Automatizovaný pěstební systém

Abstract

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem, fyzickou realizací a testováním automatizovaného pěstebního systému s řízeným mikroklimatem a závlahou, vhodného pro předpěstovávání sazenic (např. paprik nebo rajčat) v pevném substrátu. Práce nejprve poskytuje teoretický přehled moderních metod pěstování bez půdy i s půdou (hydroponie, aeroponie, akvaponie) a definuje klíčové parametry nezbytné pro optimální růst rostlin. Následně je rozebrán výběr vhodných senzorů (pro měření vlhkosti a teploty vzduchu, intenzity osvětlení a vlhkosti půdy) a akčních členů (čerpadlo, ventilátor, zvlhčovač, výhřevná podložka). Hlavním těžištěm práce je praktický návrh řídicího systému postaveného na mikrokontroléru Arduino Nano. Systém využívá konečný stavový automat (FSM) pro stabilní chod a je vybaven uživatelským rozhraním skrze LCD displej pro plynulé nastavování limitních parametrů prostředí. Pozornost je věnována také bezpečnosti provozu, systém integruje prvky pro okamžitou detekci prázdného zásobníku vody a havarijního úniku vody na podlahu. Navržený systém byl úspěšně sestaven a podroben testování, které potvrdilo jeho schopnost rychlé a adekvátní reakce na extrémní změny parametrů. Výsledkem je plně autonomní a spolehlivá pěstební platforma minimalizující nutnost lidského zásahu.

This bachelor thesis deals with the design, physical implementation, and testing of an automated growing system with controlled microclimate and irrigation, suitable for pre-growing seedlings (e.g., peppers or tomatoes) in a solid substrate. The thesis first provides a theoretical overview of modern soil and soilless cultivation methods (hydroponics, aeroponics, aquaponics) and defines the key parameters necessary for optimal plant growth. Subsequently, the selection of suitable sensors (for measuring air temperature and humidity, light intensity, and soil moisture) and actuators (pump, fan, humidifier, heating mat) is analyzed. The core of the thesis is the practical design of a control system based on an Arduino Nano microcontroller. The system utilizes a finite state machine (FSM) for stable, non-blocking operation and is equipped with a user interface via an LCD display for continuous adjustment of environmental limit parameters. Significant attention is paid to operational safety – the system integrates features for the immediate detection of an empty water tank and an emergency water leak on the floor. The designed system was successfully assembled and subjected to a series of stress tests, which confirmed its ability to react quickly and adequately to extreme parameter changes. The result is a fully autonomous and reliable growing platform minimizing the need for human intervention.