Автоматизированная система полива растений на Raspberry Pi с веб-дашбордом

Создайте самополивающуюся систему, которая контролирует влажность почвы и автоматически поливает домашнее растение, всё управляемое через веб-интерфейс.

Обзор

Это руководство проведёт через каждый шаг — от выбора компонентов до пайки, программирования и запуска Flask-веб-дашборда. Результат — надёжное, малообслуживаемое решение для полива, работающее на Raspberry Pi.

Материалы

• Raspberry Pi 3 (любой Pi 2/4 подойдёт с незначительными изменениями пинов)
• Датчик влажности почвы (аналоговый выход)
• Релейный модуль 5 В (один канал)
• Мини погружной насос 3–6 В (≤ 200 мл/мин)
• Гибкий шланг (1 дюйм или меньше)
• Перемычки Dupont (многоцветный набор, 120 шт.)
• Блок питания 5 В (USB-кабель + зарядка или 5 В адаптер)
• Опционально: маленький потенциометр для калибровки датчика

Настройка питания

Используйте USB-кабель как источник 5 В. Срежьте кабель, припойте более толстые провода к жиле красному (+) и чёрному (–), и подключите их к 5-вольтовой зарядке. Проверьте напряжение мультиметром перед подключением к Pi.

GPIO-проводка (Pi 3)

• Датчик почвы: VCC к пину 2 (5 V), GND к пину 6 (GND), Сигнал (жёлтый) к пину 8 (GPIO 14).
• Реле: IN к пину 7 (GPIO 4), VCC к пину 2, GND к пину 5.
• Насос: питание насоса к нормально разомкнутому (NO) контакту реле; землю к общему (COM) контакту. Когда Pi опускает пин 1 (GPIO 5) в LOW, реле замыкается и насос включается.

Наденьте шланг на выход насоса и направьте другой конец к почве растения. Наполните резервуар шланга водой.

Сборка железа

Закрепите шланг к насосу изолентой для предотвращения утечек. Убедитесь, что все соединения изолированы, а Pi питается отдельно от насоса, чтобы избежать электрических помех.

Программная часть

Проект состоит из четырёх Python-скриптов и Flask-веб-интерфейса:

• water.py — GPIO-абстракция для чтения датчика и управления насосом.
• auto_water.py — логика запланированного полива.
• web_plants.py — Flask-приложение, выдающее статус датчика и ручное управление.
• main.html — простой шаблон дашборда.

Установка зависимостей

На Pi выполните:

$ python3 -m pip install RPi.GPIO flask psutil

Скрипт управления GPIO (water.py)

Скрипт предоставляет две ключевые функции: get_status() возвращает строку «Wet»/«Dry», а pump_on() включает насос на одну секунду. Интерактивный тест:

$ python3
>>> import water
>>> water.get_status()
'Dry'
>>> water.pump_on()
Pump activated for 1 s.

Если датчик показывает неверно, подкрутите маленький потенциометр на модуле, пока второй светодиод не загорится при влажной почве.

Запуск Flask-дашборда

Поместите web_plants.py в ту же папку, что и water.py, и создайте подкаталог templates с файлом main.html. Затем запустите сервер:

$ sudo python3 web_plants.py

Откройте в браузере IP-адрес Pi; вы увидите дашборд с текущим статусом влажности и кнопкой «Water Now». Страница работает на Flask и общается с GPIO-слоем через вспомогательные скрипты.

Автозапуск через Cron

Чтобы веб-сервер стартовал автоматически после перезагрузки, отредактируйте root crontab:

$ sudo crontab -e

Добавьте строку (замените /home/pi/project на реальный путь):

@reboot cd /home/pi/project && sudo python3 web_plants.py

Перезагрузите Pi и убедитесь, что дашборд загружается автоматически.

Дальнейшие шаги

С работающей системой можно добавить:

• Несколько модулей растений и единый дашборд.
• Логирование уровня влажности в CSV или базу данных.
• Email или push-уведомления при поливе.

Для углублённого изучения обратитесь к туториалам по Raspberry Pi GPIO и интеграции Flask с GPIO.