Sferyczny Ogród Badawczy powstał z inicjatywy grupy przyjaciół działających przy Stowarzyszeniu POLARIS-OPP. Pomysł zrodził się z zamiłowania do ekologii i rolnictwa, chęci przybliżenia tematyki zdrowego odżywiania poprzez założenie własnej szklarni oraz podniesienia świadomości dzieci i młodzieży dotyczącej zdrowej żywności. Projekt zakładał utworzenie ekologicznej plantacji w sferycznym namiocie-szklarni oraz prowadzenie w nim eksperymentów związanych z uprawą, warunkami środowiskowymi i ekologią.
Przygotowania do projektu rozpoczęto od zebrania wolontariuszy i zarządu Stowarzyszenia Polaris, na którym zaplanowano etapy prac, a także podzielono się obowiązkami. Ponieważ projekt Ogrodu był dla nas dużym przedsięwzięciem, liczyła się każda para rąk. Na szczęście nie zabrakło pasjonatów, którzy pracując przy projekcie mogli rozwijać także swoje zainteresowania.
Uczestnicy projektu podjęli decyzję, aby całe sterowanie Ogrodu zostało zrealizowane przy użyciu sterownika PFC200 model 750-8202. Wpływ na to miały głównie takie czynniki, jak:
Ze względu na modularność hardware’u i software’u sterownika zdecydowano, że głównym miejscem montażu urządzenia będzie Młodzieżowa Stacja Kosmiczna „YSS”, mieszcząca się na terenie siedziby Stowarzyszenia Polaris. Jest ona modelem w skali 1:1 modułu Destiny Laboratory Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ISS.
Kolejnym etapem był wybór czujników i urządzeń sterujących. Większość z nich została zaimplementowana przy użyciu protokołu MODBUS RTU. W Ogrodzie powstała magistrala szeregowa łącząca czujniki pomiarowe oraz system sterowania oświetleniem i lampą laboratoryjną. Dodatkowo wdrożono analogowe czujniki do pomiaru wilgotności gleby, zamontowane w donicach roślin, czujnik ruchu, a także przewidziano system regulacji temperatury otoczenia pod kopułą.
Dla potrzeb unifikacji sieci magistrala Ogrodu została podłączona do konwertera MODBUS RTU/ MODBUS TCP. Dzięki temu zniwelowano możliwość wystąpienia przepięć, które mogłyby zagrozić bezawaryjnej pracy urządzeń.
Następnym krokiem była modernizacja i rozbudowa infrastruktury sieci LAN łączącej ze sobą Ogród Sferyczny ze sterownikiem PFC200 znajdującym się w makiecie stacji YSS. Zależało nam również na przygotowaniu sieci LAN do ewentualnej, przyszłej rozbudowy o kolejne punkty pomiarowe i sterowania.
Już w trakcie uruchamiania systemu przez dział techniczny nasi koledzy ze Stowarzyszenia dzielnie nam pomagali i czuwali nad prawidłowym, wczesnym rozwojem roślinności. Prowadzone były także pierwsze obserwacje mikroskopowe oraz badania wody i gleby (m.in. wody do podlewania, gleby użytej do pikowników, gleby na terenie siedziby Stowarzyszenia POLARIS-OPP).
W końcu nadszedł moment, aby rozpocząć prace programistyczne sterownika PFC200! Na początku wykonano wizualizację parametrów odczytanych z czujników zamontowanych w Ogrodzie. Do tego celu wykorzystano WAGO WEB VISU sterownika PFC200 opartego o HTML w wersji 5.0. Jest to optymalne rozwiązanie, jeśli chcemy mieć podgląd wizualizacji na dowolnym urządzeniu multimedialnym, takim jak laptop, telefon lub tablet. Użytkownik może zalogować się poprzez zwykłą przeglądarkę internetową lub, w przypadku telefonów, przy użyciu darmowej, dostępnej aplikacji WAGO WEB VISU. Dodatkowo sterownik pozwala na ustawienie opcji multilogowania, co umożliwia jednoczesne korzystanie z wizualizacji przez wielu użytkowników. Odpowiednia konfiguracja pozwala na wywoływanie ekranów tak, aby każdy był niezależny i nie utrudniał pracy innym użytkownikom korzystającym w tym samym czasie z systemu.
W Sferycznym Ogrodzie Badawczym wykorzystano również Datalogger zapisujący dane na karcie SD. Funkcja ta pozwala gromadzić historycznie wartości wskazanych zmiennych. Przez cały okres pracy systemu zapisywano parametry:
- temperatury otoczenia,
- wilgotności powietrza,
- natężenia światła,
- wilgotności gleby w donicach,
- statusu pracy lampy laboratoryjnej.
Dzięki tej funkcji zebrano tysiące pomiarów, które pozwoliły zaobserwować interesujące zjawiska występujące pod namiotem, m.in. czas reakcji i tempo wzrostu temperatury otoczenia w przypadku nagłej zmiany wartości natężenia światła, zależność zmiany wilgotności powietrza w ogrodzie w wyniku zmian temperatury.
Obecnie trwają prace nad uruchomieniem nowego systemu sterowania stacji YSS oraz przyłączenie ogródka Astrometeo, wyposażonego w stację pogody. Plan użycia PFC200 do sterowania makietą stacji kosmicznej YSS zrodził się na samym początku projektu, podczas analizowania możliwości rozbudowy sterownika o dodatkowe moduły. Wizualizacja z poziomu przeglądarki oraz dostęp do różnych protokołów komunikacyjnych jest ogromną zaletą tego rozwiązania.
Sferyczny Ogród Badawczy jest przykładem na to, że sterownik PFC200 świetnie sprawdza się nie tylko w tradycyjnych rozwiązaniach przemysłowych.
Może on być również doskonałą bazą dla ludzi rozwijających swoje pasje w przeróżnych dziedzinach, jednocześnie dając możliwość inspiracji i uczenia praktycznej wiedzy, przeprowadzania doświadczeń oraz warsztatów pomiarowych dla dzieci i młodzieży.
Mateusz Mika,
Stowarzyszenie POLARIS-OPP to instytucja pozarządową o statusie organizacji pożytku publicznego (OPP), działającą od 1994 roku w zakresie wybranych elementów pomocy społecznej i nauki. Jej głównym celem statutowym jest aktywizacja społeczeństwa (ze szczególnym uwzględnieniem obszarów defaworyzowanych) poprzez popularyzację astronomii oraz pokrewnych nauk ścisłych.
„Od 25 lat naszym nadrzędnym celem jest człowiek oraz jego pasja. Wywodząc się z zamiłowania do astronomii, wdrażamy coraz to nowsze projekty, programy i działania mające na celu zwiększenie wiedzy i świadomości na temat otaczającego nas Wszechświata. Realizując nasze idee często stosujemy innowacyjne „narzędzia” oraz metody, co odróżnia nas od innych organizacji tego typu w kraju”.