動設(shè)備設(shè)計和編程一個應(yīng)用程序，以便讓這些信息觸手可及。

一旦我測試并提出了能源不足的替代方案，我就進入了為該領(lǐng)域開發(fā)解決方案的形式。

這個想法是利用我們系統(tǒng)的部分能量來為傳感器和高精度模塊 Arduino 可編程系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，用于研究和收集我們作物的數(shù)據(jù)和信息：

使用的基本傳感器是：

• 溫度和濕度

• 水位

• 土壤濕度

• 酸堿度

• 紫外線

所有這些傳感器將以戰(zhàn)略方式連接，代表收獲的一個部門，從而創(chuàng)建不同的區(qū)域以方便他們的研究和觀察。

為了使信息到達我們的農(nóng)民和感興趣的人的手中，有必要使用以太網(wǎng)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到站點或觀測基地，在那里人們將完整地接收和可視化所有信息，并以這種方式就情況做出決定。

檢查接收到的數(shù)據(jù)的負責(zé)人將能夠下達命令以自動和以電子方式激活灌溉閥或執(zhí)行其他任務(wù)。

上述能源生產(chǎn)系統(tǒng)與我們的作物系統(tǒng)連接并協(xié)同工作，將使我們能夠?qū)崿F(xiàn)田地自動化并實現(xiàn)我們的目標(biāo)。

這個想法的最大優(yōu)點：

• 為缺乏電力的偏遠人口提供電力。

• 各方面污染降至0%。

• 使現(xiàn)場工作自動化。

• 為農(nóng)民提供有關(guān)其工作的信息，盡在掌握之中。

• 避免作物損失。

像這樣的想法的發(fā)展將在以下領(lǐng)域幫助我們。

在教育領(lǐng)域：

• 兒童和青少年將晝夜用電。

• 對于高溫人群，我們的孩子將擁有最佳的學(xué)習(xí)條件。

• 讓年輕人了解目前可用的替代品和新技術(shù)。

在經(jīng)濟方面：

• 這是一個需要投資的系統(tǒng)，但從長遠來看，它會帶來經(jīng)證實的利潤。

• 它在很大程度上避免了對溫室或害蟲或干旱造成的災(zāi)害的投資。

• 它將大大減少對能源領(lǐng)域的資本投資，因為與其他系統(tǒng)相比，它更便宜。

在日常生活中：

• 提高了人們的生活質(zhì)量。

• 它將產(chǎn)生一個生態(tài)環(huán)境。

• 改善了數(shù)百萬人的生活條件。

此外

這項計劃仍在進行中，您可能會發(fā)現(xiàn)更好的方法、新的設(shè)計甚至更多的想法。

因為我沒有合適的資源，我不能說可以單獨進行這個項目。

我們的社會需要想法和建議，因為我們今天在這場比賽中展示了每一個人。

我認為有必要傳播我的想法并教授兒童、青少年和成人這些教學(xué)和實用的教學(xué)技術(shù)中的每一種。

我很榮幸能夠發(fā)展這一理念并在國際層面開展環(huán)保運動，始終與 SEEED 團隊一起承載著地球恢復(fù)的理想。

我很自豪地知道有一家像你們這樣關(guān)心我們的保護和地球的關(guān)心的公司總是與技術(shù)攜手并進。

我想與 SEEED 一起在弱勢群體中實施這一想法，并為他們帶來更多希望，這寄托在技術(shù)上。

我再說一遍，我不會厭倦地說：非常感謝你，SEEED，感謝你對人類的所有支持，推動我們?yōu)榈厍虻睦娑鴮嵤┫敕ā?/font>

- Gabriel Giraldo（與技術(shù)攜手并進的自豪候選人。為了更美好的世界。）

我的愿望是成為一個積極的聲音并在世界范圍內(nèi)實施生態(tài)和技術(shù)理念。

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