描述

問題

在哥倫比亞乃至整個世界，由于氣候變化導致生態(tài)系統(tǒng)受到影響，迫切需要獲得可再生能源。

這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：盡管人們相信系統(tǒng)已準備好支持它，但能源的產生仍然受到很大影響。能源供應的持續(xù)削減影響了生產部門（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，性能非常受限（照明、通風、冷卻），影響了其居民。城鎮(zhèn)的高溫使得每棟房子都必須至少配備：兩個風扇、一臺冰箱，以及夜間照明。提供這項服務的公司沒有提供我們社會所需的足夠能源。

除此之外，干旱導致我們農場的數(shù)百萬農作物損失

在世界許多地方，兒童和青少年發(fā)現(xiàn)由于缺乏精力而難以完成他們的教育任務。

此外，我們必須找到更多可再生能源替代品的一個明顯例子是我國目前由于工程錯誤而發(fā)生的危機，目前處于危急狀態(tài)：Hidroituango 是哥倫比亞最大的水電項目，幾乎產生了第二個歷史上最大的工程錯誤導致的災難。

面對上面顯示的例子，再加上世界各地發(fā)生的更多例子以及缺乏傳統(tǒng)電流的人群，顯然需要找到解決方案。

這就是為什么我被委以調查任務的原因——。一點點，并找到提供無限資源的環(huán)保替代品。

我對實施和更新農場、農作物和牲畜以及攜手合作以獲得能源的需求很感興趣。換句話說，我的目標不僅是找到能源問題的替代方案，而且是實施可編程技術，發(fā)起和開展學習活動，最重要的是，提高當?shù)毓竦囊庾R。

我們的問題不僅在于世界各地缺乏電力流體，而且在整個作物和農業(yè)領域，因為它的使用建立了我們自然資源的耐久性。

我們的使命是找到一種方法來監(jiān)控環(huán)境中最小的問題并迅速采取行動。

需求

迫切需要為外地工作提供便利！

可以說，沒有科技，農業(yè)就不會出現(xiàn)；今天，如果我們不依賴精確的現(xiàn)代技術系統(tǒng)，就不能指望農業(yè)經濟會有所改善。

不幸的是，在一些農村地區(qū)，落后仍然是長期的，因此即使使用看似過時的技術，他們也能從中受益。但讓我們看看在該領域實施技術的一些一般優(yōu)勢。

正是針對以上所有問題，我被問到：如何設計、構建和實施氦氣技術在農業(yè)中的應用，并以同樣的方式尋找產生可再生能源的替代方案，通過采取行動設法延長我們的自然資源提前？

這項研究

經過不同的草圖和設計，以及通過網絡和機構進行了長時間的調查，我正在獲取有關該主題的知識，我想出了一個實現(xiàn)這個項目的想法。

地球從大氣層的最高層接收到 174 拍瓦的入射太陽輻射（日照）。大約 30% 返回太空，而云層、海洋和陸地吸收其余部分。地球表面太陽光的電磁波譜主要由可見光和紅外線占據，還有一小部分紫外線輻射。

輻射的功率根據一天中的時間、抑制它的大氣條件和緯度而變化。在可接受的輻射條件下，地球表面的功率大約為 1000 W/m2。這種力量被稱為輻照度。請注意，在全球范圍內，幾乎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，接收和發(fā)射的輻射之間存在明顯差異。（維基百科）

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現(xiàn)場技術

一方面，就農業(yè)而言，農業(yè)生產率無非是我們生產出來的東西所花掉的，與生產出來的東西賣出后得到的東西之間的關系。

看似簡單，其實并沒有那么簡單。但是，有一點非常明確：技術在田間的應用是提高農業(yè)生產力的關鍵因素。

過程的機械化和自動化、經過認證的種子的使用、農用化學品的正確使用以及作物的充分灌溉是主要的現(xiàn)代技術。

另一方面，最近開展的生態(tài)意識帶來了基于使用植物化學物質、生物肥料以及自然保護和土壤改良機制的其他技術。

農業(yè)領域需要24小時實時監(jiān)控。這 100% 證明，如果農民和相關方掌握有關其作物狀況的正確信息，則可以減少作物損失并增加產量。

重要的是要記住環(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。

通過設計監(jiān)控系統(tǒng)，可以將農業(yè)的災害和損失減少 60% 以上，因為我們將能夠在危機發(fā)生前采取行動。

一個潛在的解決方案

在搜索結束時，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：

計劃建造一個由太陽能供電的電氣系統(tǒng)，這種捕獲的太陽能儲存在電池中。

顯然太陽能是不夠的，因此決定使用太陽獲得的電能為電動機提供動力，該電動機將驅動釹磁鐵發(fā)電機，以極大地復制我們的能源儲備。

在此過程中獲得的能量通過逆變器以最佳電流進行轉換，以供家庭和工業(yè)使用。

所有這個系統(tǒng)都將存放在一個金屬盒子中，以使其更加模塊化和便攜。

為了減少噪音，我們的隔間內襯有聚氨酯泡沫。

我剛才提到的這個系統(tǒng)能夠滿足家庭的基本能源需求，同樣也有能力為整個農業(yè)系統(tǒng)提供食物。

原型

為了測試上述想法，在較小的生產規(guī)模上制作原型：

最初它是通過測試開始的：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，其頻率為 400 轉/分。這些測試是在銀行進行的。經過一番討論，得出的結論是，可以進入變速系統(tǒng)第一臺原型機的研究，以產生能量。

經過一些草圖和模型，得到了一些松子套。

理論化和使用等式：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) 可以得到大約 f2 = 2136.4。在小齒輪 2 中，我們有 f2 = 2136.3。這又與半徑為 r3 = 3 cm、f3 =? 的小齒輪 3 嚙合。

再次使用 (1)，f3 = 1, 566.6

可以將發(fā)動機轉速從 12000 rpm 降低到 476 rpm，這是建議目標的最佳數(shù)據，但在組裝原型時獲得的數(shù)據與理論數(shù)據不符。

經過幾次嘗試，有可能得到一些小齒輪組和r1 = 2.5 cm和r2 = 1.25 cm的摩托車鏈條，在決定不放置相互嚙合的齒輪組時，我去嘗試用鏈條作為樂隊因為齒輪無法正常工作，也會產生很多噪音。如圖所示，它們與鏈條放在一起。

為了使原型投入運行，有必要設計一個隔間來放置每個必要的設備并優(yōu)化小齒輪旋轉產生的能量，其中三個階段可用：

第 1 階段：太陽能電池板（95 瓦，21 伏）的位置一直是為我們的系統(tǒng)產生燃料的設備，蓄電池或電池為發(fā)動機運行儲存足夠的能量，負載將累積在電池，將保持發(fā)動機運轉，有測量 V 和 A 的指示器，位于設計的原型板上，這種能量來自當?shù)剡m當?shù)奶柲茈姵匕濉?/font>

階段 2：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)驅動，使用釹磁鐵將機械能轉化為電能，利用排斥力產生電能 這是旨在以 420 rpm 的頻率產生 24 V、400 瓦的電壓。

第3 階段：發(fā)電機獲得的電能根據逆變器的使用而增加或減少，逆變器將直流輸入電壓改變?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，我們成功地構建了第一個原型：

考慮到我們電氣系統(tǒng)的消耗，以及獲得的能量、強度和能量水平，我們在金屬盒中嵌入了一個 OLED 屏幕，它可以以數(shù)據的形式提供所有基本信息。

原型

正如目標是實施盡可能高的技術一樣，我正在為我們的移動設備設計和編寫一個應用程序，以便讓這些信息觸手可及。

一旦我嘗試并提出了缺乏能量的替代方案，我就采取了為該領域開發(fā)解決方案的形式。

這個想法是利用我們系統(tǒng)的部分能量來為高精度 Seeed 和 Arduino 可編程的傳感器和模塊系統(tǒng)供電，以研究和收集我們作物的數(shù)據和信息，并通過 Helium 發(fā)送。

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
• 空氣質量
• 氣體水平
• 晴雨表
• 其中...

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我們可以在模型中觀察我們的傳感器系統(tǒng)

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我們的作物原型。| 2 Phaseolus vulgaris 豆 | 2 豌豆 Pisum sativum | 常見植物：仙人掌科 |

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在已經構建了我們的農場發(fā)電原型、帶傳感器的監(jiān)控系統(tǒng)和文化原型基地之后，我們開始實施我們的物聯(lián)網系統(tǒng)。

從下到上的連接：Arduino UNO - Helium Atom - Base Shield - Grove Sensors。

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活化原子

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活化氦元素

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配置谷歌云項目

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安裝和配置 ARDUINO 到 HELIUM 連接

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第一個數(shù)據

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有必要執(zhí)行配置并驗證系統(tǒng)的操作：

#include "Arduino.h"
#include "Board.h"
#include "Helium.h"
#include "HeliumUtil.h"
#define CHANNEL_NAME "Helium_Smart_Farms"
Helium  helium(&atom_serial);
Channel channel(&helium);
void
setup()
{
   Serial.begin(9600);
   DBG_PRINTLN(F("Starting"));
   helium.begin(HELIUM_BAUD_RATE);
   helium_connect(&helium);
   channel_create(&channel, CHANNEL_NAME);
}
void
loop()
{
   const char * data = "PROJECT SMART FARMS EXAMPLE CONFIGURATION!";
  channel_send(&channel, CHANNEL_NAME, data, strlen(data));
   delay(5000);
}

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我們項目的動畫模擬及其在農業(yè)中的應用：

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概括：

智能農場由一個復雜的監(jiān)控系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)由存儲在電池中的太陽能供電。這種存儲的能量用于為發(fā)電機供電，發(fā)電機將復制獲得的能量，并通過逆變器將其轉換為適合消耗的能量。

這種能量及其變量（安培??數(shù)、電壓、瓦特）可以通過指示器和儀表來評估。

從該系統(tǒng)獲得的能量將滿足由 Arduino UNO Base Shield V2 板控制的生物傳感器系統(tǒng)的能量需求，該板將按部門監(jiān)測農作物，從而在需要時獲得真實和精確的數(shù)據。

得益于 Helium 和 Google Cloud IoT 的技術，這些數(shù)據存儲在互聯(lián)網上，讓農民和感興趣的人能夠掌握重要信息。

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在發(fā)現(xiàn)錯誤的情況下校準我們的傳感器：這里

所有這些傳感器將以一種戰(zhàn)略方式連接起來，代表收獲的一個部門，從而創(chuàng)造不同的區(qū)域來促進他們的研究和觀察。

為了讓我們的農民和利益相關者獲得信息，有必要使用氦原子和接入點將數(shù)據發(fā)送到站點或觀察基地，在那里人們將接收并完全可視化所有信息，并通過這種方式做出有關情況的決定.

負責檢查接收到的數(shù)據的人員將能夠發(fā)出命令，以電子方式自動激活灌溉閥或執(zhí)行其他任務。

上述能源生成系統(tǒng)與我們的作物系統(tǒng)相連并攜手合作，將使我們能夠實現(xiàn)田間自動化并實現(xiàn)我們的目標。

這個想法的最大優(yōu)點：

• 為缺乏電力的偏遠地區(qū)提供電力。
• 在所有方面將污染降低到 0%。
• 自動化現(xiàn)場工作。
• 為農民提供有關其手掌工作的信息。
• 避免農作物損失。
• 它提前通知我們并解決我們農場的問題。
• 它 100% 由可再生能源供電。
• 它提供了有關每個地方許多方面的有價值的信息和信息。
• 提高我們農民和農民的工作質量。

像這樣的想法的發(fā)展將在以下領域幫助我們。

在教育領域：

• 兒童和青少年將日夜都能用上電。
• 對于高溫人群，我們的孩子將擁有最佳的學習條件。
• 讓年輕人了解當前可用的替代品和新技術。

在經濟方面：

• 這是一個需要投資的系統(tǒng)，但從長遠來看會帶來可觀的利潤。
• 它在很大程度上避免了因溫室或病蟲害或干旱造成的災害的投資。
• 它將大大減少對能源領域的資本投資，因為與其他系統(tǒng)相比它更便宜。

日常生活中：

• 提高人們的生活質量。
• 它將產生一個生態(tài)環(huán)境。
• 改善數(shù)百萬人的生活條件。

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此外

該計劃仍在進行中，我們很有可能會使用 Helium 和 Twilio 來實施和改進該技術。

由于我沒有足夠的資源，我不能說可以單獨進行這個項目。

我們的社會需要像我們今天在這場比賽中展示的每一個人的想法和建議。

我看到有必要傳播我的想法，并教授兒童、青年和成人每一種這些教學和實踐教學技術。

我很榮幸能發(fā)展這個想法并在國際層面開展環(huán)保運動，始終承載著地球的理想

我熱愛技術和創(chuàng)新的動力是因為我在其中找到了發(fā)展我所有想法的機會。我最大的滿足感是我的想法得到認可，因為我這樣做是為了帶動我的母親和兄弟們，他們是我的動力源泉。

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