Η εργασία «Αυτόνομο Ενεργειακά Θερμοκήπιο & Εφαρμογή Smart Green House» αφορά την δημιουργία μιας μακέτας που υλοποιεί τη λειτουργία ενός ενεργειακά αυτόνομου θερμοκηπίου το οποίο ποτίζει τα φυτά με νερό βροχής και τροφοδοτείται αποκλειστικά από τον ήλιο και μιας εφαρμογής που ενημερώνεται άμεσα για το μικροκλίμα του θερμοκηπίου.

Ο προγραμματισμός του αυτοματισμού έγινε σε Arduino UNO R4 Wifi (πρόκειται για μητρική πλακέτα ανοικτού κώδικα η οποία περιέχει ενσωματωμένο μικροελεγκτή 32-bit και μονάδα ESP32-S3 Wi-Fi και διαθέτει εισόδους και εξόδους) αξιοποiώντας αρχικά το περιβάλλον προσομοίωσης Tinkercad (https://www.tinkercad.com/) και έπειτα το ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης (IDE) του Arduino, τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν είναι:

• 1 μεγάλη πλακέτα δοκιμών (Breadboard)
• 1 μικρή πλακέτα δοκιμών (Mini Breadboard)
• 1 αντλία νερού
• 3 ρελέ
• 2 ηλιακά πάνελ
• 1 οθόνη LCD I2C 16Χ2
• 2 σερβοκινητήρες (Micro Servo 9gr) για την κίνηση των παραθύρων
• 2 φωτοδίοδοι (κόκκινος και μπλε)
• 1 αισθητήρας για υγρασία εδάφους
• 2 αισθητήρες υγρασίας-θερμότητας αέρος (μέσα και έξω από το θερμοκήπιο)
• 1 φωτοαντίσταση (photoresistor)
• 1 αισθητήρας νερού-βροχής
• 1 αισθητήρας διοξειδίου ατμόσφαιρας
• 1 βομβητής (buzzer)
• 1 διακόπτης (button)
• Διάφορες αντιστάσεις (220Ω, 10ΚΩ)
• αρκετά καλώδια female -male, male-male, female-female
• 2 μπαταρίες
• φορτιστής μπαταριών

Επιπλέον για την κατασκευή χρησιμοποιήθηκαν:

• 1 μαύρο μακετόχαρτο μαύρο 3χιλ. 50x70εκ.
• 1 πλαστικό κουτί 15L
• 1 μικρό δοχείο νερού
• 1 διάφανο σωλήνα PVC 15 εκ.

Τα δεδομένα των αισθητήρων θερμοκρασίας και υγρασίας του θερμοκηπίου στέλνονται μέσω της πλατφόρμας ThingSpeak (https://thingspeak.mathworks.com/) στην εφαρμογή για κινητά που προγραμματίστηκε στο περιβάλλον οπτικού προγραμματισμού ΜΙΤ App Inventor (http://appinventor.mit.edu/). Επιπλέον η εφαρμογή έχει δυνατότητα αναγνώρισης 2 διαφορετικών κηπευτικών φυτών, μέσω Μοντέλου Μηχανικής Μάθησης, που εκπαιδεύτηκε με το διαδικτυακό εργαλείο Machine Learning for Kids (https://machinelearningforkids.co.uk/). Την επιμέλεια της εργασίας έχουν αναλάβει μαθητές/τριες του Ομίλου Ρομποτικής & Προγραμματισμού του σχολείου μας με απώτερο στόχο να αναπτύξουν τα ερευνητικά τους ενδιαφέροντα και να υλοποιήσουν τις δικές τους καινοτόμες ιδέες.

Αυτοματισμοί θερμοκηπίου:

1. Εξαερισμός θερμοκηπίου με αυτόματο ανοιγοκλείσιμο παραθύρων οροφής ανάλογα με την θερμοκρασία και την υγρασία, προσφέροντας πολλά πλεονεκτήματα στη σωστή ανάπτυξη των φυτών του θερμοκηπίου.
2. Αισθητήρας υγρασίας εδάφους για να διασφαλιστεί το καλύτερο δυνατό πότισμα των φυτών.
3. Έλεγχος της θερμοκρασίας με αισθητήρες και αξιοποίηση λαμπτήρα θέρμανσης.
4. Λαμπτήρας προσομοίωσης ηλιακού φωτός ώστε να αυξηθούν οι ώρες της φωτοσύνθεσης σε μια συννεφιασμένη μέρα ή κατά τις απογευματινές/βραδινές ώρες.
5. Οθόνη LCD για την εμφάνιση των δεδομένων των αισθητήρων.
6. Αυτόματη άντληση νερού από δεξαμενή βρόχινου νερού.
7. Ηλιακά πάνελ για τροφοδοσία των αυτοματισμών.
8. Διακόπτης για την αρχικοποίηση ρυθμίσεων υγρασίας/θερμοκρασίας του εκάστοτε φυτού.
9. Συναγερμός σε περίπτωση που οι τιμές υγρασίας εδάφους και θερμοκρασίας εντός του θερμοκηπίου ξεφύγουν από τα όρια καλής λειτουργίας του θερμοκηπίου.

Στην οθόνη της εφαρμογής Smart Green House παρουσιάζονται:

1. σε γραφικό περιβάλλον τα δεδομένα που έχουν συλλέξει οι αισθητήρες
2. η τρέχουσα αριθμητική τιμή κάθε αισθητήρα κατ’ απαίτηση
3. δυνατότητα αναγνώρισης φυτών, συγκεκριμένα:

• Όταν ο χρήστης πατήσει το κουμπί «Λήψη εικόνας» γίνεται λήψη μέσω της κάμερας της συσκευής.
• Η εικόνα εμφανίζεται στον καμβά της οθόνης.         
• Το Μοντέλο Μηχανικής Μάθησης "αποφασίζει" με  ποιο φυτό (ντομάτα ή κολοκυθιά) ταιριάζει περισσότερο η εικόνα.
• Εμφανίζεται το όνομα του φυτού, ποσοστό εμπιστοσύνης και εκφωνούνται χρήσιμες πληροφορίες. 
• Σε περίπτωση λάθους εκτίμησης υπάρχει δυνατότητα άμεσης εκπαίδευσης του Μοντέλου με το κουμπί «Διόρθωση Λάθους».

Το βίντεο που παρουσιάζεται η εργασία «Αυτόνομο Ενεργειακά Θερμοκήπιο & Εφαρμογή Smart Green House» βρίσκεται στον σύνδεσμο: https://www.youtube.com/watch?v=flKSjA_mgq0.

Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε θερμά τον επίκουρο καθηγητή κ. Ζαμιούδη Χρήστο του τμήματος Αγροτικής Ανάπτυξης του ΔΠΘ στην Ορεστιάδα για το ενδιαφέρον και τον χρόνο που αφιέρωσε στην ομάδα σε διαδικτυακή συνάντηση κατά την φάση βελτιώσεων και δοκιμών της εργασίας μας, όπως επίσης  εκπαιδευτικό - γεωπόνο από το Τομέα Γεωπονίας, Τροφίμων και Περιβάλλοντος του 1^ου ΕΠΑΛ Κομοτηνής και ιδιώτη γεωπόνο της πόλης για την πολύτιμη βοήθεια τους κατά την φάση σχεδίασης και ανάπτυξης του έργου. 

Πολύτιμος και σημαντικός συνεργάτης ο κ. Μαργαρίτης Χουρμούζης, συνταξιούχος καθηγητής Μαθηματικών του σχολείου.

Πρόκειται για μια καινοτόμα διδακτική προσέγγιση, η οποία βασίζεται στη ρουτίνα οπτικής σκέψης (visible thinking) «βλέπω, σκέφτομαι, αναρωτιέμαι» (see - think - wonder) που χρησιμοποιείται για να ενεργοποιήσει τον προβληματισμό των μαθητών μέσω της επαφής τους με αυθεντικά έργα τέχνης και άλλες εικόνες. Το διδακτικό σενάριο υλοποιήθηκε κατά το σχολικό έτος 2024-2025 στο 3ο Πειραματικό ΓΕΛ Κομοτηνής σε μαθητές της Γ’ Λυκείου στο μάθημα της Νεοελληνικής Γλώσσας και αποτέλεσε αφορμή για στοχασμό των μαθητών μέσα από τις Τέχνες (Κόκκος & και Συνεργάτες, 2011), για εξωτερίκευση συναισθημάτων, αλλά και για αποτελεσματική διαχείρισή τους. Οι συμμετέχοντες χωρίστηκαν σε ομάδες και αξιοποιήθηκαν πίνακες των: Munch, Van Gogh, Dali, Picasso και Banksy. Στη συνέχεια κατέγραψαν τα συναισθήματά τους και με παρέμβαση ψυχολόγου και κοινωνικού λειτουργού του σχολείου συζήτησαν για τους τρόπους διαχείρισης των συναισθημάτων τους.  

1. Στάδιο Προετοιμασίας

• Συνάντηση και συνεργασία του σχολείου με αρμόδιους φορείς: Νοσοκομειακή Υπηρεσία Αιμοδοσίας του Γενικού Νοσοκομείου Κομοτηνής “Σισμανόγλειο”, Σωματείο Εθελοντών Αιμοδοτών Νομού Ροδόπης.
• Συνάντηση με τον Σύλλογο Γονέων και Κηδεμόνων του σχολείου και σχεδιασμός κοινής δράσης αιμοδοσίας (30 Μαρτίου), όπου θα αιμοδοτήσουν γονείς, εκπαιδευτικοί, μαθητές και όποιος πολίτης επιθυμεί.
• Ανάγνωση κειμένων και συζήτηση για την καταπάτηση των ανθρωπίνων δικαιωμάτων και σύνδεσή τους με τον εθελοντισμό που αποτελεί τη λύση στην παραβίασή τους στο μάθημα της Νεοελληνικής Γλώσσας στη Γ΄ Τάξη.
• Παραγωγή κειμένων από τους μαθητές του Γ2 στο μάθημα της Νεοελληνικής Γλώσσας με θέμα τον εθελοντισμό και την αιμοδοσία.
• Δημιουργία της αφίσας της αιμοδοσίας με το πρόγραμμα canva από τους μαθητές και επιλογή του βασικού συνθήματος της δράσης.
• Δημιουργία σελιδοδεικτών από τους μαθητές με το πρόγραμμα canva όπου αναγράφονται συνθήματα που προάγουν και αναδεικνύουν την αξία της αιμοδοσίας.
• Ενημέρωση της σχολικής κοινότητας και των πολιτών της Κομοτηνής μέσω ανακοινώσεων, αφισών και ψηφιακών μέσων (ιστοσελίδα, μέσα κοινωνικής δικτύωσης, email σε γονείς και ευρύτερη σχολική κοινότητα της πόλης).
• Οι μαθητές ανάρτησαν αφίσες της αιμοδοσίας σε καταστήματα της πόλης που ανήκουν σε γονείς και συγγενείς.
• Οι μαθητές γνωστοποίησαν τη δράση της εθελοντικής αιμοδοσίας μέσα από τα δίκτυα κοινωνικής δικτύωσης (tik tok, instagram)
• Οι μαθητές/τριες του Ομίλου Eικαστικές Tέχνες και Eλεύθερη Έκφραση | Arts Club δημιούργησαν εικαστικά έργα με συνθήματα για την αιμοδοσία.
• Οργάνωση ενημερωτικής ομιλίας από το Σωματείο Εθελοντών Αιμοδοτών Ροδόπης στους μαθητές της Γ΄ Λυκείου.
• Καταγραφή εθελοντών αιμοδοτών μέσω Google Form και δημιουργία λίστας συμμετεχόντων για την αιμοδοσία της 30ης Μαρτίου.
• Δημιουργία προγράμματος σε ΓΛΩΣΣΑ με θέμα την εθελοντική αιμοδοσία στο μάθημα της Πληροφορική της Γ΄ τάξης, Προσανατολισμού Οικονομίας Πληροφορικής.

2. Υλοποίηση της Δράσης

• Διαμόρφωση του χώρου αιμοδοσίας σύμφωνα με τις υγειονομικές προδιαγραφές.
• Διακόσμηση του χώρου με έργα των μαθητών του Arts Club με θέμα την αιμοδοσία στο χώρο στην αίθουσα πολλαπλών επιλογών “Μελίνα Μερκούρη”, όπου θα πραγματοποιηθεί η αιμοδοσία.
• Διεξαγωγή της αιμοδοσίας από εξειδικευμένο ιατρικό και νοσηλευτικό προσωπικό στο χώρο του σχολείου την Κυριακή 30 Μαρτίου 2025 όπου αιμοδοτούν γονείς, καθηγητές και μαθητές, αλλά και πολίτες της Κομοτηνής.
• Εμπλοκή μαθητών ως εθελοντές στη διαδικασία υποδοχής και υποστήριξης των αιμοδοτών.
• Συμμετοχή μαθητών, γονέων και εκπαιδευτικών ως εθελοντές αιμοδότες.
• Μοίρασμα ως δώρο στους εθελοντές αιμοδότες σελιδοδεικτών που κατασκεύασαν οι ίδιοι οι μαθητές με θέμα την αιμοδοσία.

3. Αξιολόγηση & Ανατροφοδότηση

• Συλλογή απόψεων και εμπειριών από τους συμμετέχοντες.
• Δημιουργία αναφοράς για την επιτυχία της δράσης (πλήθος αιμοδοτών, ποσότητα αίματος που συγκεντρώθηκε κ.λπ.).
• Διοργάνωση συζήτησης στην τάξη για την ανατροφοδότηση και τον αντίκτυπο της δράσης.
• Προγραμματισμός μελλοντικών δράσεων αιμοδοσίας ως θεσμός του σχολείου.