Разработка теплицы с автоматизированной системой выращивания урожая с помощью конструктора Lego Education

XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Личный портфель

Разработка теплицы с автоматизированной системой выращивания урожая с помощью конструктора Lego Education

Присталов Д.А. 1Соловьев А.А. 1Рысин Д.А. 1
1Школа интерактивного развития "ТриКита"
Долгов Е.А. 1Волокитина Е.А. 1
1Школа интерактивного развития "ТриКита"
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Выращивание сельскохозяйственных культур в теплицах является одним из наиболее эффективных способов получения стабильного урожая независимо от погодных условий. Теплицы обеспечивают защиту растений от резких перепадов температуры, ветра, осадков и вредителей, создавая оптимальный микроклимат для роста. Благодаря контролируемой среде, урожайность повышается в несколько раз по сравнению с традиционным открытым грунтом.

Современные технологии позволяют автоматизировать процессы выращивания в теплицах, минимизируя участие человека и повышая эффективность сельскохозяйственного производства. Хотя в конструкторе LEGO "Первые механизмы" отсутствуют электронные компоненты, он позволяет наглядно продемонстрировать принципы работы механических систем, регулирующих микроклимат внутри теплицы.

Цель работы: Создать модель теплицы с механизированной системой выращивания урожая, обеспечивающей контроль за температурой, влажностью и вентиляцией.

Задачи:

  1. Изучить необходимость теплиц в сельском хозяйстве.

  2. Рассмотреть основные виды культур, выращиваемых в тепличных условиях.

  3. Проанализировать существующие виды теплиц, их преимущества и недостатки.

  4. Разработать конструкцию модели теплицы с использованием LEGO "Первые механизмы".

  5. Реализовать механизмы регулирования вентиляции и полива.

  6. Провести тестирование модели и оценить её работоспособность.

Глава 1. Теоретические основы использования теплиц

1.1 Зачем необходимы теплицы.

Теплицы позволяют выращивать урожай круглый год, независимо от сезона. Основные преимущества теплиц:

  • Защита растений от заморозков и неблагоприятных погодных условий.

  • Возможность выращивания культур, которые не адаптированы к местному климату.

  • Экономия воды благодаря капельному орошению и контролируемой влажности.

  • Защита от вредителей и болезней, что снижает потребность в химических обработках.

  • Повышение урожайности за счёт создания оптимального микроклимата.

Однако у теплиц есть и недостатки:

  • Высокая стоимость строительства и обслуживания.

  • Ограниченность пространства для выращивания.

  • Риск перегрева растений при недостаточной вентиляции.

1.2 Какие культуры выращиваются в теплицах и почему.

В теплицах выращиваются культуры, которые требуют стабильного климата и защиты от внешних воздействий. Основные группы:

  • Овощные культуры: томаты, огурцы, перцы, баклажаны – требуют стабильной температуры и влажности для активного роста.

  • Зелень: салат, шпинат, петрушка, укроп, базилик – быстрорастущие культуры, которым нужен постоянный уровень влаги.

  • Ягодные культуры: клубника, малина, голубика – в теплицах их можно выращивать круглый год.

  • Цветочные культуры: розы, орхидеи, тюльпаны – требуют особого микроклимата для формирования бутонов.

  • Экзотические растения: цитрусовые, бананы, ананасы – невозможно выращивать в открытом грунте в умеренном климате.

1.3 Виды теплиц, их плюсы и минусы.

Существует несколько типов теплиц, каждая из которых имеет свои особенности:

  • Плёночные теплицы

    • Плюсы: низкая стоимость, простота установки.

    • Минусы: требует частой замены покрытия, низкая защита от морозов.

  • Поликарбонатные теплицы

    • Плюсы: прочные, хорошо удерживают тепло, устойчивы к осадкам.

    • Минусы: высокая стоимость, возможное помутнение покрытия со временем.

  • Стеклянные теплицы

    • Плюсы: долговечность, максимальная освещённость.

    • Минусы: высокая стоимость, хрупкость стекла, необходимость качественного фундамента.

  • Гидропонные теплицы

    • Плюсы: экономия воды, ускоренный рост растений.

    • Минусы: высокая стоимость оборудования, необходимость точного контроля питательных растворов.

Глава 2. Практическая часть разработки модели теплицы

2.1 Выбор конструкции и материалов

Модель теплицы создаётся с учётом реальных инженерных решений. Используются:

  • Прозрачные стенки для имитации стекла или поликарбоната.

  • Подвижные панели для регулирования вентиляции.

  • Система механического полива на основе рычагов и шестерёнок LEGO.

  • Вращающиеся механизмы для управления створками крыши.

2.2 Процесс сборки модели

  1. Создание каркаса теплицы – сборка устойчивой основы с крышей. Каркас должен быть прочным и устойчивым к нагрузкам.

  2. Монтаж вентиляционных элементов – установка подвижных створок, позволяющих регулировать поток воздуха вручную.

  3. Размещение механической поливочной системы – использование шестерёнок и рычагов для создания системы, подающей воду на растения.

  4. Добавление механизма регулирования температуры – установка подвижных элементов крыши, позволяющих выпускать тёплый воздух при необходимости.

  5. Тестирование работы модели – проверка всех механизмов на работоспособность, устойчивость конструкции и её адаптивность к разным сценариям.

Заключение

Разработанная модель теплицы на основе LEGO "Первые механизмы" позволяет продемонстрировать принципы работы механических систем управления микроклиматом. Использование подвижных заслонок для вентиляции и механического полива помогает улучшить условия роста растений.

В будущем возможны усовершенствования модели, такие как добавление дополнительных подвижных элементов, имитирующих автоматизированные системы управления климатом.

Список использованных источников и литературы:

  1. Ботаника для садоводов. Д. Ходж, 2019

  2. Умный огород в деталях. Н. И. Курдюмов, 2011

  3. Десять этапов проектирования малого сада. А. Сапелин, 2013

  4. Белая книга садовода для детей. П. Каролина, 2024

  5. Большая книга идей Lego. Машины и механизмы. Й. Исогава, 2021

Электронные источники:

  1. https://education.lego.com/en-us/;

  2. https://good-tips.pro/index.php/house-and-garden/orchard-and-garden/vegetables/plant-growth

Просмотров работы: 20