FarmLab – vypěstujte si vlastní zeleninu

Náš čtenář, pan Martin Holcr, kterého znáte z projektu GPRS zavlažování, nás oslovil s propagací jeho projektu FarmLab, který si klade za cíl usnadnit domácí zahradničení. Přidáte se?

Základní myšlenka a cíl projektu

Cílem projektu je umožnit lidem vypěstovat si zdravou čerstvou zeleninu a ovoce pro svoji potřebu aniž by bylo nutné věnovat této činnosti svůj veškerý volný čas. Projekt by měl umožnit větší míru samozásobitelství kvalitními potravinami. Zároveň je kladen důraz na ochranu přírody, zachování a obnovení kvality půdy.

Úvaha o potřebě vzniku tohoto projektu

V dnešní době lidé začínají čím dál více přemýšlet o tom jaké potraviny nakupují a zda jsou dostatečně kvalitní. Vznikají nové farmy, které se snaží produkovat takovéto potraviny, především pro lokální trh v čemž vidím obrovský přínos. Nejde jen o to, že se nám do rukou dostává skutečně čerstvé ovoce a zelenina, ale také o to že se vytváří vztah mezi farmářem a spotřebiteli. Máme možnost přímo navštívit místa, kde se potraviny pěstují a získat pro nás důležité informace o tom, zda jsou zelenina a ovoce pěstované ekologicky. Máme tak mnohem větší jistotu, že potraviny opravdu splňují naši představu o zdravé a čerstvé stravě. Dále mohu zmínit také skutečnost, že tím vzniká vetší soběstačnost a menší závislost na globálních trzích a obchodech. V neposlední řadě nákupem potravin od těchto farmářů také podporujeme zaměstnanost a rozvoj regionu přímo v místě, kde žijeme. Nechci zde rozvíjet zdlouhavé teorie o prospěchu těchto místních pěstitelů. Každý ať si sám udělá svůj názor na to, zda je z dlouhodobého  hlediska výhodné nakupovat rajčata ze Španělska, která se sklízí zelená a než se dostanou na náš stůl tak urazí větší vzdálenost než většina z nás při cestě na každoroční letní dovolenou.

Potřeba jíst zdravé a čerstvé potraviny ale nemusí končit u nákupu všech potravin od těchto farmářů. Ovoce a zeleninu si můžeme každý z nás vypěstovat sám. Získáme tak nejen naprosto čerstvou potravinu, která může být sklizena jen pár minut předtím, než ji sníme, ale také získáme kontrolu nad tím, jak je s touto zeleninou a ovocem zacházeno během jejího růstu. V neposlední řadě to také většině z nás přináší úžasný pocit, že jsme dokázali sami vypěstovat lahodné ovoce a zeleninu pro nás samotné. Spousta z nás jistě zná ten pocit, kdy si zajdete na zahradu natrhat misku nádherných čerstvých jahod, utrhnout zralou měkkou meruňku nebo šťavnaté jablko ze stromu, zajít pro křehký a křupavý salát, rajčata, která rajče připomínají nejen svým vzhledem, ale i naprosto neopakovatelnou sladkokyselou chutí. Takto by se dalo pokračovat dál a dál. Velmi důležité je také to, že získáme informace jak jednotlivé druhy rostlin pěstovat a jak se o ně starat. Staneme se tak opět o něco více nezávislí. Pro mnohé z nás je také zahradničení způsob relaxace a uvolnění. Zahrada může plnit funkci potravinovou, ale samozřejmě je zde i prostor pro vytvoření příjemného prostředí pro relaxaci a odpočinek. Vše se dá příjemně propojit. Opět tak získáme větší kontakt s přírodou, který je v dnešní době řadě lidí velmi cizí.

Kdo by měl být do projektu zapojen

Do projektu bych rád zapojil lidi jak z oblasti vývoje elektroniky a potřebného firmware, software tak i lidi z řad zahrádkářů a farmářů. Myslím si, že jedna věc je vyvinout vhodný hardware a software, ale bez znalosti potřeb jednotlivých druhů rostlin by takový systém nepřinesl požadovaný výsledek.

Na internetu existuje řada zajímavých řešení a je vidět, že o tuto problematiku má zájem čím dál větší množství lidí. Často mi ale připadá, že jednotliví tvůrci vždy začínají od začátku a staví kompletní systém sami. Proč tedy nezkusit tyto lidi zapojit dohromady do jednoho většího projektu, který by bylo možné následně dále rozvíjet a ne vždy začínat od úplného začátku. Ani tento projekt nemusí být stavěn od nuly. Mohou být využity již existující části nejrůznějších projektů.

Technická specifikace projektu

Dále bych se chtěl zaměřit na technický aspekt celého projektu. Základní vlastností musí být možnost modulovatelnosti, snadná implementace a rozšiřitelnost systému. Co se týče modulovatelnosti tak mám na mysli především možnost uživatele sám si zvolit jednotlivé části systému tak, aby splňovaly jeho potřeby a požadavky. Systém musí byt aplikovatelný i v místech, kde není přímé pokrytí internetu. Jako klíčová zde také bude nutnost minimálních nároků na vstupy vnějších zdrojů jako je elektřina a voda. Systém by měl být co možná nejvíce soběstačný, aby nebyl závislí na těchto zdrojích. To je jednak z ekologického důvodu a budoucí udržitelnosti takového způsobu pěstování rostlin, ale zároveň z nutnosti mít možnost systém aplikovat i v místech bez napojení na elektrickou síť a vodovodní zdroj. Je zřejmé že z dlouhodobého hlediska nelze využívat pitnou vodu z veřejného vodovodu pro zavlažování rostlin. Proto zde bude kladen důraz na využití dešťové vody a dalších zdrojů, jako jsou studny.

Technicky by měl být projekt postaven na platformě Arduino. Jde o platformu která je dnes velmi rozšířená, existuje nespočet modulů pro nejrůznější aplikace, nabízí snadné programování a je pro ni dostupné nepřeberné množství knihoven, široká základna uživatelů a dobrá dokumentace. Dalo by se pokračovat ve výčtu výhod této platformy, ale o to zde nejde. Na této platformě existuje již velká řada podobných projektů. Velkou výhodu vidím také ve snadné modifikovatelnosti. Je důležité vytvořit systém, kde uživatel nebude muset překonávat počáteční technické neznalosti a aby mohl systém snadno a okamžitě aplikovat. Proto bude důležité vytvořit hotová řešení, kde uživatel nebude muset složitě oživovat celý systém. Zároveň je zde ale ponechán volný prostor dalším úpravám, vylepšením a přizpůsobením pro specifické potřeby uživatele. Systém by neměl být zbytečně přetechnizovaný, ale měl by umožnit uživateli lepší využití času, který věnuje pěstování rostlin.

Systém by měl být schopen sdílet data pomocí více dostupných technologií jako je wifi, GPRS, IoT síť jako je například LoRa. Uživatel by měl mít možnost využít kteroukoli z dostupných alternativ tak, aby se umožnilo využití projektu v co největším množství lokalit. Zároveň by ale měl být systém schopen pracovat autonomně pro případ, kdy nebude možná komunikace přes zmíněné technologie. Pro jednodušší řešení, kdy uživatel nebude chtít využívat přenos dat na internet, bude ponechána možnost manuálního nastavení přímo v místě použití.

Celý systém by měl kombinovat technické prvky s využitím nejrůznějších pěstebních postupů. Uživatel by měl mít možnost využít jej jak při klasickém pěstování v půdě, ať už na poli či ve skleníku nebo foliovníku, tak i pro hydroponické či aeroponické pěstování. Měl by být kladen důraz na schopnost vypěstování kvalitních a čerstvých potravin bez použití chemie tak, aby systém nevytvářel další ekologickou zátěž pro životní prostředí.

Projekt se zaměřuje na drobné pěstitele a pěstování ovoce a zeleniny v domácích podmínkách. Pěstování potravin především pro vlastní potřebu. Projekt neřeší potřeby velkopěstitelů a velkých zemědělských firem.

Není nutné vytvářet veškerý systém od začátku. V projektu lze nakombinovat a využít již existující části řešení ať už pro komunikační protokol, firmware, hardwarové prvky systému, webové rozhraní, úložiště dat a tyto dále rozvíjet a rozšiřovat. Musí zde být ale zachována přehlednost a jednoduchost tak, aby uživatel mohl v krátké době celý systém zprovoznit a přinesl mu požadovaný užitek.

Licence budoucího systému

Celý systém by měl být volně dostupný a šířený jako open source ve všech jeho částech (firmware, software, hardware atd.). Měl by tedy zároveň využívat výhradně open source zdroje pokud budou použity části již existujících řešení. Systém by měl umožnit volné použití pro nekomerční i případné komerční pěstování rostlin. Co se týče využití systému v dalších projektech, tak by mělo být umožněno pouze nekomerční využití, kdy zůstane zachována stejná licence pro následné produkty. V současné době se tedy jako nejvhodnější varianta jeví licence Creative Common – CC BY-NC-SA.

Bližší informace o licenci lze získat na adrese: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/cz/

Základní části systému

Systém by měl obsahovat jednotlivé komponenty, které spolu budou tvořit celek tak, aby se komponenty daly jednoduše přidávat nebo ze systému odebrat. To se týká především nejrůznějších čidel a ovládacích koncových prvků. Dále musí být v systému obsaženy komponenty, které budou zajišťovat komunikaci mezi čidly, řídící jednotkou a samotnými zařízeními pro závlahu, osvětlení, řízení vnitřního klima skleníku a dalších. Dále zde bude řídící jednotka, která bude zpracovávat přijatá data ze senzorů a vyhodnocovat je oproti zadaným nastavením uživatele. Další část bude rozhraní pro komunikaci mezi uživatelem a systémem. Není zde samozřejmě nutné, aby systém obsahoval všechny tyto části. V případě, že uživatel bude chtít vytvořit pouze jednoduchý zavlažovací systém, který bude sám rozhodovat o tom, kdy se zavlažování spustí a kdy vypne, nebude nutné implementovat nepotřebné části systému a přenášet data do grafů a tabulek na internet. Může být dokonce použit jednoduchý časovač na spouštění závlahy, aniž by bylo zároveň v systému použito čidla vlhkosti půdy. Vše bude tedy ponecháno na úvaze a potřebě uživatele. Měl by mít ale možnost systém snadno rozšířit a vložit další části pokud se rozhodne, že začne využívat systém s výstupem do internetu. Proto by měla být při návrhu systému neustále na paměti tato snadná budoucí rozšiřitelnost, aniž by uživatel musel měnit firmware nebo hardware již existujícího systému.

Topologie sítě

Myslím si, že při návrhu bude důležité vybrat správnou topologii systému. Osobně považuji hvězdicovou topologii za nejvhodnější řešení. Nicméně by se dalo využít i smíšené topologie (mesh network). Pro lepší přehlednost a samotné řízení systému by mohla být použita hvězdicová topologie s tím, že v některých uzlech může být případně aplikovaná smíšená síť. Myslím si, že pro systémy s co nejmenšími požadavky na spotřebu energie, kde budou jednotlivé komponenty většinu času ve sleep mode, je hvězdicová topologie nejvhodněší řešení. S tím souvisí i výběr vhodného komunikačního protokolu (pro zařízení která žádný protokol pro komunikaci nemají standardně implementován, jako je například bezdrátová komunikace pomocí modulu NRF24l01) a také struktury přenášených dat.

Způsob spolupráce a organizace vývoje

Do projektu bych chtěl zapojit lidi se zájmem o platformu Arduino a s ním spojených technologií. Dále bude potřeba spolupráce z oblasti vývoje webových aplikací a také návrhu elektronických obvodů. V neposlední řadě pak samotné pěstitele ovoce a zeleniny. Do projektu se budou moci zapojit jak zkušení tak i začínající vývojáři. Důležité bude především udržet přehlednost projektu a zároveň formu jednotlivých komponent. Musí být zachována kompatibilita jednotlivých zařízení v systému. Důležitá bude také dokumentace tak, aby se do projektu bylo možné připojit kdykoli v jeho průběhu a dalo se snadno navázat na již hotové části. Dokumentace by měla být dále použitelná pro budoucí rozšiřování a úpravy systému.

Budu rád když v projektu bude každý pracovat na té části, která ho zajímá a kde sám vidí možnosti svého přínosu, ale i vlastního rozvoje. Nechci aby “práce” na vývoji byla braná jako práce, do které je potřeba se nutit, dodržovat nějaké nesmyslné termíny a přání někoho dalšího. Jde spíše o to se na celé věci něco naučit a zároveň přinést své zkušenosti a zužitkovat je zde. Budu rád když každý, kdo bude mít zájem, bude moci vnést do projektu vlastní myšlenky a nápady a využít svojí kreativitu. Jak jsem již psal dříve, tak je jasné, že musí být zachována určitá forma celého systému tak, aby byl kompatibilní, snadno aplikovatelný, rozšiřitelný a přehledný pro uživatele.

Nástroje pro komunikaci a organizaci projektu

Pro zajištění efektivní komunikace mezi uživateli bude potřeba zvolit vhodné prostředky. Osobně bych byl rád, kdyby se používali jednoduchá webová řešení nebo služby, které nevyžadují dodatečnou instalaci. Zároveň bych upřednostňoval intuitivní, přehledná a snadno ovládatelná řešení. Samozřejmostí je zde také bezplatné užívání těchto platforem.

Nechci zde uvádět konkrétní komunikační nástroje, protože bude nejvhodnější se na začátku projektu domluvit v rámci všech zúčastněných. To bude platit i pro samotné umístění vytvářených souborů. Projekt by měl ale být souhrnně organizován na vytvořené webové adrese. Zde by měly být veškeré základní informace pro účastníky projektu, aktuality, odkazy, stav vývoje a další informace. Po vytvoření základních částí projektu by zde měly být následně prezentovány jednotlivé verze systému koncovým uživatelům, dokumentace a forum pro vzájemnou komunikaci a sdílení zkušeností.

Závěr

Pokusil jsem se zde, alespoň částečně, nastínit základní informace o tomto projektu. Zda by byl projekt přínosný či nikoli už nechám na vás. Pokud by měl někdo zájem se do projektu také zapojit, můžete mi napsat na adresu boylucky@centrum.cz

• About
• Latest Posts

Zbyšek Voda

Už nějaký čas se zajímám o věci kolem Internetu věcí a otevřeného hardware a software. Tak jsem se také v roce 2010 dostal k Arduinu, pro které dodnes programuji a taky píšu články o práci s ním. Baví mě vymýšlet, jak staré věci používat novým způsobem.

Latest posts by Zbyšek Voda (see all)

• Sledovač slunce s Arduinem - 23.3.2022
• Programovatelný kytarový pedál s Arduinem - 26.2.2020
• Arduino infračervený teploměr vytištěný na 3D tiskárně - 11.2.2020