TynecastleTech團(tuán)隊為初學(xué)者提供的魚菜共生系統(tǒng)

我們（通過推特DM）獲悉，Tynecastle高中的一支隊伍進(jìn)入了一年一度的PA樹莓派比賽（https://www.youtube.com/watch?v=id8f45TlViU）的決賽。TynecastleTech今天將在倫敦舉行比賽，我們祝愿幫助過他們的學(xué)生和老師們好運。他們建立了一個小規(guī)模的魚菜共生系統(tǒng)，允許用戶在沒有土壤的情況下種植自己的植物，使用魚類排泄物作為營養(yǎng)來源。樹莓派控制泵，監(jiān)測溫度和pH值，如果它們的變化超出最佳范圍，就會提醒用戶。

TynecastleTechs推特：https://twitter.com/TynieTechs

獲取信息

《初學(xué)者水培》是團(tuán)隊開始建立自己的水培系統(tǒng)之旅的教科書。他們了解了細(xì)菌如何將魚類排泄物轉(zhuǎn)化為硝酸鹽肥料，給植物施肥，以及在這樣的系統(tǒng)中可以茁壯成長的魚類類型。當(dāng)?shù)厮屦^商店的工作人員以及一位園藝專家的家庭成員為那些生長良好的植物提供了建議。

加注水箱

研究表明，該團(tuán)隊選擇了Scissortail Rasbora，因為這是一種頑強(qiáng)且適應(yīng)性強(qiáng)的魚類，可以生活在較小的水箱中。他們將12只Scissortail和水生植物一起放入一個40升的塑料桶中，創(chuàng)造一個類自然的環(huán)境，并提供藏身之處，減輕魚類的壓力。他們選擇Java苔蘚、Anubias和Cryptocoryne作為最適合小型水箱的植物物種，并添加了一些成熟的樣本。該團(tuán)隊將水加熱到熱帶魚最喜歡的溫度（約24°C或75°F），并安裝了適當(dāng)?shù)倪^濾器。

感謝Wonder Pets&Aquariums提供這段ScissortailRasbora游泳的視頻

視頻鏈接：

B站：https://www.bilibili.com/video/BV1BV4y1k7eE/

Youtube：https://www.youtube.com/watch?v=5pBvCUalsFU

學(xué)校的CDT部門介入幫助，在丙烯酸薄板上鉆孔，用作魚缸蓋。這使得該團(tuán)隊能夠通過它鋪設(shè)電力電纜和水管，還可以通過它給魚喂食。

魚菜共生系統(tǒng)在行動

為了展示魚菜共生技術(shù)的實際應(yīng)用，學(xué)生們需要從種子開始成功種植新植物。一位園藝專家建議西洋菜是最好的選擇，因為它在水中生長良好，而且比其他植物生長得稍快。TynecastleTech團(tuán)隊選擇了一個長的塑料窗臺作為植物床的容器，這樣可以讓水沿著整個長度流動，輸送營養(yǎng)，促進(jìn)生長。他們添加了粘土卵石，為植物提供了一點穩(wěn)定性，并使它們能夠在周圍生長根系。

布置光源

學(xué)生們需要一個光源，這樣植物才能繼續(xù)進(jìn)行光合作用。他們選擇了室內(nèi)生長燈——他們發(fā)現(xiàn)這些燈比普通的LED燈產(chǎn)生更多的功率，這將提高光合作用的速率。

他們想在一個周期內(nèi)控制紫外線，以模擬白天和晚上。這將使植物“知道”何時進(jìn)行光合作用，何時休息，并繼續(xù)進(jìn)行其他重要的植物代謝。他們最初的計劃是將計時器連接到樹莓派的GPIO引腳，并用Python編寫一些代碼來操作它，但他們沒有時間了，于是選擇了一個更昂貴的帶內(nèi)置計時器的照明帶。

樹莓派讓水流動

在系統(tǒng)的水循環(huán)中，水泵將水從魚缸輸送到植物床，并從植物床輸送到魚缸，在兩者之間共享營養(yǎng)——這就是正在進(jìn)行的魚菜共生系統(tǒng)。泵連接到中繼網(wǎng)絡(luò)，因此控制系統(tǒng)的樹莓派可以與它們通信。學(xué)生們用Python編寫了一個計時器，使水泵將水從魚缸輸送到植物床15分鐘，然后從植物床排到水箱一分鐘，然后停止44分鐘，然后重新啟動。

對于這場比賽來說，最重要的是，團(tuán)隊需要找到一種方法來監(jiān)測水培環(huán)境，并證明他們的電子設(shè)備按預(yù)期工作。他們選擇pH和溫度傳感器作為提供系統(tǒng)狀態(tài)實時數(shù)據(jù)的最有用方法。他們將防水DS18B20溫度傳感器（https://www.adafruit.com/product/381）直接連接到樹莓派（https://www.raspberrypi.com/products/）。一些Python代碼會監(jiān)控其輸出，如果溫度讀數(shù)過高或過低，則會觸發(fā)蜂鳴器。還有Python代碼來監(jiān)測pH傳感器的讀數(shù)。

讓我們看看你在做什么

TynecastleTech團(tuán)隊的學(xué)生和他們的老師Holt女士做得很好。我們期待著看到你在比賽中的表現(xiàn)！

去年的比賽

視頻鏈接：

B站：https://www.bilibili.com/video/BV1Vs4y137qo/

Youtube：https://www.youtube.com/watch?v=id8f45TlViU

我們很喜歡看到你們這些天才老師和其他學(xué)校工作人員如何在課堂上使用樹莓派，所以一定要留言分享你們年輕工程師的工作成果。

審核編輯 ：李倩