FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT IOAN SLAVICI [609648]

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT “IOAN SLAVICI”
TIMIȘOARA
UNIVERSITATEA “IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA
FACULTATEA DE INGINERIE
DOMENIUL CALCULATOARE ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT – ZI

PROIECT DE DIPLOMĂ

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC
Conf. dr . ing. Florin MOLNAR -MATEI

ABSOLVENT: [anonimizat]
2020

FUNDAȚIA PENTRU CULTURĂ ȘI ÎNVĂȚĂMÂNT “IOAN SLAVICI”
TIMIȘOARA
UNIVERSITATEA “IOAN SLAVICI” TIMIȘOARA
FACULTATEA DE INGINERIE
DOMENIUL CALCULATOARE ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT – ZI

Sistem automatizat de sere agricole

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC
Conf. dr . ing. Florin MOLNAR -MATEI

ABSOLVENT: [anonimizat]
2020

CUPRINS

CUPRINS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………… 1
Capitolul 1. Introducere ………………………….. ………………………….. ……………………….. 1
Capitolul 2. Noțiuni generale privind realizarea unei sere ………………………….. ….. 2
2.1. Avantajele cultivării în sere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 2
2.2. Construcția serelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 3
2.3. Automatizarea serelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 3
2.4. Par ametrii de mediu a unei sere ………………………….. ………………………….. ………………………… 4
2.4.1. Temperatura ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 4
2.4.2. Umiditatea aerului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 5
2.4.3. Umiditatea solului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 6
2.4.4. Aerisirea/Ventilarea aerului ………………………….. ………………………….. …………………………. 6
2.4.5. Dioxidul de carbon (CO 2) ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 7
2.4.6. Lumina și intensitatea ei ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 7
Capitolul 3. Implementarea hardware a sistemului de control a unei sere ……… 11
3.1. Descrierea componentelor ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 11
3.1.1. Placa de dezvoltare Arduino UNO ………………………….. ………………………….. ………………. 11
3.1.2. Senzorul DHT11 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 12
3.1.3. Senzor umiditate sol FC -28-B ………………………….. ………………………….. …………………….. 13
3.1.4. Senzor nivel apă ………………………….. …………………………. Error! Bookmark not defined.
3.1.5. Pompă apă mini RS -360SH ………………………….. ………………………….. ………………………… 13
3.1.6. Senzor nivel apă cu comutator p lutitor FS -1B-31 ………… Error! Bookmark not defined.
3.1.7. Electrovalvă G3/4 ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 14
3.1.8. LED -ul ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 15
3.1.9. Becul i ncandescent ………………………….. ……………………… Error! Bookmark not defined.
3.1.10. Ventilatorul ………………………….. ………………………….. ….. Error! Bookmark not defined.
3.1.11. Releul ………………………….. ………………………….. …………. Error! Bookmark not defined.
3.1.12. Transistor Mosfet IRF520 ………………………….. ………………………….. ………………………… 15
3.1.13. Tranzistor bipolar ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 15
3.1.14. Rezistoare ………………………….. ………………………….. ……. Error! Bookmark not defined.
3.2. Schema electronică de conectare a circuitelor ………………………….. ………………………….. …… 16
3.3. Dezvoltarea aplicației hardware ………………………….. ………………………….. ………………………. 19
3.3.1. Realizarea machetei ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 19
3.3.2. Încălzirea serei ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 20
3.3.3. Ventilarea/răcirea serei ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 21
3.3.4. Pulverizarea vaporilor de apă ………………………….. ……….. Error! Bookmark not defined.
3.3.5. Irigarea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 23
3.3.6. Ilumi narea serei ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 23
3.3.7. Costuri de realizare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 24

Capitolul 4. Pachetul software de conducere a sistemului de sere ………………….. 26
4.1. Arhitectura software ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 26
4.2. Implementare firmware Arduino ………………………….. ………………………….. ……………………… 27
4.3. Implementare aplicația Desktop de conducere a unui sistem de sere ………………………….. .. 29
4.3.1. Mediul de dezvoltare ales ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 30
4.3.2. Dezvoltarea aplicației software ………………………….. ………………………….. …………………… 30
4.3.3. Proiectarea detaliată a structurii aplicației Desktop ………………………….. ……………………. 34
Capitolul 5. Concluzii finale ………………………….. ………………………….. ………………… 40
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 41
Anexa 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 43

UNIVERSIT ATEA DIN ORADEA
FACU LTATEA de Inginerie Electrică și Tehnologia Informației
DEPARTAMENTUL Calculatoare și tehnologia informației

TEMA PROIECTULUI DE DIPLOM Ă

Proiectul de Finalizare a studiilor a studentului Chiriac Adrian Iulian
1). Tema proiectului de finalizare a studiilor : Sistem automatizat de sere agricole
2). Termenul pentru predarea proiectului de diploma: 21.08.2020
3). Elemente inițiale pentru elaborarea proiectului de finalizare a studiilor ________________
Documentație de studiu, structura lucrării, scheme de principiu
4). Conținutul proiectului de finalizare a studiilor :
– Capitolul 1 – Introducere
– Capitolul 2 – Noțiuni generale privind realizarea unei sere
– Capitolul 3 – Implementarea hardware a sistemului de control a unei sere
– Capitolul 4 – Pachetul software de conducere a sistemului de sera
– Capitolul 5 – Concluzii
– Anexe
– Bibliografie
5). Material grafic:
capitol introductiv;
noțiuni generale cu precizarea domeniului căruia îi apartine l ucrarea;
scheme de principiu echipamente electronice;
scheme logice a aplicației desktop.
6). Locul de documentare pentru elaborarea proiectului de diplomă:
Universitatea. Ioan Slavici, Locul de muncă – GTN CMC Service Desk Romania SRL
7). Data emiterii te mei_____________________________________________________________

Coordonatori științifici
Conf. dr. ing. Florin MOLNAR -MATEI

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ
ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI
Adresa Oradea, Cod 410087, Bihor, Romania, Strada
Universit ății, nr. 1 ,
Tel/Fax :+40 259/408412, Tel:+40 259/408104; +40 259/408204

REFERAT
PRIVIND PROIECTUL DE DIPLOMĂ
A

ABSOLVENTULUI / ABSOLVENTEI : ……………………………………….

DOMENIUL Calculatoare și tehnologia informației
SPECIALIZAREA Tehnologia informației
PROMOȚIA 2020

1. Titlul proiectului ………………………………………………………………… ..
…..………………………………………………………………………………………… …….. .

2. Structura proiectului ………………………………………………………. ……….
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
…………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
………………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. …
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………… …………….
……………………… …………….. …… ………………………………………………………
3. Apreci eri asupra conținutului proiectului de DIPLOMĂ (finalizare a studiilor ), mod
de abordare, complexitate, actualitate, deficiențe
……………………………………………………………………… …………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
…………….. ………………………………………………………………………….. …………………………….. ………………….
………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
…………………………………………. …………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………….. ……………
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
…………………………………………………………….

4. Aprecieri asupra proiectului (se va menționa: numărul titlurilor bibliografice
consultate, frecvența notelor de subsol, calitatea și diversitatea surselor consultate;
modul în care absolventul a prelucrat informațiile din surse teoretice)

…………………….. …………………………………………………………………………………………………………….. ………
………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
…………………………………………………. …………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………….. ……
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
……………………………………………………………………………… …………………………………………………………….
……………………………………………………………………..
(se va menționa: opțional locul de documentare și modul în care absolventul a realizat
cercetarea mențion ându -se contribuția autorului)
………. …………………………………………………………………………………………………………….. …………… ……….
……………………………………………………….. …………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
……………………………………………………………………………………………… …………
5. Concluzii (coordonatorul proiectului trebui e să aprecieze valoarea proiectului
întocmit , relevanța studiului întreprins, competențele ab solventului, rigurozitatea pe
parcursul elaborării proiectului , consecvența și seriozitatea de care a dat dovadă
absolventul pe parcurs)
……………………………………………………………………………………………………….. …………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
………………………… …………………………………………………………………………………………………………….. …..
…………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………..
…………………………………………………………………………………………………………….. …..

6. Redactarea proiectului respectă …………………………………………………. cerințele
academice de redactare (părți, capitole, subcapitole, note de subsol și bibliografie).
7. Consider că proiectul îndeplinește/ nu îndeplinește condițiile pentru susținere în
sesiunea de Examen de LICENȚĂ (finalizare a studiilor ) din SEPTEMBRIE 2020 și
propun acordarea notei ………………

Oradea,
Data Coordonator științific

1
Capitolul 1.
Introducere
O data cu evolutia tehnologie a existat tot timpul si o tendinta in a dezvolta mecanizare si
automatizarea tuturor proceselor facute repetitiv si manual , inclusiv in agricultura . Acest trend a
deschis oportunitatea de a inlocui operatorul in actiunea lui directa din proces si s -a trecut la sisteme
agricole si masinarii care pot face asta in locul lui.
In acelas timp cu evolutia tehnologica a crescut si cererea pe piata , iar automatizarea
proceselor a crescut productivitatea oferind posibilitatea de a tine pasul cu cererea de pe piata.Istoric
ambele ramuri au crescut in paralel , inclusiv dorinta de o calitate mai buna, obtinuta mai usor intr –
un spatiu controlat cum este o sera.
Datorita dezvoltarii software -ului si a unei arhitecturii hardware standardizate ,a creat un
mediu favorabil astazi de automatizare avansata in agricultura si este un fa ctor esential in optimizarea
productiei prin calitate,sanatate,transabilitate,eficienta energetica, integrarea cu sisteme de informare
și aspectele legate de mediu.Acest lucru a determinat ca produsele hardware si software sa fie o
alternativa foarte inter esanta si flexibila.
Aceasta lucrare , intitulata „ Sistem automatizat de sere agricole ” are scopul de a realiza un
exemplu de sera automatizata si de a pune in valoare beneficile ce vin cu aceasta tehnologie ,de
productivitate si economice , de asemenea r aspunde cererii tot mai mari de pe piata la produse de
claitate, intr -un mediu controlat in care se poate obtine rezultate mai buna fare chimicale.
Dorinta pentru produse de calitate si in catitati tot mai mari, cauza a cresterii continue de
populatie si a cresteri constintei populatie despre daunele create de chimicalele folosite in cresterea
plantelor a creat si aceasta deschidere catre medii controlate, mai putin predispuse la boli ale plantelor,
intr-un mediu propice, cu un sol controlat ,cum sunt sere le.
Pentru a obtine aceste rezultate in sere ,cu o calitate si cantitate mai mare decat in mod
traditional, este important să se pună în aplicare condiționarea și controlul metodelor climatice și a
parametrilor de mediu cu ajutorul aparatelor avansate .Trebuie sa tinem cont de parametrii specifici
ce trebuie controlati pentru ca plantele sa aibe cele mai bune conditii si sa setam automatizarea dupa
acele criterii.Acesti principali parametrii ce urmeaza sa ii masuram sunt temperatura, umiditatea
interioara , cat si temperatura și umiditatea solului.Aceasta practica a devenit un element comun in
planificarea de utilizare a aerului conditionat,sisteme de irigatii ,lumini si anumiti fertilizanti prin
sisteme automate.Datorita controlului oferit de automatizare ,p lantele sunt protejate de de excesul de
căldură sau frig, precum și de dăunători și boli. Culturile pot fi cultivate pe parcursul intregului an cu
controlul luminii și al temperaturii .
Cel mai vital element dintr -un sistem de sera este sistemul de irigarea.Apa este elementul
principal și va asigura supraviețuirea plantelor in majoritatea circumstantelor.De cele mai multe ori
in mediul traditional se foloseste sistemul manual de irigare pentru a uda plantele, dar acest sistem nu
este foarte eficient. Plantele pot fi afectate si de un exces de apă dar si de insuficienta acesteia . In
scopul combaterii acestei probleme , este utilizat sistemul de irigare automată și monitorizarea
cantitatii de apa din sol cu senzori ,pentru a oferii o cantitate optima.
Proiectul are ca scop implementarea unui software pentru controlul si monitorizarea serei, cu
scopul de a menține temperatura optimă prin pornirea sistemului de răcire/încălzire, de a controla
intensitatea luminoasă pentru adaptarea plantelor la schimbar ea intensității luminii și de a asigura
cantitatea de apă necesară pentru cultură, optimizând în felul acesta consumul și obținând un
randament ridicat în creșterea plantelor.
In aceasta lucrare vor cumprinde cosiderente generale , alegerea soluțiilor, im plementarea
soluțiilor și la final concluziile rezultate.

2
Capitolul 2.
Noțiuni generale privind realizarea unei sere
Aparitia plasticului a fost unul din factorii care a generat marea expanxiune a industriei cu
efect de sera in jurul lumii .Costul redus oferit a serelor acoperite cu plastic in raport cu cele
traditionale acoperite cu sicla,a dus la promovarea și utilizarea acestora, fără încălzire, în mai multe
zone climatice blând e, iar modelele cu incalzire au devenit un lucru obișnuit în țările nordice mai reci,
datorită costurilor semnificativ reduse în consumul de energie care pote fi obtinut cu eoliene sau
energie solara.
O alta reducere de costuri a fost obtinuta si datorita faptului ca are o greutate mult mai redusa
decat sticla iar structura de rezistenta a putut fi redusa.
Sera este construita dint -o structura cu acoperiș și pereți din sticlă sau material plastic, un
exemplu vă este ilustrat în Fig. 2.1., unde clima difera de exterior, avand scopul adăpostirii și cultivării
plantelor în perioada friguroasă a anului.Incalzirea se poate obtine prin diferite metode in perioada
friguroasa: apă caldă, energie electrică etc.
Astazi , tehnologia permite cultivarea în seră a oricărei specii horticole în orice regiune a
lumii,atata timp cat sera este în mod corespunzător climatizată , pentru a spori si mai mult beneficile
oferite de clima, la o afacere profitabilă prin cultivarea culturii țintă necesită o selecție mult mai
riguroasă a regiunii, în funcție de condițiile climatice și de cerințele horticole selectate.

Fig.2.1. Exemplu structură seră
Acoperirea serelor se face cu materiale ce se împart în două categorii:
❖ Rigide : Policarbonat, PVC (Policlorură de vinil), Sticlă , etc..
❖ Flexibile : Folie PVC flexibila, Folie tratată UV , etc.
2.1. Avantajele cultivării în sere
Cultivarea in sera a legumelor prezintă numeroase avantaje printre care se numără :
o producția mai rapida față de cultura d in câmp, în mod special pentru speciile sensibile
la temperatură

3
o au prote ctie împotriva schimbărilor climatice asigurând un grad ridicat de siguranță în
obținerea prod ucției
o o productivități e crescuta față de culturile de câmp
o ciclarea intensivă a terenului , prin culturi succesive și asociate, indiferent de sezonul
climatic, prin culturi succesive și asociate
o produse de calitate superioara
o administrarea eficientă a consumului de apă, îngrășăminte , energie, erbicide, pesticide .
2.2. Construcția serelor
Scheletul unei structuri de sere este compus din metalic feros (oțel) sau nef eros (aluminiu) ce
trebuie să fie rezistent la intemperiile climatice și să ofere o durată mare de viață. Structura este
acoperită cu PVC, Policarbonat sau sticlă .
Policarbonatul are avantaje mai mari in comparat ie cu sticla:
– este un bun izolator termic
– are o rezistență mai mare la deteriorare
– are protecție UV ce împiedic ă îngălbenirea plăcilor
Este recomand at ca atunci când se folos este metoda de acoperire cu policarbonat , acesta să
aibă o grosimea de minim 6mm.
Sera pote sa ocup e spați i întinse iar înălțimea la coamă poate atinge 7m. Pe fiecare arc al
structurii este prevăzut cu tiranți pentru prinderea firelor în scopul susținerii fir elor de plante
agatatoare sau care au nevoie de sustinere .
Este important ca o sera să fie proiectat a în așa f el încât să ofere posibilitatea de a putea fii
extensa ulterioara , atât în lungime cât și în înălțime, astfel în funcție de specificul zonei climatice cât
și de cultura care se intenționează a fi plantată se va alege un model de sera ce este potrivit acestor
criterii .
2.3. Automatizarea serelor
Sunt trei tipuri de semna le folosite in automatizare :
– controlul analogic
– controlul digital direct (DDC)
– controlul digital
Analogice și digitale sunt cele mai frecvent utilizate la prelucrarea semnalelor pentru
automatizarea serelor .
Incepand cu anii 1940 , se foloseau sistemele de control primitive, in mare parte folosind tipul
de control digital (on-off), pentru controlul temperaturii cu încălzire a și ventilația determinată de
termostate separate . La aceste sisteme se creeaza o diferenț a de temperatură într e punctele on și off.
În funcție de medile climatince unde sunt situate , diferentele de temperatură pot fi mult mai mari
decât cateva grade , creend un echilibru l necorespunzător al sistem ului de încălzire , rezultat din
protecți a defect uoase și localizarea neadecvate a termostat ului, sau schimbari rapide ale radiațiilor și
temperaturi i exterioare p ote rezulta intr -un control instabil, cu diferente de temperatură on -off
suficient ce reduce în tr-un mod semnificativ calitatea culturilor. Un s istemul on -off ce este proiectat
în mod adecvat poate avea rezultate destul de bune și fezabil e din punct de vedere economic.
Datorita evolutiei din al doilea război mondial, folosirea circuitelor electrice pentru a seta
intrările din măsurători ale mediu lui, și în mod automat pentru calcularea puterii necesară pentru
acționarea mașinilor, a fost dezvoltat a treptat. Este un sistem cu control analogic pentru un semnal de
mediu continuu variabil , este supus unor schimbari pentru a furniza semnale de acționare la sistemele
de încălzire și de răcire.
În anii 1970, calculatoarele au fost disponibile pentru controlul climei. În termen de 2 ani
începând cu 1974, cinci firm e din Olanda aveau de vânzare sisteme informatice pentru sere, crescând
la nouă firme până la 1979, cu mai mult de 400 de sisteme vândute în acel an .[1]

4
Cand automatiz am o sera trebuie sa ținem cont de următoarele:
– controlul aerului
– controlul temperaturii (încălzire & răcire)
– controlul umidității
– controlul apei
– controlul luminii artificiale
– controlul nutriției
– controlul dioxidului de carbon ( CO 2)
În aceste condiții în Fig. 2.2. se reprezintă un concept de automatizare a unei sere
pornind de la un sistem cu microcontroler .[3]

Fig.2.2 . Concept automatizare seră . Diagrama bloc
2.4. Parametrii de mediu a unei sere
Cultivarea intr-un mediu protejat este o specialitate a agric ulturii unde un mecanism de control
al climatului este utilizat pentru modificarea condițiilor acestuia. Cultivarea plantelor prin intermediul
acestor tehnici de control al mediului în vederea creșter ii randamentelor, îmbunătăți rea calității
produsului și furnizarea de produse atunci când cultivarea în câmp deschis este ingradita de factorii
de mediu . Obiectivul principal al cul tivării protejate este acela de a obține produse de o calitate
ridicată (legume, fructe, flori, plante ornamentale și răsaduri). Cel mai important factor in producție
horticole , este clima. Intr-un microclimat ,cele mai importante componente sunt temperatura aerului
și a solului, lumina și compoziția aerului .
Datorita modificarilor din seră a radiați ei, temperatur ii și compoziți ei atmosfer ice ,rezulta la
un alt microclimat față de exterior. Schimbarile , depind de natura și proprietățile materialu lui de
placare, climatul exterior ,condițiile de reînnoire a aerului, umiditatea plantelor , dimensiunile serei și
posibilitățile de evapo -transpirație .
Controlul microclimatului interior permite o cultivare protejata . Efectul asupra plantelor prin
controlul parametrilor cu m ar fi temperatura, , ventilația , umiditatea și lumina va fi descris in
continuare.
2.4.1 . Temperatura
Fiecare cultură are un interval de valori al e temperaturii optim e pentru dezvoltare. Reacțiile
biochimice în plante sunt contr olate de enzime . Creșterea cu z ece grade C elsius a temperaturii va
crește activitatea majorității enzimelor cu 50 până la 100%. Variațiile de temperatură mici ca 1 sau 2

5
grade Celsius pot modifica de 10 până la 20% din rezultate. Scăderea temperaturii duce la formarea
de gheață pe țesuturile plantelor iar acestea își opresc ciclul de viață . Multe enzime sunt afec tate de
temperaturile ridicate. Creșterea temperaturii duce la dezactivarea enzimelor d eci la pierderea culturii.
Crește viteza de reacție cu temperatura la un nivel maxim, apoi scade brusc cu creșterea în continuare
a temperaturii. De -a lungul unei perioade de timp, enzimele vor fi dezactivate chiar și la temperaturi
moderate. [2]
Pentru a avea date cat mai corecte pe timpul zilei este recomandat ca termostatul sa fie intr -o
zona umbrita ca in figura de mai jos(Fig. 2.3):

Fig. 2.3. Locatie termostat
2.4.2 . Umiditatea aerului
Cel mai important rol in viata legumelor o are apa fiind un factor esențial privind creștere a și
dezvoltarea culturilor . Un controlul bun al umidității în seră poate aduce beneficii în reducer ea bolilor.
Pentru a stabili umidit atea optima se măsoară conținutul vaporilor de apă din aer. Cantitatea vaporilor
de apă din aer la o anumita temperatură este mai mare ,rezultand intr -o umiditatea a aerului mai mare.
Masurarea umidității este destul de dificilă, chiar și cu cele mai noi tehnici existente.
Procesului de evapo -transpirație umiditatea relativă a aerului din ser a are o valoare mai mare
față de ce a din exterior. Sa controla m umiditatea relativă în ser a, se folos esc procese de umidificare
sau dezumidificare în interiorul lor.
La majoritatea culturilor, un nivelul optim de umiditate [2],[6] este între 50 și 80 % RH. Pe
timpul verii, datorită creșterii temperaturii, este necesară o soluție de dezumidificare. În acest scop,
sunt folosite tampoane de răcire [22] (Fig. 2. 4.).

Fig.2.4 . Tampoane de răcire
Pe lângă posibilitățile de răcire enumerate mai sus se folosește “răcirea statică”, prin utilizarea
unui sistem de pulverizare în vederea răcirii culturilor. Această răcire se face prin aplicarea
particulelor de apă, rezultâ nd o ră cire prin evaporare mult mai eficientă. [2]

6
Pentr u a dezumidificării ,cel mai des sunt folosite ventilatoarele .
2.4.3 . Umiditatea solului
Cel mai important lucru pentru sanatatea si dezvoltarea plantelor este apa, principala sursa de
aprovizinare cu apă este umiditatea solului . In functie de stadiul de dezvoltare al plantelor ,necesitatile
de umiditate se schimba , fiind mai ridicate la germinar e, acestea scad pe măsura dezvoltării plantei
de la răsărire până la maturizarea lor.
Sistemul de irigat prin picurare s-a dovedit a fiind cea mai efic ientă soluție pentru irigarea
culturilor în sere cât și în câmp.
Irigarea prin picurare conduce la gestionarea eficientă a consumului de apă creșterea
productivității de până la sută la sută și o calitate ridicată a produselor obținute . O schemă de princi piu
a unui sistem de irigare – fertirigare prin picurare vă este ilustrată în Fig. 2.5 [7].

Fig 2.5. Schemă de principiu sistem irigare – fertirigare prin picurare
Printre avantajele [6] sistemului de irigare prin picurare se numără:
– tratare în timpul irigă rii
– o dozarea precisă a cantității de apă necesară, eliminându -se pierderile
– frunzele și tulpina plantei sunt uscate neexistând riscul arderii plantelor chiar și atunci
când se irigă în zilele cu temperaturi de peste 40ș C
– nu se răceș te solul
– limitează dezvoltarea buruienilor deoarece se udă numai zona rădăcinii reducând
– restrânge răspândirea bolilor și dăunătorilor
– reduce mâna de lucru și implicit al cheltuielilor.
– tratamentul de combatere
2.4.4. Aerisirea/Ventilarea aerului
Aerarea sau ventilația, este schimbul de aer între seră și exterior. Acest schimb de aer are loc
prin intermediul guri lor de aerisire sau fante , ori prin folosirea de ventilatoare (Fig. 2. 6.). Înnoirea
aerului permite evacuarea ex cesului de căldură implicit o scădere de temperatura , eliminarea unei
părți a umidității și modificarea compoziției dioxidului de ca rbon (CO 2). La serele de dimensiuni mari
este obligatorie ventilarea aerului. [2]

7

Fig.2.6.
2.4.5. Dioxidul de carbon (CO 2)
Un element nutritiv important în dezvoltarea plantelor este carbonul și se regăsește intr -o
cantitate mai mare comparativ cu celelalte elemente nutritive.
O plant a are structura compusă din aproximativ 40% carbon, iar dioxidul de carbon din aer
este o sursa importantă pentru plante. În atmosferă avem o cantitatea de CO 2 este sub 0.03% sau 345
ppm în condiții normale.
Procesul de fotosinteza este obtinut pe perioada zile atunci când planta se afla în lumina
naturală, iar nivelul de CO 2 din sera scade sub 200 ppm. Cu ajutorul procesul de ventilare a aerului
din exterior spre interior are loc creșterea nivelului de CO 2 din seră la valoarea celui de afară. Daca
nivelul de C O2 este mai mic comparativ cu cel al aerului din exterior, acest lucru nu va ajuta chiar va
dauna la cresterea plantelor .
Cand avem temperaturi scăzute susținerea nivelului de CO 2 prin ventilare poate fi ineficient
deoarece este necesară încălzirea serei în vederea obtinerii temperaturii optime . În mediile cu
temperaturi scăzute, este nevoie de suplimentarea nivelului de CO 2 prin metode manual . Se poate
folosi și generatoar de CO 2 (Fig. 2.7.). La fiecare tip de plant ă este necesar un nivel diferit de CO 2
care variază atât în funcție de temperatură, lumină precum și în funcție de nivelul de nutrienți . În
general plantele răspund favorabil la un nivel între 1000 -1200 ppm. [2]

Fig.2. 7. Generator de CO 2 prin combustie .
2.4.6. Lumina și intensitatea ei
Lumina artificiala într-o seră este folosita din următoarele motive:
– suplimentarea deficitul de lumină pe timp de noapte
– modifica rea durat ei zilei în ore în scopul creșterii sau reducerea acestora
– reducerea intensitatea luminii, de exemplu cu ecrane de umbrire atunci când
temperatura aerului devine prea mare
– accentuarea procesului de fotosinteză cu lumină artificială
Intensitatea luminii este cantitatea totală de lumină furnizată plantei, care este apoi utilizat
pentru fotosinteză. Cu cât cantitatea de lumina este mai mare cu atât mai multă energie consumă
planta în procesul de fotosinteză .[2]

8
Calitatea luminii se ref eră la lungimile de undă ale luminii furnizate (culoarea luminii), de
exemplu, lumina roșie are lungimi de undă cuprinse î ntre aproximativ 6 30-700 nanometri , lumina
albastra între 400-450 nm și ultraviolete A este între 315-400 nm. Plantele pot răspunde la diferite
culori ale luminii prin modificarea formei lor de creștere . [8]
Carbohidrații se formează în urma procesului de fotosinteză unde energia solară, dioxidul de
carbon ( CO 2) și apa în prezența clorofilei contribuie la creșterea și înmulțirea plantel or.[2]
Rata fotosintez ei este dictata de disponibilitatea elementelor de fertilizare și fertirigare,
temperaturii , a luminii și a dioxidului de carbon .
În cazul în care are loc scăderea intensității luminii procesul de fotosinteză este încetinit
afectând de asemenea și creșterea plantelor, în schimb dacă intensitatea luminii crește peste valoare
optimă creșterea plantelor este încetinită datorită cloropla smei. În Fig. 2.8. este reprezentată eficiența
lumini în fotosinteză [8].

Fig.2. 8. Lumină așa cum este percepută de către plante pentru fotosinteză
Intensitatea luminoasă este măsurată în sistemul internațional în lucși. Aceasta reprezintă
iluminarea directă pe o suprafață de 1 metru luminata de un flux luminos uniform de 1 lumen.
Intensitatea luminoasă în sere de culturi trebuie să varieze de la 129, 6 klucși pe timp de vară la 3,2
klucș i pe timp de iarnă . Pentru a suplini deficitul de lumină pe perioada anotimpului rece serele sunt
dotate cu iluminare artificială (Fig. 2. 9.). Cu toate acestea m ulte culturi devin saturate de lumină,
pentru că la o inte nsitate mai mare de 32,3 klucși fotosinteza nu se accelerează [2]. Lumina este
clasificată conform lungimii ei de undă în nanometri (nm).

9

Fig.2.9. Seră iluminată artificial .
Procesul de fotosinteză nu este stimulat de toate tipurile de lumină, de exmplu lumina UV este
disponibilă pe o lungime de undă scurtă mai mică decât 400 de nm. Radiațile UV în cantități mari
dăunează procesului de fotosinteză . În vederea protejării plante lor, serele sunt acope rite cu sticlă
opacă împo triva razelor UV [2].
Lumina vizibilă are o lungime de undă între 400 și 700 nm ( Fig. 2.10 .) [9]. Lumina infraroșie
nu este implicată în proce sul de dezvoltare a plantelor.

Fig.2. 10. Lungimile de undă ale luminii vizibile
Spectrul luminii vizibile este utilizat în fotosinteză. Plante de aceeași dimensiune au fost
iradiate în mod continuu cu lumina de la un dispozitiv de iluminare echipat cu LED -uri de culoare
roșie de 630 nm, un dispozitiv de iluminare cu LED -uri albastre 430nm și un dispozitiv de iluminare
cu LED -uri de culoare roz format din jumătate LED -uri roșii și jumătate de LED -uri albastre. După
trei s ăptămâni de iradiere, plantele au fost comparate. În urma comparației s -a constatat că
dispozit ivul de iluminare cu LED -uri de culoare roz promovează cel mai eficient creșterea plantelor.
Plantele expuse la lumin a albastr ă devin rigide și închise la culoare, pe când plantele crescute sub
lumina roșie cre sc mai lent și vor fi înalte (Fig. 2.11 .) [10]

10

Fig.2.11. Plante iluminate cu lumină rosie, albastră și roz
În urma studiului efectuat s -a constatat că iluminar ea cu LED -uri poate stimula cre șterea
plantelor cu până la 40% [10]. Sistemul de iluminare trebuie proiectat în funcție de aplicație.
Pentru obținerea rezultatelor pozitive trebuie respecta te cele două principii de bază:
– suficiența fotomorfogenezei
– eficiența fotosintezei
Acțiune morfogenă asupra plantelor o are lumina , iar procesul de fotomorfogeneză
controlează creșterea și dezvoltarea plantelor .
Reglementarea f otomorfogenez ei este reglementată în principal de tipul de fotoreceptori:
phytochrome, cryptochrome și phototropin. Fotoreceptori i orientati la anumite lungimi de undă pot
produce modificări asupra plantelor. S -a dovedit că sistemul de iluminat cu LED -uri accelereză
evoluția plantelor.

11
Capitolul 3.
Implementarea hardware a sistemului de control a unei sere
3.1. Descrierea componentelor
În cele ce urmează voi enumera și descri e componentele hardware folosite în scopul realizării
acestui proiect . Aceste componente sunt:

Placă de dezvoltare UNO R3 compatibil Arduino – DB-UNO -R3 – 1 Buc
Senzor de temperatură și umiditate – DHT22 – 1 Buc
Modul senzor umiditate – higrometru – 1 Buc
Pompă de apă 3 -6V – 1 Buc
Ventilator 12V – AVC – 3 Buc
Servomotor – SG90 – 1 Buc
Modul releu 1 canal comandat 5V – 1 Buc
Modul cu tranzistor de putere – IRF520 – 2 Buc
Rezistență electrică încălzire – Nichelină – 1 Buc
Modul coborâre tensiune 7 -20V la USB 5V3 A – 1 Buc
Sursă de alimentare 12V – 1 Buc
Lampa solara – 1 Buc
3.1.1. Placa de dezvoltare Arduino UNO
Placa de dezvoltare ARDUINO UNO (Fig. 3 .1.) este echipată cu un microcontroler
ATmega328P bazat pe arhitectura AVR RISC .[11]

Fig. 3.1 Plac ă dezvoltare Arduino UNO

Arduino UNO are un cristal de cuarț de 16 MHz, 6 intrări analogice, 14 pini digitali de
intrare/ieșire, dintre care 6 pot fi utilizați ca ieșiri Pulse -width modulation (PWM), o conexiune USB,
o mufă de alimentare, un conector ISP și un buton de resetare. Placa de dezvoltare a fost aleasă
deoarece îndeplinește condițiile necesare realizării proi ectului propus.

12

Integrated Development Environment (IDE) – (Fig. 3.2. ) este softul gratuit pus la dispoziția
programatorilor pentru programarea microcontrolerului. Limbajul de programare folosit pentru
Arduino se bazează pe ”Wiring”, o platformă de calcul fizic similară, ce are la bază mediul de
programare de procesare multimedia. Limbajul de programare folosit pentru programarea plăcii de
dezvoltare ARDUINO este C, acesta fiind format dintr -un set de instrucțiuni pas cu pas care urmează
să fie e xecutate după încărcare. Aceste programe sunt denumite “Sketches” (schițe).[11]

Fig.3.2. Mediul de dezvoltare ARDUINO versiunea 1.8.21.0
3.1.2. Senzorul DHT 22
Comunicarea cu ARDUINO a senzorului DHT22 ( Fig. 3.3. ) se face prin pinul analogic A0.
Senzorul DHT22 este un senzor din gama ”low cost” cu ajutorul căruia putem să măsurăm atât
temperatura cât și umiditatea ambientală.

Fig.3.3. Senzor DHT22 .

Pentru citirea valorilor este necesară includerea în program a librăriei ”DHTlib” [13]. Această
librărie permite citirea ambelor valori de la senzorul DHT 22. Senzorul DHT 22 returnează numai
numere întregi și nu acceptă valori negative conform specificaților tehnice ( Tabelul 3.1.) ale acestuia.
Tabelul 3.1. Specificații tehnice ale senzorului de temperatură și umiditate DHT 22 [14].
Nume DHT22
Plajă de valori temperatură -40~80 Celsius
Plajă de valori umiditate 0-100% RH
Accuratețe temperatură ±0.5 Celsius
Accuratețe umiditate ±2% RH (Max. ±5% RH)
Timp de raspuns mediu 2 secunde

13
Tensiune de alimentare 3.3-6V DC

3.1.3. Senzor umiditate sol FC -28-B
Pentru acest proiect am ales ca umiditatea solului să fie măsurată cu senzorul de umiditate
FC-28-B. Senzorul FC -28-B (Fig. 3 .4.) comunică cu ARDUINO pe pinul analogic A0. Senzorul FC –
28-B este special conceput pentru umiditatea solului.

Fig. 3 .4. Senzorul de umiditate din sol FC -28-B
Pentru a ne fi returnată valoarea umidității este de ajuns să utilizăm funcția ”analogRead()” ,
această valoarea este cuprinsă între 0 și 1023 conform specificațiilor senzorului de umiditate FC-28-
B (Tabelul 3 .2.), unde 1023 reprezintă deficitul de umidita te, iar 0 reprezintă o umiditate crescută a
solului.
Tabelul 3.2. Specificații tehnice senzorului de umiditate din sol [15].
Nume Senzor umiditate sol
Plaja de valori umiditate 0-1023
Tensiune de alimentare 3.3 -5 V CC

3.1.4. Pompă apă 3 -6V
În acest proiect am folosit o pompă submersibilă ( Fig. 3.6. ) pentru pulverizarea vaporilor de
apă în camera de uscare. Această pompă este alimentată la 5V printr -un tranzistor MOSFET IRF520
și comandată prin pinul digital 6 (PWM).

Fig. 3.5. Pompă apă 3 -6V

14
Pompa este echipată cu roți dințate și poate fi folosită pentru pomparea apei reci și calde de
până la 45 °C cât și pentru alte lichide non -agresive. În specificațiile tehnice ( Tabelul 3.4. ) este
prevăzută dimensiunea de (ØxLxH): 24x45x33 mm ceea ce face ca această pompă să fie ideală pentru
utilizare casnică și proiecte de dimensiuni reduse.
Tabelul 3.4. Specificații tehnice pompă apă 3 -6V [16].
Nume Pompă apă mini RS -360SH
Tensiune de alimentare 2.5 – 6 V
Rata de curgere 80-120 L/H
Distanta maxima a coloanei 40-110cm / 15.75" -43.4"
Lichide compatibile Apă, non -agresive
Temperatura de lucru <45 °C
Diametru exterior al diuzei 7.5mm / 0,3"
Diametrul interior al diuzei 4.7mm / 0,18"
Dimensiuni (ØxLxH): 24x45x33 mm
Durata maximă funcționare continuă 500 ore

3.1.5. Ventilato are
Ventilatorul ( Fig. 3.6. ) are rolul de răcire a serei prin evacuarea excesului de căldură,
eliminarea umidității și modificarea compoziției dioxidului de carbon (CO 2) prin reîmprospătare
aerului în seră. Pentru proiectul acesta am folosit două ventilatoare identice alimentate la 12V care
sunt comandate prin pinul digital 3 (PWM) de la ARDUINO cu ajutorul unui transistor MOFSET
IRF520.
Alegerea acestei ieșiri pentru ventilatoare a fost facută pentru utilizarea fu ncției Pulse -Width
Modulation (PWM).

Fig.3.6. Ventilator AVR 12 V – 0.7A
Ventilatoarele au fost alimentate prin tranzistorul MOFSET IRF520, la sursa de alimentare
12V și vor fi controlate prin pinul digital 3 ( Tabelul 3.5.)
Tabelul 3.5. Specificații teh nice ventilator AVR 12V – 0.7A [17]
Nume AVC FAN
Tensiune de alimentare 12V
Curent maxim 0.7A
Viteza 4500 ± 10% RPM
Umiditatea de lucru 25-90% RH
Temperatura de lucru 0-60 °C
Dimensiuni (LxlxH): 70x70x20 mm
Durata medie de viață 100000 ore
3.1.6. Servomotor SG90

15
Servomotorul SG90 ( Fig. 3.7. ) este componenta aleasă pentru automatizarea trapei de
evacuare. Trapa de evacuare este un element important al proiectului fiind componenta care ne ajută
la ajustarea temperaturii și umidității aerului din camera de uscare. Prin acționarea servomotorului
trapa se deschide și închide ajutând la menținerea în grafic a componentelor climatice. Servomotorul
este conectat la pinul digital 5(PWM).

Fig.3. 7. Servomotor SG90
Pentru controlul servomotorului este necesară includerea în program a librăriei ”<servo.h>”.
Precizia mișcarii, dimensiunile reduse și specificațiile tehnice ( Tabelul 3.6. ) au dus la alegerea lui
pentru acest proiect.
Tabelul 3.6. Specificații tehnice Servomotor SG90[18]
Nume Servomotor SG90
Tensiune de alimentare 4.8V
Viteza 0.12s/60o
Sarcina maxima 1.8 kgf x cm
Frecventa PWM 50Hz
Temperatura de lucru -30°C – +60 °C
Dimensiuni (LxlxH): 21.5×11.8×22.7 mm

3.1.7. LED -ul
Având în vedere că acest proiect are ca scop simularea unei aplicații reale însă nu imită
realitatea , am decis că este suficient pe ntru demonstrarea principiului , ca iluminarea serei să fie
asigurată de un singur LED (Fig. 3.8.) legat la un panou solar cu senzor de lumina , ce are integra t o
baterie de 1 .2 V cu o capacitate de 100mAh Ni -MH.

Fig.3. 8. LED
3.1.8. Releul SRD -05VDC -SL-C
Releul este o componentă electronică, care produce o acțiune de închidere/deschidere a unui
circuit prin transformarea unui semnal electric într -o mișcare mecanică. Este compus dintr -o
bobină din conductori izolați ce sunt înfășurați pe un nucleu me talic și o armătură metalică.[19]
Modelul folosit de noi SRD -05VDC -SL-C (Fig. 3.9. ) este acționat de semnalul electric de
intrare cu o tensiune de 5V, variația parametrului de ieșire în cazul nostru va fi o tensiune de 12V.

16

Fig. 3.9. Releu SRD -05VDC -SL-C
Specificațiile tehnice ale acestui releu ( Tabelul 3.7. ), au dus la alegerea lui pentru conectarea
și controlul rezistenței electrice de încălzire.
Tabelul 3.7. Specificații tehnice Releu SRD -05VDC -SL-C [20]
Nume Releu SRD -05VCD -SL-C
Tensiune de operare 5V
Trigger curent 5mA
Numar canale iesire 1 canal
Dimensiuni (LxlxH): 50x26x18.5 mm
3.1.9. Tranzistor IRF520
Modulul MOSFET IRF520 ( Fig. 3.10. ). Numele lui vine de la MOS (Metal Oxid
Semiconductor) și FET (Field Effect Transistor), adică pe sc urt tranzistor cu efect de câmp folosit
pentru amplificarea sau comutarea electronică a semnalelor. Tranzistorul MOS controlează printr –
o tensiune de poartă, curentul care trece de la sursă la drenă.[21]

Fig. 3.10. Modul tranzistor IRF520
Specificațiile tehnice ale acestui modul ( Tabelul 3.8. ), au dus la alegerea lui pentru conectarea și
controlul ventilatoarelor și a pompei de apă.
Tabelul 3.8. Specificații tehnice Modul Tranzistor MOSFET IRF520[22]
Nume Modul Tranzistor MOSFET IRF520
Tensiune de operare 3.3V -5V
Tensiune iesire 0-24V
Curent iesire sarcina <5A (peste 1A e necesar un radiator)
3.1.10 Rezistența

17
În scopul încălzirii s -a realizat o rezistentă electrică din nichelină ( Fig. 3.11. ), alimentată la
12V, comandat prin releu de la pinul digital 2 al ARDUINO. Aceasta este menită să emane căldură,
cu scopul încălzirii aerului din camera de uscare.

Fig.3.11. Rezistența electrică nichelina
3.1.11. Modul coborâre tens iune
Modulul de coborâre tensiune 5V3A ( Fig. 3.12. ) este o sursă de tensiune coborâtoare, ce
funcționează în comutație, ceea ce oferă o eficiență ridicată. Ea este de tip step -down, adică tensiunea
de ieșire va fi mai mică decât cea de intrare [23]. Acest modul ne ajută la alimentarea plăcii de
dezvoltare ARDUINO prin transformarea tensiunii de 12V (Sursa Alimentare) în 5V (tensiune
alimentare necesară Arduino).

Fig.3.12. Modul coborâre tensiune 5V3A
3.1.12. Sursa Alimentare 12V
Sursa de alimentare Acvil ( Fig. 3.13. ) este o sursă cu curent de tensiune intrare 110/220V AC și
tensiune de ieșire 12V DC, curent 10A. Am ales această sursă pentru alimentarea rezistenței electrice
de încălzire și a ventilatoarelor. [24]

18
Fig. 3.13. Sursa de alimentare Acv il – SMPS 12V 10A

3.2. Schema electronică de conectare a circuitelor
Arhitectura hardware ( Fig. 3 .16.) a fost gândită în baza componentelor alese ținând seamă de
obiectivele proiectului în urma studiului de piață efectuat.

Fig.3 .16. Arhitectura hardware .
Schema circuitelor ( Fig. 3 .17.) a fost dezvoltată în urma proiectării arhitecturii hardware în
programul de proiectare și simulare Fritzing.

19

Fig.3 .17. Schema electronică de conectare a circuitelor
Elementele folosite în acest proiect se clasifică în două categorii principale:
➢ Componente HARDWARE
➢ Componente LOGICE
a) Componentele HARDWARE se împart în:
– Elemente de măsură (Senzori)
– Elemente de procesare și transmitere a datelor (Placă de dezvoltare ARDUINO
UNO)
– Elemente de comandă (Releu, MOFSET)
– Elemente de protecție ( Rezistori)
– Elemente de execuție (pompă , ventilatoare, rezistență încălzire, LED ,
rezistență încălzire )
b) Componentele LOGICE se împart în două categorii:
– Elemente Firmware (microcod ARDUINO)
– Elemente Software (I nterfața cu utilizatorul – Aplicație Desktop )
3.3. Dezvoltarea aplicației hardware
În continuare doresc să vă prezint un concept de automatizare , a unei sere agricole , cu scopul
îmbun ătățirii gestionării eficiente a resurselor utilizate pentru cultivarea plantelor.
Acest proiect intenționează achiziția de date din mediul în care sunt cultivate plantele (ser a)
și procesarea acestora cu scopul monitorizării în vederea îmbunătățirii proc eselor de maximalizare a
culturii plantelor .
3.3.1. Realizarea machetei
În vederea realizării obiectivelor propuse am realizat o machetă (Fig. 3.18.) ce imită o seră la
scară mică folosind pentru construcția ace steia următoarele materiale:
– plastice – plexiglas, policarbonat, PVC (contrucția camerei, recipiente pentru
apă, trapă evacuare, suport componente hardware, furtun apă);
– feroase – oțel, cupru, d ur-aluminiu – elemente de susținere, balamale, șuruburi,
piulițe, șaibe, profile L, plat -bandă;

20
– auxiliare – adezivi (sticlă acrilică, adeziv acrilic bi -component, bandă dublu
adezivă)
– pamanat , plante
Pentru realizarea machetei am ales folosirea de materiale transparente pentru o mai bună
vizibilitate în interiorul camerei. Macheta a fost realizată treptat, pe durata mai multor săptămâni.
Primii pași urmați în vederea realizării machetei se numără atât achiziția de mate riale necesare cât și
obiectivele ce trebuie atinse . Principalele obiective în urma realizării machetei sunt achiziția de valori
ale parametrilor din mediul serei.

Fig.3.18. Realizarea machetei
Valorile parametrilor pentru umiditatea ambientală , temperatura și umiditatea solului se
modifică în permanență, motiv pentru care aceste valori trebuie sc atent monitorizate și controlate , cu
scopul îmbunătățirii gestion ării resurselor precum și obținerea unui randament ridicat pentru
cultivarea plantelor .
Am gândit proiectul cu un circuit de monitorizare și control al parametrilor mai sus menționați
cu ajutorul unui microcontroler și aplicația desktop conectate prin intermediul interfeței USB . În
funcție de valorile returnate ale parametrilor , software -ul procesează informația și poate decide ce
comenzi trebuie lansate în vederea echilibr ării valorilor specifice tipului de cultură cultivat.
Decizi ile care pot fi luate sunt:
– Ventilarea/răcirea serei
– Irigarea
– Pornire/oprire pompei de alimentare cu apă
– Încălzirea serei
– Deschiderea/închiderea trapei de evacuare
3.3.2. Încălzirea serei
Pentru a avea o estimarea mai precisă a pierderilor de căldură este nevoie de un studiu riguros
ce poate fi făcut în timp, până atunci presupunem că sera este bine izolată, nu există pierderi prin
deschizături ori fante și ne vom rezuma doar la pierderile de căldură pe timp de noapte când
temperatura exterioară scade și pierderile apărute odată cu schimbările climatice.
Ca și componentă de încălzire am ale s realizarea unei rezistențe electrice cu fir de nichelină
(Fig. 3.19. ), conectat la sursa de alimentare 12V printr -un releu, căruia i se va lansa comanda de

21
pornire/oprire în funcție de temperatura interioară din sera a cărei valoare este citită în timp r eal. La
această componentă a fost atașat un deflector de caldură.

Fig.3 .19. Rezistență încălzire cu nichelină și deflector
Pentru a captura valorilor de temperatură prin aplicația desktop se fac ”request -uri” în urma
comenzilor lansate la intervale stabilite de ut ilizator, sau aplica ția face request -uri automat prin
utilizarea modului de program pus la dispoziție de programator.
În urma ”request -ului” controler -ul va citi valoarea de la se nzorul de temperatură și o
returnează prin intermediul interfeței USB aplicației desktop, urmând ca valoarea returnată să fie
comparată cu valoarea prestabilită de utilizator, iar în urma comparării să decidă următorul ”request”.
Valoarea temperaturii va f i afișată după fiecare ”request”.
3.3.3. Ventilarea/răcirea serei
Ventilatoarele folosite la recircula rea aerul ui în seră. Din documentatie stim că datorită
recirculării aerului în ser ă diminuează problemele cauzate de boli. Frunzele plantelor din seră trebuie
să fie într -o continuă mișcare ușoară ce menține suprafața acestora uscată, astfel se sporește
transpirația și creșter ea.
Înnoirea aerului permite scăderea de temperatură, elimin ă parțial umiditatea și modifică
compozi ția dioxidului de carbon (CO 2).
Pentru acest proiect am gândit un sistem de ventilație, definită ca fiind, introducerea de aer
din exterior și un sitem de evacuarea aerului compus din două ventilatoare câte unul montat la capetele
sistemului de incalzire, pentru a ajuta cand este o temperatura scazuta in exterior (Fig.3 .20.). Acest
lucru implică schimb de căldură între aerul de intrare și ieșire , iar rezistenta incalzeste aerul ce vine
din exterior pentru a evita un soc termin al plantelor in cazutl unei diferente foarte mari , care duce la
o echilibrare a temperaturii și umidității cât și modificarea dioxidului de carbon (CO 2).

22

Fig.3.20. Ventilare/răcire seră
Ventilatoarele sunt comandate de pe pinul digital 3 al ARDUINO deoarece folosesc funcția
PWM care este disponibilă pe această ieșire.
Modulația în lățime, sau PWM, este o tehnică pentru a obține rezultate analogice cu mijloace
digitale. Controlul digital este utili zat pentru a crea un semnal de comut are între pornit și oprit. Pentru
a obține valori variabile analogice, modificăm sau modulăm lățim ea pulsului. Dacă repetam acest
model on -off suficient de repede cu un LED, de exemplu, rezultatul este un semnal cu o tensiune
constantă între 0 și 5v care controlează luminozitate a LED -ului.
În graficul din Fig. 3 .21., liniile verzi reprez intă o perioad ă de timp regulată . Această durată
sau perioadă este inversul frecvenței PWM. Cu alte cuvinte, cu frecvenț a PWM a ARDUINO de
aproximativ 500Hz, liniile ve rzi ar mă sura de 2 milisecunde fiecare. Un apel la funcția analogWrite
() se află pe o scară de la 0 – 255, astfel încât funcția analogWrite (255) solicită un ciclu de 100%
(mereu), și funcția analogWrite (127) solicită un ciclu de 5 0% (pe jumătate din timp) [25]. Funcția
analogWrite() nu are nimic în comun cu pini de ieșire analogici ai ARDUINO [11].

Fig.3.21. Pulse Width Modulation .

23
După cum am mentionat, aplicația desktop poate face ”request -uri” automat iar în urma
valorilor returnate de controler aplicația desktop după compar are va decide următorul ”request”.
3.3.5. Irigarea prin pulverizare
Pe piață există mai multe tipuri de sisteme de irigare prin picurare si pulverizare .Cea prin
pulverizare ajuta la crește umiditatea ambientală dacă această scade sub niveul optim care pentru
majoritatea culturilor este cuprins între 50 și 80%. Pentru stabi lirea umidității ambientale se măsoară
conținutul vaporilor de apă din aer print -un senzor de umiditate.
Pentru detectarea umidității ambientale folosim senzorul DHT 22 care a fost special conceput
pentru a ne permite măsurare umidității relative din aer dar și a temperaturii .
In imaginile din Fig. 3.23 se va observa sistemul implemen tat pentru sera.

Fig.3.23. Tub picurare, electrovalvă, bazin suspendat
În cele ce urmează voi enumera câteva dintre avantajele unui sistem de irigare prin
pulverizare :
– Udare rapida a suprafețelor mari într -un timp scurt
– Economie de apă
– Efort minim
– Posibilitatea administrării de fertilizanți
Principiul de irigare prin pulverizare este simplu , bazinul suspendat este alimentat cu apă de
către una di n pompele menționate în Fig. 3.5.,iar aceasta va pompa apa cand este facut un ”request”.
Aplicația desktop va monitori za în permanență parametrii precum umiditatea din sol ,
umiditatea aerului și temperatura făcând solicitări microcontrolerului de citire și returnare a valorilor
obținute de la senzori prin interfața USB, urmând ca aplicția desktop să compare valorile de referință
stabilite de către utilizator cu cele pe care le returnează microcontrolerul cu privire la umidita tea
solului pentru a putea face următor ul ”request”. Dacă valoarea umidității nu se afla în plaja de valori
prestabilită de către utilizator aplicația desktop cere microcontrolerului să acționeze secvența de
comandă de pornire a pompei și vice -versa în caz ul în care umiditatea din sol atinge valoarea optimă.
3.3.6. Iluminarea serei
Conform studiilor efectuate că iluminarea cu LED -uri poate stimula creșterea plantelor cu
până la 40%. Sistemul de iluminare ( Fig. 3.24.) trebuie pro iectat în funcție de aplicație.
Printre avantajele iluminării artificiale cu LED -uri sunt enumerate următoarele:
o Controlul climatului din seră prin managementul căldurii degajate de LED -uri
o Scăder ea costurilor cu energia solara față de alte surse de iluminat sau energie
o Lipsa riscului spargerii la contact
Pentru ca LED -urile și modulele cu LED -uri să fie capabile să lucreze în mediul umed și cald
din sere acestea necesită o aliment are fiabilă si expunere solara pentru panou.

24

Fig.3.24. LED iluminare seră
Acest proiect este un concept de simulare unei aplicații de seră reale însă nu imită realitatea,
folosirea unui singur LED în această aplicație are ca scop doar de a vă ar ate functionalitate LED –
urilor și nu efectele rezultate în urma i luminării plantelor cu LED -uri.
Principiul de funcționare se bazează pe senzorul de lumina din panou pentru a echilibra
deficitul de lumină pe perioadele mai întunecate . Aceste peri oade apar odată c u trecerea de la
solistițiul de vară la cel de iarnă unde perioada de zi/lumi nă este mai scurtă.
La apariția acestor perioade LED -ul va porni automat fiind activa de senzorul de lumina.

3.3.5. Trapă de evacuare
Trapa de evacuare are rolul de a permite căldurii sau umidității sa părăseasca sera prin orificile
decupate în tavan. În urma “request -urilor” facute de aplicația desktop către Arduino, acesta preia
valorile senzorului DHT22 și le transmite aplicației. În cazul în care una dintre valorile de temperatura
sau umiditate sunt mai mari decât cele stabilite în programul pentru sera, se lansează o comandă de
deschidere a trapei de evacuare pentru a permite căldurii sau umidității sa părăsească camera de
uscare. La primul “request” la care valorile au ajuns în parametrii programului de uscare, se lansează
o comandă de închidere a trapei.
În Fig. 3.21. se poate observa ansamblu de actionare al trapei de evacuare format din balama,
policarbonat, pârghie plastic, pârg hie, servomotor SG90, cauciuc de etanșare.

Fig. 3.21. Ansamblu trapă de evacuare
3.3.7. Costuri de realizare
Componentele electronice au fost achiziționate de pe site -urile ardushop.ro si
www.robofun.ro .
Structura principală din plexiglas a fost achiziționată de la societatea S.C.ProSEP S.R.L. care
se ocupă de comercializare plăcilor de plexiglas .
Restul materialelor precum policarbonat, adeziv, profile aluminiu, șuruburi, șaibe,LED și
piulițe au fost ach iziționate din următoarele magazine : Dedeman, Hornbach, Leroy Merlin.
În Tabelul 3.9. de mai jos vă sunt prezentate componentele utilizate la realizarea proiectului,
împreună cu prețurile de achiziție, rezultând în final prețul total de realizare al proiectului.

Tabel 3 .7. Costuri
Nume Cant. UM Preț unitar Preț Total
Cutie plexiglas 1 buc. 300,00 lei 300,00 lei
Arduino UNO R3 1 buc. 19,84 lei 19,84 lei
19Senzor DHT22 1 buc. 23,48 lei 23,48 lei

25
Senzor umiditate FC -28-B 1 buc. 4,47 lei 4,47 lei
Pompă apă 3 -6V 1 buc. 11,97lei 11,97 lei
Servomotor SG90 1 buc. 12,94 lei 12,94 lei
Releu SRD -05VDC -SL-C 1 buc. 6,00 lei 6,00 lei
Mosfet IRF520 2 buc. 3,21 lei 6,42 lei
Modul coborâre tensiune 5V3A 1 buc. 6,95 lei 6,95 lei
Ventilatoare AVC 2 buc. 3,00 lei 6,00 lei
Fir nichelină 1 buc. 20,00 lei 20,00 lei
10 x Fire Dupont mama -tata 10cm 1 set. 3,44 lei 3,44 lei
10 x Fire Dupont mama -tata 20cm 2 set. 4,91 lei 9,82 lei
Sursă de alimentare 12V 1 buc. 55,00 lei 55,00 lei
Recipient apă 1 buc. 8,00 lei 8,00 lei
Policarbonat solid transparent 500x500x4mm 2 buc. 29,45 lei 58,90 lei
Tub silicon Moment 1 buc. 23,00 lei 23,00 lei
Lipici bicomponent acrilic 1 buc. 19,00 lei 19,00 lei
Furtun PVC 6mm 1 m 2,00 lei 2,00 lei
Profile dur aluminiu 2 buc. 12,00 lei 24,00 lei
Fire conductoare, bandă de izolare, șuruburi,LED
etc. – – 40,00 lei 43,00 lei
TOTAL 664,23 lei

26
Capitolul 4.
Pachetul software de conducere a sistemului de sere
Datorita tehnologiei și vitezei de dezvoltare software -ul este din în ce mai integrat în viața
noastră de zi cu zi. Făcând o analiză simplă aproape tot ce ne înconjoară este gestionat de software și
aici fac referire la automobile, electricitate, aparatura medical ă, aparatura din casă, sistemele
financiare/bancare, etc. În cele ce urmează vă voi descrie conceptul meu de a gestiona sera cu o
singu ră aplicație.
4.1. Arhitectura software
Soluția software ( Fig. 4.1.) cuprinde 2 aplicații :
a) Aplicația pe A RDUINO care e responsabilă de achiziția și prelucrarea valorilor de la
senzori, cât și comanda elementelor execuție pentru sera
b) Aplicația d esktop ce realizează interfațarea între aplicația A RDUINO și utilizator ,
achiziția valorilor returnate de ARDUINO procesare a acestora și lansarea de noi cereri
prin comunica re realizată datorită interfeței USB .

27
Fig.4.1. Schema implementării soluției software
4.2. Implementare f irmware Arduino
Firmware -ul este implementat în IDE -ul oferit de Arduino și cuprinde următoarele funcții:
– funcția de irigare prin p ulverizare
– funcția de vent ilație și recirculare a aerului
– funcția de încălzire
– funcția de control trapă ;
– funcția de monitorizare
– funcția de interfațare cu utilizatorul.
Programul încărcat pe Arduino este s tructurat cu stări finite de executare , fiecare stare
executând o anumită instrucțiune .
Instrucțiunile posibile pe care sistemul le poate executa sunt următoarele :
– citirea valorii temperaturii
– citirea valorii umidității din ambient
– citirea gradului de umiditate a solului
– executarea secvenței de comandă pentru pornirea/oprirea pompei pulverizare apă;
– executarea secvențe lor de comandă pentru pornirea ventilatoarelor folosind funcția
PWM
– executare secvențelor de comandă pentru pornirea/oprirea incălzirii
– executarea secvențelor de comandă de închidere/deschidere trapă.
Fiecare din aceste instrucțiuni este executată la cerere prin intermediul interfeței USB.
Pentru citirea parametrilor de temperatură ARDUINO -ului îi sunt implementate în mediul oferit
biblioteci, totodată pentru descrierea corectă a structurii unui program trebuie mai întâi să începem
cu definirea bibliotecilor:
În acest program am folosit bibliotecile:
#include <simple DHT.h>
#include <servo.h>
Biblioteca “<simpleDHT.h>” oferă funcții de achiziție pentru senzorul DHT22, precum și
pentru DHT11,DHT21, DHT33, etc, și oferă posibilitatea de a afișa temperatura (valoare returnată de
DHT.temperature()) și umiditatea aerului ( valoarea returnată de DHT.humidity()).
Biblioteca “<servo.h> oferă funcții de achiziție și control pentru servomotorul SG90.

• definirea va riabilelor globale
S-au utilizat var iabile globale atât pentru definirea pinilor de conectare a elementelor de
măsură și exec uție cât și pentru stocarea informațiilor returnate de la componentele de achiziție dar
și pentru stocarea in strucțiunilor recepționate de microcontroler pe serial.
Variabile pentru i eșiri digitale:
3 – comandă pompă pulverizare
5 – comandă pompă alimentare apă
6 – comandă LED
9 – comandă Ventilatoare
12 – comandă Bec incande scent (încălzire)
10 – comandă Electrovalvă

• funcția setup()
Conține inițializările necesare rulării programului și configurarea pinilor de intrare/ieșire,
pinul de intrare/ieșire A0 la care este conectat senzorul DHT22 în vederea citirii temperaturii și a
umidității este definit astfel:

28
#define DHT11_PIN A0
• inițializarea c itirii parametrilor din camera de uscare de la senzorii
Inițializarea de temperatură, umiditate, umiditate lemn se face prin intermediul aplicației
desktop care lansează o comandă de ”request”. Comenzile sunt stocate în variabila globală de tip char
numi tă ”cmd”. Definirea variabilelor globale se face înainte de funcția setup().

• înițializarea parametrilor din seră în vedera obținerii de informații de la senzorul
DHT22
Senzorului DHT22 îi este stabilit algoritmul de citire a temperaturii și umidității d in librarie
fiind îndeajuns să inițializăm, prin declararea unei variabile de tip float, citirea acestor valori

• inițializarea comunicației prin interfața USB.
Se face prin portul atribuit de PC și baudrate -ul 9600.

• funcția loop()
Rulează ciclic instrucțiunile din cadrul funcție și reprezintă programul principal al aplicației
firmware. Este compusă din următoarele instrucțiuni :
– verificarea disponibilității comunicației și a recepționării unui byte
– proces area comenzii recepționate prin interfața USB și setarea stării corespunzătoare
În funcție de starea setată datorită comenzii dată de utilizator , se execută comanda definită
pentru starea respectivă.
Pentru fiecare stare, în funcțiile de comandă se setează la valoarea corespunzătoare pinul de
ieșire al elementului de execuție respectiv .

• folosirea pinilor analogici A0 și A1
Citirea valorilor de temperatură și umiditate ale aerului se face cu ajutorul senzorului DHT22
conectat la pinului analogic A0. Umiditate lemnului este citită cu ajutorul senzorului de umiditate
FC-28-B, conectat la pinul analogic A1 . Principiul de comand ă este același cu cel descris anterior.
Având în vedere că senzorul de umiditate sol returnează valori între 0 și 1023 unde 0 este valoarea
cea mai ridicată a umidității și 1023 fiind cea mai mică, acesta a fost calibrat cu ajutorul unui aparat
special de măsurare a umidității lemnului.
Rezultatul obținut în urma citiri valorilor este transformat în valori apropiate înțelegerii
utilizatorului aceste valori vor fi returnate sub forma de 0% până la 100%.

• comenzi simple transmise pe portul serial ce vor dete rmina execuția funcții lor
sistemului :
“a”=> citește și returnează temper atura de ambient
“b”=> citește și returnează umiditatea de ambient
“c”=> citește mediază prin mapare, transformă într -o formă ușor de înțeles și returnează
valoarea umidității din sol
“d”=> citește și returne ază nivelul apei din bazin
“e”=> citește și returne ază nivelul sursei de apă (High/Low)
“f”=> execută secvența de pornire a pompei de pulverizare și returne ază confirmarea
“g”=> execută secvența de oprire a pompei de pulverizare și returnează confirmarea
“h”=> execută secvența de pornire a pompei alimentare și returnează confirmarea
“i”=> execută secvența de oprire a pompei alimentare și returnează confirmarea
“j”=> execută secvența de pornire a iluminării și retur nează confirmarea
“k”=> execută secvența de oprire a iluminării și returnează confirmarea
“l”=> execută secvența de pornire a ventilatoarelor, funcția PWM viteza 100% și returnează
confirmarea
“m”=> execută secvența de pornire a ventilatoarelor, funcția PWM viteza 75% și returnează
confirmarea

29
“n”=> execută secvența de pornire a ventilatoarelor, funcția PWM viteza 50% și returnează
confirmarea
“o”=> execută secvența de pornire a ventilatoarelor, funcția PWM viteza 25% și returneaz ă
confirmarea
“p”=> execută secvența de oprire a ventilatoarelor, funcția PWM viteza 0% și returnează
confirmarea
“q”=> executa secvența de pornire a încălzirii și returnează confirmarea
“r”=> executa secvența de oprire a încălzirii și returnează confirmarea
“s”=> executa secvența de deschidere a electrovalvei și returnează confirmarea
“t”=> executa secvența de închidere a electrovalvei și returnează confirmarea
“u”=> executa secvența de închidere pentru toate cu excepția iluminatului
“v”=> executa secvența de transmitere a unui m esaj ex. numele controler -ului.
Program ul este unul relativ simplu menit să simplifice lucrurile la nivelul microcontrolerului
fară al supune unor sarcini. Toată partea de gestionare și procesare revine software -ului pus la
dispoziția utilizatorului pe un PC. O schemă logică a programului vă este ilustrată in următoarea Fig.
4.2., iar implementarea în mediul de dezvoltare Arduino a codul ui sursă se găsește în Anexa1 .

Fig.4.2. Schemă logică Firmware ARDUINO
4.3. Implementare a plicația Desktop de conducere a unui sistem de sere

30
Aplicația Desktop are rolul de a lansa comenz i către microcontroler la intervale de timp
stabil ite de programator și în modul manual la cererea utilizator ului. Aplicația Desktop este dezvoltată
cu scopul de recepționa datele prin intermediul interfeței USB de la microcontroler , în modul a utomat
îi revin to ate sarcinile de procesare și decizi a a unei acțiuni pe care le transmit e ulterior
microcontroler -ului.
4.3.1. Mediul de dezvoltare ales
În vederea dezvoltării aplicației Desktop am folosit mediul de dezvoltare Microsoft Visua l
Studio (Fig. 4 .3.) lansat de Mi crosoft sub numele de cod Boston în anul 1997. Acesta a fost primul
pas în încercarea Microsoft de a utiliza același mediu de dezvoltare pentru mai multe limbaje de
programare.

Fig.4.3. Mediul de dezvoltare Microsoft Visual Studio Community 2019
Pe parcurs anilor platforma de dezvo ltare a fost îmbunătățită astfel în anul 2002 a fost
introdusă compon enta .NET Framework . Printre limbaje de programare suportate de mediul de
dezvoltare Microsoft Visual Studio se număra C#, VB.NET, C++, iar odată cu versi unea 2010,
introduce noul limbaj F#. Pentru a putea fi integrate în platforma .NET aceste limbaje respectă niște
specificații OOP numite Common Type System (CTS) care au ca elemente de bază clase, interfețe,
delegă ri, tipuri și ca mecanisme moștenire, poli morfism și tratarea excepțiilor . .NET Framework este
compusă din compilatoare, biblioteci și alte executabile . .NET este oferit de Microsoft pentru
dezvoltarea de software ce permite utilizatorilor sa îl folosească din orice loc și cu orice fel de
dispozit iv. Cea mai recentă versiune de Microsoft Visual Studio a fost lansată la data de 30 martie
2016 și poartă numele de Visual Studio ”15”. [26]
Pentru realizarea aplicației Desktop am folosit versiunea Microsoft Visual Studio 2015 și
limbajul de programare C Sharp.
4.3.2. Dezvoltarea aplicației software
C Sharp este un limbaj de programare orientat pe obiecte (OOP) ceea ce înseamnă este o
metodă de proiectare a componentelor software individuale (clase) cu comportamente asociate
(metode) și limit ările de date (proprietăți), și care ne ajută să construim cu aceste componente o
aplicație completă.

31
Presentation Layer este cunoscut într -o structură cu mai multe straturi ca fiind stratul clientului
fiind format din mai multe părți ce compun interfața de lucru cu utilizatorul. Câteva exemple de
componente ce pot fi incluse în acest strat sunt:
o Casete de editare
o Casete de text
o Etichete
o Butoane
o Interfețe Windows sau WEB
o Etc.
La construcția acestui strat am folosit tehnologia Windows Form (Fig. 4.4.) care este numele
dat interfeței grafice de programare a aplicațiilor (API) fiind parte a librăriei de clase .NET
Framework ce stă la baza dezvoltării aplicațiilor prin folosirea Visual Studio.NET. [27]

Fig.4 .4. Arhitectura Windows Form
Interfața c u utilizatorul a aplicației d esktop este dezvoltată folosind două astfel de straturi
prima (Fig. 4 .5.) având rolul de a o in stanția pe cea de -a doua în funcție de opțiunea utilizatorului .

32

Fig.4.5. Form 1
Pentru construcția acestei strat sau folosit următoarele elemente: Combobox, Buton, Label –
uri, Picturebox .
La inițializarea celui de -al doilea strat se ține cont de numărul de sere ce se dorește a fi
monitorizat/controlat, astfel utilizatorul poate să al eagă între 1 – 2 sere. Ca acest lucru să fie posibil
programatorul a pus la dispoziția utilizatorului posibilitatea de a selecta.
Principalul obiectiv al acestei aplicații este acela de a gestiona mai multe sere simultan. Pentru
a fi posibil acest lucru a m ales in stanțierea interfeței de mai multe ori programatic.
Mai jos vă este ilustrată secvența cod (Fig 4 .6.) a inițializării interfeței grafice de lucru numit
”Control Station” la acțiunea de click a butonului .
La acțiunea de click a butonului ”Inițializează” se inițializează execuția secvenței de cod,
condiționată de numărul ales ori introdus în combobox. În cazul în care numărul ales este = 0 sau <
1, mai > 2 sau este necompletat se afișează un mesaj de eroare cu indicații pentru ut ilizator. Dacă
acest numar este 1 sau 2 se verifică ce număr a fost introdus, iar în funcție de valoarea acestuia se
execută declararea unui șir de variabile locale egale cu valoarea numărului, pentru a iniția, poziționa
(ferestrele dacă sunt două, una lân gă alta) și redimensiona în funcție de monitor/rezoluție interfeța
grafică de lucru ”Control Station” ( Fig. 4.7. ).

33

34
Fig.4 .6. Form1 – Secvența cod la apăsarea butonului
Codul este compus din cca 50 linii.

Fig.4 .7. Inter fața grafică (GUI) a aplic ației d esktop ”Control Station”
”Control Station” este compusă din mai multe obiecte și conține mai multe variabile de diferite
tipuri ( vezi Fig. 4 .4.), iar aceasta este puntea dintre datele introduse de utilizator și partea hardware
pentru interacțiunea om -mașină.
Interfețele cele mai cunoscute ca de exemplu a telefoanelor mobile sunt de fapt o suprapunere
vizuală a intrărilor și ieșirilor. Un GUI poate fi proiectat pen tru cerințele pieței cum ar fi interfețe
grafice specifice aplicației. Exemple de GUIs specifice aplicației includ mașini bancare (ATM),
touchscreens la punctul de vânzare la restaurante, checkouts self -service , etc.
O interfață grafică folosește o combin ație de tehnologii și dispozitive pentru a oferi o
platformă cu care utilizatorul poate interacționa (Fig. 4.8.) cu scopul de a colecta și produce
informații .

Fig.4 .8. Legătura dintre utilizator și hardware
4.3.3. Proiectarea detaliată a structurii aplicației Desktop

35
Acest pr ogram este relativ complex , de aceea voi încerca pe parcursul acestei lucrări să explic
pe înțelesul tuturor structura acestuia.
Pentru a putea înțelege trebuie preciza t faptul că s-a încercat realizarea Figurilor din această
lucrare cu pseudo -cod iar acest a cod conține variabile globale și locale, metodă , instruc țiuni
condi ționate, in strucțiuni de cazuri, etc. Secvențele se execută în funcție datele returnate de hardware .
4.3.3.1 . Generarea de Event Handler -ruri și inițializare
Event Handlers [27], [28], sunt proceduri care sunt apelate atunci când are loc un eveniment
corespunzător. Event Handler -ul poate avea s ubrutine ca o tratare a evenimentului . O subrutină este
un construct de cod. Un construct cod este un model de codare (Exemple: For Loops, Do Whiles
Loop, Sub … End Sub, Function … End Function). Fig. 4.9. reprezintă procesul unui eveniment de la
inițializare până la faza de executare.

Fig.4.9. Procesul unui eveniment condus
Pentru execuția evenimentului ce are la bază conectarea , care se va face prin intermediul
interfeței USB folosind Port -ul atribuit de PC și Baud -ul 9600 , se folosește secvența de cod
(subrutina) care este ilustrată în Fig. 4 .10. care are rolul de a verifica Port -urile disponibile ocupate
și care este executat ă încă din faza de inițializare a interfeței grafice.

Fig. 4.10 . Secvență inițializare ”Control Station”
Event Handler -ul de inițializare gestione ază evenimentul ce execu tă declarare a unor variabile
locale și metoda (GetSerialPortNames()) de verificare și descoperire a port -urilor disponibile ocupate

36
în vederea stocării lor. În cazul în care nu sunt port -uri disponibile ocupate (nu este conectat nici -un
dispozitiv sau există probleme cu conexiune a) atunci se afișează pe ecran un me saj de avertizare.
Pentru a ne conecta la microcontroler este necesar setarea port -ului disponib il și Baud -ul după
care se acționează prin click butonul ”Connect”
Deconectarea se face prin acționarea click a butonului ”Disconnect”. Secvența cod a
subrutinei de conectare și deconectare executată prin acționarea click a butonului ”Connect” și
”Disc onnect” este ilustrată în Fig. 4.11 .

Fig.4.11. Secvența cod executată la acționarea click a butoanelor ”Connect” și ”Disconnect”
După cum se poate observa la acționarea butonului ”Connect” se execută secvența de cod care
încearcă să deschidă portul verifică disponibilitatea port -ului (deschis sau închis) și trece la activarea
componentei ”Timer3” ( vezi Fig. 4 .6.) în cazul în care acesta este deschis.
Event Handler -ul de deconectare atribuit butonului ”Disconnect” inițializează execuția
secvenței co d la acționarea acestuia prin click care verifică dacă programul este pornit și deconectează
interfața de microcontroler . În caz de eroare se afișează un mesaj.
În ceea ce privește înch iderea aplicației a fost necesară atribuirea unui Event Handler interfe ței
grafice. Secvența cod inițializată la acțiunea de închidere a interfeței grafice vă este ilustrată în
următoarea figură.
Se observă în Fig. 4.12. că se face verifcarea disponibilității portului (deschis sau închis), dacă
acesta este închis inchide int erfața alfel un mesaj de informare privind nevoia deconectarea port -ului
de intefața grafică va apărea.

37

Fig. 4.12 . Secvență cod executată la acțiunea de închiderea a interfeței grafice
4.3.3.3 . Program automat/manual
Înainte de pornirea programului trebuie selectat modul de program care il dorim si anume
automat sau manual. Programatorul a pus la dispoziția utilizatorului această funcție pentru ai oferii
intervenția în procesul de monitorizare și control automat. Pentr u aceasta au fost create două butoane
ce acționează în funcție de stadiul programului (pornit/oprit) (Fig. 4 .15.).

Fig.4 .15. Secvențe cod executată la acțiunea click a butoanelor ”Manual” și ”Automat”

38
4.3.3.5 . Starea obiectelor de control (butoane , căsuțe de text și PictureBox -uri)
Starea acestor obiecte este influențată de momentul ac ționării lor în aplicație. Acți unea unui
obiect a fost concepută să se reflecte și asupra altor obiecte definite de programator . Acest lucru este
facut cu scopul de a limita utilizatorul în a le mai putea folosi pentru a evita suprascrierea de comenzi
inutile , care pot provoca erori în aplicație , dar și acela de informare vizuală a acțiunilor fiecărei
decizii luate. În Fig. 4.20. vă este ilustrată secvența de cod ce este lansată cu scopul
activării/dezactivării unor obiecte de control și schimbarea unor prop rietăți cum ar fii culoarea de
fundal.

Fig.4 .20. Secvența subrutinelor modificare prop rietăți obiecte de control
4.3.3.6 . Metodă recepționare date
O metodă într -o clasă poate fi o procedură sau o funcție care efectuează o operație asupra
datelor din cadrul clasei și returnează datele înapoi clasei. Asta însemnă că există o funcție care
acceptă ca parametru o altă fun cție. Trec erea unei funcții ca parametru altei funcții se numește delegat.
Delegații sunt obiecte ce se referă la metode , au doar declarații și sunt utili în situațiile în care aveți
nevoie de un intermediar între o procedură de chemare și procedura de a f i chemat. Delegații acceptă
parametri dar nu returnează nici o valoare. O subrutină delegat returnează pointeri i subrutine i, adică
adresa , ca aceasta să fie utilizată pentru referirea diferitelor date și structuri de date. Dacă am schimba
adresa memorată î n pointer putem ma nipula informații situate în diferite locații din memorie. [27]
[30].
În cadru acestei aplicații am folosit metoda evidențiată în Fig. 4.21. Metoda a fost adăugată
cu scopul de a preveni erorile de proces al recepției datelor.

39

Fig. 4.21. Secvență cod recepționare date serial
După cum se vede în figura de mai sus putem recepționa date utilizând portul serial și afișarea
acestora în funcție d e valorile recepționate făcând diferența între valori pe baza unor declarații
condiționate.

40
Capitolul 5.
Concluzii finale
Nu am mai avut ocazia să proiectez un proiect cu componente hardware pana acum, dar pentru
că am incercat să încorporez cât mai multe cunoștințe acumulate pe parcursul facultății acest proiect
a devenit o adevărată provocare . Pe parcursul întregului proces de realizare a proiectului am
întâmpinat probleme atât pe parte de proiectare hardware cat și pe partea de proiectare s oftware.
Pentru țara noastră a utomatizarea serelor reprezintă o investiție ce ar duce la dezvoltare rapidă
în domeniul agriculturii , mai ales ca o mare parte din terenurile agricole au fost distruse din cauza
folos irii unor doze mari de ingrasamant si insecticide, fiind nevoie de multi ani pentru a remedia
aceste daune.Aces lucru ne poate ajuta si sa administram mai bine resursele si dozele folosite,pentru
a nu mai repeta aceelasi greseli.
Partea de documentare a fost realizată atât înainte , cand am observat daunele create prin
procesul manual si neadecvat , cât și în timpul proiectării , fiindu -mi de ajutor pentru a putea înțelege
mai ușor nevoia de automatizare din domeniul agriculturii și a determin at găsirea de soluții rapide în
vederea îmbunătățirii procesului de automatizare.
Așa cum reiese și din titlul lucrării de față, acest proiect vizează implementarea software în
procesul de automatizare cu scopul de a putea monitoriza și controla mai multe sere simulta n pentru
a putea fii aplicat si intr -o afacere.
Evident că acest sistem poate fi îmbunătățit prin adăugarea de noi funcții software dar și
hardware, cum ar fi automatizare umplerii bazinului de apă cu ajutorul unui senzor de nivel cum ar
fii un plutito . Implementarea acestui proiect, pentru a putea fi folosit la scară industrială este mai
dificilă necesitând un efort financiar mult mai mare , echipamente de scara industriala , o muncă
susținută de o echipă de ingineri, dar și mai mult timp. În s copuri didactice a cest proiect este
funcțional si reprezinta fundamentele unei sere automatizate.

Idei de îmbunătățire a sistemului de automatizare:
a.) Adăugarea unor funcții noi de control a parametri lor precum temperatura din sol și
controlul luminii
b.) Adăugarea unui sistem de monitorizarea a componentelor hardware (ex. senzori și
avertizori de avarie )
c.) Adăugarea de opțiuni pentru a crea o fertilizare programata
d.) Gestiune de la distanță (web, aplicație a ndroid, wireless, etc)
e.) Adăugarea unei funcții pentru analiză bazata pe imagini.
f.) Sistem anti efracție
g.) Evidențiere a calculelor privind consumurile de apa,curent,fertilizant și raportarea
acestora.
h.) Integrarea unei baze de date in cloud.
i.) Expunerea grafica a d atelor.

Aceste îmbunătățiri ar putea aduce beneficii agricultorilor si in timp remedia terenurile din tara
contaminate.D esigur, investiția este mai mare însă consider că toate cheltuielile de implementare a
unui asemenea sistem poate aduce profituri mari proprietarilor si tari , însă trebuie luat în calcul un
termen mediu și lung , dar astfel putem reveni la o tara care expor teaza mai mult decat importeaza.

41
Bibliografie

[1].Dr. Hannan, Joe J., Greenhouses:Advanced Technology for Protected Horticulture, CRC Press,
1997, ISBN: 978 -08493 -1698 -2
[2].Nicol ás Castilla , Greenhouse Technology and Manag ement, (2nd ed.), translated by Esteban J.
Baeza, reviewed by A.P. Papadopoulos , Spain, Publisher: CABI, 2013, ISBN: 978 -1-78064 -103-4
[3]. Information and Communication Technologies: International Conference, ICT 2010, Kochi,
Kerala, India, September 7 -9, 2010, Proceedings , Vinu V Das, R. Vijaykumar, "Cap. Microcontroller
Based Monitoring and Control of Greenhouse Enivironment 495 -497", Springer -Verlag Berlin
Heidelberg, 2010, ISBN: 978 -3-642-15765 -3
[4]. Greenhouse Design and Control , Pedro Ponce, Arturo Molina, Paul Cepeda, Esther Lugo, Brian
MacCleery,2014, ISBN: 978 -1-315-77155 -7
[5]. Activity of Enzymes in Plants: 7 Factors ,
https://www.biologydiscussion.com/enzymes/activity -of-enzymes -in-plants -7-factors/22948# ,
Article Shared by Sanjay Koratkar
[6].Necesarul de apă în culturile legumicole din sere și solarii,
https://blog.romaniazone.ro/necesarul -de-apa-in-culturile -legumico le-din-sere-si-solarii -2/
[7]. Irigarea prin picurare în cultura de legume – sfaturile specialiștilor ,
https://agrointel.ro/48713/irigarea -prin-picurare -in-cultura -de-legume -sfaturi -specialistil/ ,
[11.02.2016, 06:41]
[8]. Nederhoff, Elly. (2010). LEDs for greenhouse lighting. Practical Hydroponics & Greenhouses
2010 (2010) 110.
[9]. Ce este spectrul electromagnetic si care sunt culorile spectrului vizibil? ,
https://destepti.ro/spectrul -electromagnetic -2, [15.0 2.2020]
[10]. Why is LED Grow Light Pur ple?,
https://www.valoya.com/why -is-led-grow -light-purple/
[11]. Erik Bartmann , Die elektronische Welt mit Arduino entdecken, 2014,
ISBN 3955611159, 9783955611156
[12]. Simon Monk, Programming Arduino: Getting Started With Sketches 1st Edition ,
ISBN -13: 978 -0071784221
[13].DHT 22 library,
https://github.com/winlinvip/SimpleDHT/blob/master/examples/DHT22Default/
[14]. Digital -output relative humidity & temperature sensor/module DHT22
https://www.sparkfun.com/datasheets/Sensors/Temperature/DHT22.pdf
[15]. FC-28 Soil Moisture Sensor Analog and Digital Outputs , https://artofcircuits.com/product/fc –
28-soil-moisture -sensor -analog -and-digital -outputs
[16].Mini pompa apă, Specificații , https: //ardushop.ro/ro/home/390 -pompa -de-apa-3-6v.html
[17].Ventilator,
https://www.amazon.com/7020 -DV07020B12U -0-7A-4pin-20mm/dp/B019F9DGTI
[18] Servomotor SG90, https://ardushop.ro/ro/electronica/93 -servomotor -sg90.html
[19] Releu, https://ro.wikipedia.org/wiki/Releu_(componentă_electronică)
[20].Releu, Specificatii, http://www.okazii.ro/arduino -releu -5v-1-channel -relay -module -board –
shield -a173495392
[22]. MOSFET – Tranzistorul, http://electrodb.ro/teorie -in-electronica/tranzistorul -mosfet/
[23].Tranzistor bipolar, – https://ro.wikipedia.org/wiki/Tranzistor_bipolar

42
[24]. Sursa alimentare in comutatie 12V 10A stabilizata , https://www.a2t.ro/accesorii –
supraveghere/sursa -alimentare -in-comutatie -12v-10a-stabilizata.html
[25]. PWM – Pulse Width Modulation PWM, https://www.arduino.cc/en/Tutorial/PWM
[26]. Microsoft Visual Studio – , https://ro.wikipedia.org/wiki/Microsoft_Visual_Studio
[27]. Michael Halvorson, MS Microsoft Visual Basic 2013 Step by Step / developer , Publisher:
Microsoft Pre ss [2013], ISBN: 978 -0-7356 -6704 -4
[28]. Events and Event Handlers ,
https://msdn.microsoft.com/en -us/library/2z7x8ys3(v=vs.90).aspx
[29]. Programarea jocurilor in Visual Basic – Jonathan S. Harbour , Editura Rosetti Educational,
Bucuresti 2006, ISBN: 978 -973-7881 -09-0
[30]. Delegates (Visual Basic) ,
https://docs.microsoft.com/en -us/dotnet/visual -basic/programming -guide/language –
features/del egates/#:~:text=Delegates%20are%20objects%20that%20refer,Delegate.
[31].Form Constructor ( System.Windows.Forms ),
https://msdn.microsoft.com/en -us/library/system.windows.forms.form.form(v=vs.110).aspx
[32]. Recomandări pentru cultivarea legumelor în sere ș i solarii ,
http://antenasatelor.ro/fermier -in-romania/util -in-agricultura/15617 -recomandari -pentru -cultivarea –
legumelor -in-sere-si-solarii.html
[33]. Lucrări și tratamente la TOMATE, de la plantarea răsadurilor până la pârgă (în sere și solarii) ,
https:// www.paradisverde.ro/fenofazele -tomatelor/de -la-plantarea -rasadurilor -pana -la-parga -sere-
solarii
[34] Florin Molnar -Matei, Ioan Rareș Stanciu , Introducere în electronică analogică și digitală. Note
de curs și îndrumător de laborator , 2015, ISBN: 978-606-569-968-7
[35] Dan Gookin , C For Dummies 2nd Edition , 2004, ISBN -13: 978 -0764570681
[36] Stanciu, I.R., Molnar -Matei, F. , Sisteme de monitorizare și control în timp real, Editura
Eurostampa , Timișoara 2013 , ISBN: 978 -606-569-542-9
[37] Liviu H erman, Titus Slavici, Tehnici de programare clasice si orientate pe obiecte, Editura:
Mirton – F.C.I. "I.Slavici", Timisoara 2013, ISBN: 978 -973-52-1319 -0, ISBN: 978 -606-8480 -14-5
[38] Horia Ciocarlie, Universul limbajelor de programare, ( ed. 3-a rev. și adåug .), Editura Orizonturi
Universitare, Timisoara 2013, ISBN: 978 -973-638-553-7
[39]. Tehnologii moderne în agricultură ,
https://www.rri.ro/ro_ro/tehnologii_moderne_in_agricultura -2530865
[40].Automation ,
https://www.techopedia.com/definition/32099/automation#:~:text=Automation%20is%20the%20cr
eation%20and,were%20previously%20performed%20by%20humans .
[41]. Amanda Johnson B , Master Guide To Greenhouse , ASIN: B00VO9QF5U
[42].Verificarea tranzistoarelor, http://www.tehnium.org/2020/02/26/verificarea -tranzistoarelor/
[43]. Cum setăm corect sistemul de răcire în sere pentru o bună productivitate ,
https://agrobiznes.md/cum -setam -corect -sistemul -de-racire -in-sere-pentru -o-buna –
productivitate.html
[44] HOW TO USE A GREENHOUSE FOR BEGINNERS , https://www.backyardboss.net/how -to-
use-a-greenhouse -for-beginners/

43

DECLARAȚIE DE AUTENTICITATE
A
PROIECTULUI DE FINALIZARE A STUDIILOR

Titlul proiectului _______________________________________________ ______
__________________________________________________________ _________
__________________________________________________________ _________

Autorul proiectului Chiriac Adrian Iulian

Proiectul de final izare a studiilor este elaborat în vederea susținerii examenului
de finalizare a studiilor organizat de către Facultatea
_______________ I.E.T.I. _______________ ________ __ din cadrul Universității di n
Oradea, sesiunea________septembrie _________ a anului univers itar
__2020___________ .
Prin prezenta, subsemnatul (nume, prenume, CNP)_____________ ________
__________________________________________________________ _________
_________________________________________________________ __________ ,
declar pe proprie răspunde re că aceast proiect a fost scris de către mine, fără nici un
ajutor neautoriz at și că nici o parte a proiectului nu conține aplicații sau studii de caz
publicate de alți autori.
Declar, de asemenea, că în proiect nu există idei, tabele, grafice, hărți sa u alte
surse folosite fără respectarea legii române și a convențiilor internaționale privind
drepturile de autor.

Oradea,
Data Semnătura

44
Anexa 1

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// ********************** ******************* ************************ //
// Proiect creat pentru sustinerea licentei la absolvirea Faculta tii Inginerie //
// Tehnologia Informatiei din cadrul Univers itatii "Ioan Slavici" Timisoara //
// //
//Cond ucator Stiintific: Florin Molnar – Matei //
// Autor: Ganea D aniel -Alexandru //
// //
// Sistem integrat de conducere operativa //
// a unei exploatatii agricole formata din mai multe sere //
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //////////////////////////////
#include <dht.h>

dht DHT;

#define DHT11_PIN 7

char cmd;
float temp;
float hum;
//int ctrl=0;
int UmP;
int Umpvalue;

void setup(){

pinMode(3,OUTPUT); // Pompa pulverizare apa
pinMode(5,OUTPUT); // Pompa umplere bazin
pinMode(6,OUTPUT); // LED
pinMode(9,OUTPUT); // Ventilatoare
pinMode(12,OUTPUT); // BEC
pinMode(10,OUTPUT); // Electrovalva

Serial.begin(9600);
}

void loop(){
int chk = DHT.read11(DHT11_PIN);
if(Serial.available())

{
cmd = Serial.read();
switch(cmd){

//SENZORI –––––––––––––
//Citeste si transmite temperatura ambient
case 'a':
temp = DHT.temperature;
Serial.print("Temp = ");
Serial.print(temp,0);
break;

//Citeste si transmite umiditatea ambient
case 'b':
hum = DHT.humidity;
Serial.print("Humidity = ");
Serial.print(hum,0);
break;

//Citeste si transmite umiditatea din sol
case 'c':

45
Umpvalue = (analogRead(A0));
Umpvalue = constrain(Umpvalue, 300, 1023);
UmP = map(Umpvalue, 300, 1023, 100, 0);
Serial.print("SoilHum = ");
Serial.print(UmP);
break;

//Senzor apa bazin. Citeste si transmite o valoare cuprinsa intre
case 'd':
Serial.print("Bazin = ");
Serial.print(analogRead(1));
break;

//Senzor apa fantana
case 'e':
if(digitalRead(2)==HIGH)Serial.print("high");
else Serial.print("low");
break;

/////////////////////////////////////////////////////////////////
//Componente –––––––––––––
//Pompa pulverizare apa
case 'f':
digitalWrite(3,HIGH);
Serial.print("P1 ON");
break;

case 'g':
digitalWrite(3,LOW);
Serial.print("P1 OFF");
break;

//Pompa umplere bazin
case 'h':
digitalWrite(5,HIGH);
Serial.print("P2 ON");
break;

case 'i':
digitalWrite(5,LOW);
Serial.print("P2 OFF");
break;

//Iluminarea sera (LED)
case 'j':
digitalWrite(6,HIGH);
Serial.print("Led ON");
break;

case 'k':
digitalWrite(6,LOW);
Serial.print("Led OFF");
break;

//Ventilatoare
/////////////////////////////////////////////////////////////////
case 'l':
analogWrite(9,255); //viteza maxima
Serial.print("100%");
break;

case 'm':
analogWrite(9,215); //viteza 75%
Serial.print("75%");

46
break;

case 'n':
analogWrite(9,175); //viteza 50%
Serial.print("50%");
break;

case 'o':
analogWrite(9,135); //viteza 25%
Serial.print("25%");
break;

case 'p':
analogWrite(9,0); //Stop
Serial.print("Oprit");
break;
//////////////////////////////////////////////////////////////

//BEC incandescent
case 'q':
digitalWrite(12,HIGH);
Serial.print("BEC ON");
break;

case 'r':
digitalWrite(12,LOW);
Serial.print("BEC OFF");
break;

//Electrovalva
case 's':
digitalWrite(10,HIGH);
Serial.print("E ON");
break;

case 't':
digitalWrite(10,LOW);
Serial.print("E OFF");
break;

//Stop all
case 'u':
digitalWrite(3,LOW);
digitalWrite(5,LOW);
analogWrite(9,0);
digitalWrite(12,LOW);
digitalWrite(10,LOW);
Serial.pri nt("AllOff");
break;

//Who am I
case 'v':
Serial.print("controller x");
break;

}
}
}