Школьники реанимируют заброшенную теплицу. И выиграли 250 тыс грн, чтобы сделать ее умной
Старшеклассники из поселка Великая Новоселка на Донетчине взялись при помощи технологий вернуть к жизни заброшенную школьную теплицу. Они создали проект “Умная теплица”, сами сделали и запрограммировали прототип, а также смогли добиться найти для него финансирование. Рассказываем, что из этого вышло.
Технологический конкурс
В марте 2021 года команда “Второе дыхание” из Великоновоселковской школы №2 стала победителем технологического конкурса “Школа Техно”, который совместно организовывали “Покровская платформа совместных действий”, Донецкий национальный технический институт и Донецкий институт последипломного педагогического образования. Финансовым партнером конкурса стала компания “Донецксталь”.
По его условиям, команды должны были разработать автоматизированное устройство или программное решение, которые можно было бы использовать в школе для более комфортных условий обучения и досуга школьников, работы учителей и персонала.
Всего в конкурсе участвовали 30 команд. Ребята из Великой Новоселки со своим проектом “Умная теплица на автономном питании” заняли первое место и получили 250 тыс грн на полномасштабную реализацию своей разработки.
Справка для своих: Только 16,7% молодых украинцев принимают участие в социальной жизни своих громад. При этом в детских или молодежных общественных организациях состоят только 2,4% тинейджеров. А 56% молодежи Украины не знают, не интересуются или не изъявляют желания участвовать в общественной жизни. Такую статистику дают в концепции государственной программы “Молодь України” на следующие четыре года. В новом спецпроекте “Молодежь покажет” мы рассказываем о реальных кейсах с востока, когда школьники и студенты сами создают важные и интересные проекты для громады.
Команда "Второе дыхание"
В чем идея
“Об этом конкурсе нам рассказал наш учитель физики Виктор Николаевич Павловский. Он объяснил условия конкурса: что проект должен быть технологичным, и спросил, что бы мы хотели внедрить у себя в школе. Идей было очень много: усовершенствовать школьную столовую, создать систему контроля за доступом в школу, даже телескоп предлагали сделать, но потом засомневались, что сможем его построить”, — рассказывает член команды “Второе дыхание” Алина Хараман.
Посовещавшись с учителем, ребята решили остановиться на более реальном проекте — “Умная теплица”. Тем более, что на территории школы уже была заброшенная теплица, которую с 1980-х годов использовали как складское помещение. Идея состояла в том, чтобы превратить старую теплицу в технологический объект, который сам будет контролировать параметры внутри помещения и, при необходимости, включать запрограммированные устройства для полива, вентиляции, освещения.
“У нас в области нет SMART-теплиц, и мы решили стать первопроходцами. Мы сильно загорелись этим конкурсом и долго обсуждали идеи с Виктором Николаевичем. Уже прикидывали, кто что может принести или достать из материалов и оборудования, — говорит ее коллега по команде Влада Янатьева. — Из самых активных сформировалась команда - в нее вошли я, Алина Хараман и Дима Давыденко. Позже к нам присоединился Саша Зуев из 9-го класса. Он был нашим инженером”.
По условиям конкурса, командам предстояло не только разработать техническое решение, но и построить работающий прототип проекта На это организаторы выделяли каждой команде по 10 тыс грн. Для детей провели для участников часть обучающих тренингов.
Хотя работа над проектом была совместная, члены команды разделили между собой ответственность за конкретные системы и этапы подготовки проекта. Алина Хараман занималась презентацией, а также системами освещения и вентиляции, Владе Янатьевой, как знатоку зоологии, поручили подбор растений для теплицы и систему полива. Александр Зуев отвечал за систему отопления. Все системы и схемы расположения элементов рассчитывались индивидуально, для чего ребятам пришлось изрядно проштудировать профильную литературу и проконсультироваться со специалистами. Задачи по программированию взял на себя капитан команды “Второе дыхание” Дмитрий Давыденко.
Таинственный Arduino
В качестве технической “базы” организаторы предложили использовать плату Arduino, на основе которой должна была работать вся “умная” теплица.
Справка для своих: Arduino — это небольшая плата с собственным процессором и памятью. На плате также есть контакты, к которым можно подключать всевозможные компоненты: лампочки, датчики, моторы,, роутеры, магнитные устройства и вообще всё, что работает от электричества. В процессор Arduino можно загрузить программу, которая будет управлять всеми этими устройствами по заданному алгоритму. Таким образом можно создать бесконечное количество уникальных классных гаджетов, сделанных своими руками и по собственной задумке.
“Когда после зимних каникул организаторы начали присылать детали, я сначала даже не мог распознать эти датчики и микропроцессоры, не говоря уже о том, чтобы ими пользоваться. Ведь читать о них это одно, а применять на практике совсем другое. Постепенно разобрался и начал их программировать. Сначала по одному, потом в комбинациях с другими. Когда до презентации оставался один день, что-то с моим программным кодом пошло не так и его пришлось срочно дорабатывать, но на презентации все работало как часы”, - говорит Дмитрий.
Разработанная командой автоматизированная система теплицы состоит из нескольких датчиков, контролирующих влажность и температуру почвы и воздуха, содержание в нем углекислого газа, освещения и т.д. При нарушении оптимальных параметров система автоматически включает и выключает полив, вентиляцию, а также регулирует яркость и “цвет” освещения”.
“В период вегетации растений им требуется больше “красного” спектра, а период плодоношения - “синего”, поэтому система освещения у нас состоит из обычных лэд-ламп и фитоламп, позволяющие регулировать цветовой спектр.. А система вентиляции устроена так, чтобы воздух мог свободно циркулировать и за счет этого мы могли бы контролировать влажность и температуру в теплице”, - рассказывает о своем сегменте работы Алина Хараман.
“Систему полива мы продумали так, чтобы она была дублированной. Основной источник - скважина, но если вдруг выключат свет или еще что-то подобное произойдет, то вода в теплицу подается из водонапорной башни. Уровень воды в ней тоже контролируется специальным датчиком, который автоматически включает насосы и наполняет резервуар по мере его осушения. С системой полива пришлось повозиться, ведь нужно біло сделать так, чтобі все работало и нигде не протекало”, - разъясняет суть “своей” системы Влада Янатьева.
Еще один датчик - инфракрасный. Он встроен, чтобы реагировать на несанкционированное проникновение в теплицу теплокровных организмов - людей или животных. Ведь это влияет на микроклимат и нарушает нормальный рост растений. В случае срабатывания датчика система включает лэд-освещение и посылает сообщение на телефон администратора платформы. При необходимости этот датчик можно отключить.
Работа над прототипом
Перед тем, как делать макет теплицы из присланных организаторами материалов, ребята собрали прототип из обычного картона. Это позволило им наглядно увидеть, как все должно выглядеть и как лучше разместить элементы оборудования и лотки с рассадой. Для презентационной модели ребята выбрали пшеницу и комнатное растение хлорофитум. Работа над основным макетом продолжалась около трех месяцев.
“Это был очень кропотливый труд, ведь нужно было оборудовать все системы и постараться чтобы они занимали меньше пространства, - говорит Дмитрий Давыденко. - Например, оказалось, что только проводов для датчиков около 70 и с этим нужно было что-то делать. В конечном итоге мы с Виктором Николаевичем придумали для части оборудования общее питание и количество разводов уменьшилось примерно вдвое”.
Для работы над проектом команде выделили в школе небольшой отдельный кабинет, где у каждого была своя рабочая зона. Более того, учитывая большой объем работы, участников проекта даже частично освободили от уроков.
“Если поначалу мы еще могли как-то совмещать учебу с работой над проектом, то ближе к финалу конкурса времени стало катастрофически не хватать, и если бы нас не освободили от занятий, то нам точно пришлось бы ночевать прямо в школе. Сначала мы ходили на уроки по очереди и потом пересказывали друг другу тему, а потом все сложилось так, что учителя просто проводили с нами дополнительные занятия - на выходных и во время каникул, - рассказывает Влада Янатьева. - Родители, конечно, по этому поводу сильно переживали, ведь приближалось ВНО и наш “факультатив” шел с этим вразрез. Но мы объясняли им, насколько для нас важен этот проект, и обещали, что на учебе это в итоге никак не отразится. Чтобы наверстать пропущенный материал, приходилось очень много заниматься дома, но свое обещание перед родителями мы сдержали”.
Бизнес-план
Конкурс проводился в формате STEM-образования (методики, которая включает четыре направления: наука, технологии, инженерия и математика). Помимо технической части, проект должен был иметь “социальную” составляющую или бизнес-план. Команда “Второе дыхание остановилась на втором варианте. По задумке авторов, продукция из теплицы может быть товаром для продажи.
“Мы исходили из того, что к нам в магазины овощи привозят из Курахово, и за счет логистики они стоят дороже, чем выращенные прямо здесь. Мы провели маркетинговое исследование, поговорили с родителями и они сказали, что с удовольствием готовы покупать нашу продукцию и таким образом поддержать наш проект, - делится наработками Алина Хараман. - Кроме того мы старались подобрать для теплицы растения, которые требуют минимум ухода и дают быстрый урожай. В конечном итоге решили, что это будет клубника и зелень”.
Часть урожая, по общему согласию, должна была поступать в школьную столовую. А вырученные от продаж средства планировалось пустить на другие школьные проекты.
“Был еще вариант с выращиванием сортовых тюльпанов, которые мы хотели отдавать на продажу в цветочные магазины. Но просчитав весь цикл, мы поняли, что это будет нерентабельно, и остановились на зелени”, - говорит Влада Янатьева.
Согласно разработанному командой проекту, одна из зон “умной” теплицы будет поддерживать условия тропического климата. Какие растения в ней будут высажены - зависит от всей школы.
Эффект тамагочи
По словам Алины Хараман, коммерческая составляющая проекта - вовсе не главная его цель. Это только модель предпринимательства, в которой могут поучаствовать школьники. Кроме того, теплица - это отличная база для изучения биологии, химии, физики и других связанных с природой дисциплин.
“Еще мы хотим привить школьникам чувство ответственности, ведь растения в теплице - это, по сути, игрушка-тамагочи, за которой нужно ухаживать и которой нужно уделять внимание”, - объясняет девушка.
Приступая к разработке проекта, команда “Второе дыхание” провела в школе опрос и поинтересовалась, будет ли ученикам интересно этим заниматься, готовы ли вы помогать ухаживать за растениями, выполнять там какую-то работу на перемене или после уроков. Большинство респондентов такую готовность подтвердили.
“Когда мы работали над проектом, у нас было очень много помощников — и учителя помогали, и ученики из разных классов. Так что это наш общий проект, вокруг него сплотилась вся школа и это помогло нам победить в конкурсе”, — считает Влада Янатьева.
Стоит сказать, что после победы работа над проектом не завершилась: теперь ребята думают, каким образом теплицу можно усовершенствовать.
“Дальше мы хотим доработать связь теплицы с интернетом, чтобы можно было получать отчеты теплицы и дистанционно управлять процессорами с помощью мобильного приложения. Также я сейчас занимаюсь программированием дисплея, который будет установлен возле теплицы и на котором будут высвечиваться все данные”, - делится планами Дмитрий Давыденко.
Прошедшие полгода, признаются ребята, были для них очень напряженными, но пролетели очень быстро и оставили после себя стойкое желание повторить.
Играющий тренер
На протяжении всего конкурса команду “Второе дыхание” сопровождал учитель физики и информатики Виктор Павловский.
“Мое участие в проекте обусловлено желанием ребят поучаствовать в конкурсе. Если бы они не “загорелись” - ничего этого бы не было”, - уверен учитель. - Степень моего участия была, на самом деле, минимальной - основную работу они выполняли сами, и инженерные решения принимали сами. А я им нужен был, скорее, в качестве взрослого, с которым можно посоветоваться”
Полномасштабной реализацией проекта занимаются организаторы конкурса. Цена вопроса — 250 тыс грн. Кроме того Великоновоселковский поссовет поддержал проект суммой в 25 тыс грн и завез на 5 тыс грн песка.
На сегодняшний день уже закончена реконструкция старой теплицы, ожидается поставка и монтаж оборудования. Работы предполагается завершить к началу учебного года. Для присмотра за теплицей в штатном расписании школы введен специальный сотрудник.
Как создать “умную” теплицу в вашей школе
С чего начинать?
Начинать такой проект команда “Второе дыхание” рекомендует с точного понимания, чего вы хотите добиться в итоге: полномасштабной конструкции для организации школьного предпринимательства или демонстрационной модели для использования на уроках? От этого будет зависеть уровень расходов.
Как собрать команду?
Желательно, чтобы команда состояла из людей, увлекшихся вашей идеей. Вы можете провести в разных классах презентации, вывесить на видном месте тематический плакат, написать объявление на школьном сайте и страничке в социальных сетях.
Какими знаниями нужно владеть, чтобы построить “умную” теплицу?
Поскольку такая теплица — технологический проект. в команде обязательно должен быть специалист по программированию. Также нужны люди, разбирающиеся в биологии, которые будут отвечать за подбор растений и определять оптимальные условия их выращивания.
Можно ли это сделать самостоятельно или нужно привлекать учителей?
Теоретически можно все, уверены авторы проекта “Умная теплица”. Но на практике вы обязательно столкнетесь с кучей вопросов, на которые будут нужны ответы. Где вы их будете искать — это ваш выбор, но ближайший источник — конечно же, учителя.
Нужно ли согласовывать проект с директором?
Если вы собираетесь построить большую теплицу — обязательно, так как это потребует целую кучу согласований на уровне исполкома, разработку проектно-сметной документации, определения заказчика и исполнителя работ и еще много формальностей, которые может выполнить только директор. О “маленьком” проекте директор и сам узнает со временем, но лучше опередить официальные каналы и представить ему идею лично. В этом случае вы сможете рассчитывать на понимание и содействие.
Где взять деньги на такой проект?
Если вы планируете строить модель, то вы можете обойтись и без грантовых конкурсов. Средства можно собрать внутри школы - путем проведения благотворительных концертов, ярмарок и других акций. Это, кстати, позволит вам расширить круг сторонников вашей идеи. Для полноценной теплицы денег понадобится много, поэтому без внешних доноров вам не обойтись. Так как вы собираетесь построить технологическую конструкцию, лучше сразу искать “профильные” конкурсы (IT-направление, STEM-образование, зеленая энергетика и т.д).
Какие понадобятся материалы и оборудование?
Для обеспечения автоматизированных процессов вам понадобятся датчики, микроконтроллеры и платформа, на которой они будут работать. Набор датчиков зависит от количества параметров, которые вы хотите контролировать (влажность, температура, освещение). Кроме того вам понадобятся лампы, провода, трубы вентиляции и сам нагнетающий прибор, трубы полива и соответствующая система резервуаров и насосов, элементы отопления и, разумеется, лотки с землей для растений.
Как это лучше скомпоновать?
Типизированные схемы можно найти в интернете, но, скорее всего, на практике вам придется что-то адаптировать к своему проекту, поэтому будьте готовы проявить инженерную фантазию. Это, кстати, самая увлекательная часть работы, считают члены команды “Второе дыхание”.
Обязательно ли нужны все эти системы или без каких-то можно обойтись?
Некоторые операции, например, полив, можно выполнять вручную, однако для контроля за уровнем освещенности, а также температурой и влажностью почвы и воздуха датчики все же нужны.
Какие растения можно выращивать в “умной” теплице?
Ограничений здесь практически нет, кроме размеров теплицы. Пользуясь автоматизированными системами, вы можете создавать в ней условия для любых растений, даже экзотических. Если у проекта есть бизнес-план, то нужно сначала изучить местный рынок и при подборе растений ориентироваться на него. Для продажи авторы “Умной теплицы” советуют выращивать неприхотливые растения, дающие быстрый урожай.
Можно ли в теплице выращивать сразу несколько видов растений?
Да, но это должны быть растения, требующие сходных климатических условий. В ином случае вам придется предусмотреть в теплице отдельную герметичную секцию для растений других климатических зон.
Реально ли совмещать работу над проектом с учебой?
Забросить ради проекта учебу — это худшее решение, его вряд ли одобрят родители и педагоги. Если ваш проект не привязан к определенной дате — совмещайте. Если сделать его нужно срочно, попросите, чтобы вам временно снизили учебную нагрузку (с последующим наверстыванием пропущенного материала). Причем обещание наверстать придется выполнить, иначе все ваши последующие проекты поддержки уже не найдут. А повторить этот путь вам обязательно захочется, уверяют победители конкурса.
***
Матеріал опубліковано в рамках програми «Журналістика рішень для локальних медіа», яку реалізує Львівський медіафорум за фінансової підтримки Міністерства закордонних справ Чеської Республіки в рамках Transition Promotion Program. Погляди, викладені у цьому матеріалі, належать авторам і не відображають офіційну позицію МЗС Чеської Республіки.
Свої в Telegram 
