Vertikaalinen viljely kasvien kasvatuksessa

Vertikaalinen viljely kasvien kasvatuksessa -pilotissa on tutkittu ja kokeiltu vertikaaliviljelyn sekä automaattisten kastelujärjestelmien mahdollisuuksia ja niiden soveltuvuutta pohjoisiin olosuhteisiin. Visuaalisuus ja viihtyvyys ovat osa matkailu- ja ravintolapalveluyritysten julkisuuskuvaa ja imagoa. Uudet visuaaliset efektit ja keksinnöt lisäävät yritysten mahdollisuuksia esimerkiksi markkinoinnin edistämisessä.

Erilaisia kastelujärjestelmäprotoja suunniteltiin kolmeen eri kohteeseen. Niissä sovellettiin vertikaalisen viljelyn sekä automaatiotekniikan apua kasvien kasteluun. Optimaalinen ja automaattinen tekniikka auttaa kasvien kasvatuksessa kiireistä yrittäjää sekä parantaa kasvien kasvuolosuhteita toimiessaan.

Protojen suunnittelu- ja toteutustyötä on tehty Innovaatiotoiminnan kehittäminen yritysverkostoja aktivoimalla (ACTIVE) -hankkeessa vuosien 2024–2025 aikana.

Tekniikka

Proton tekniikka koostuu kolmesta eri kokoonpanosta, jotka eroavat toisistaan. Ensimmäisessä kokoonpanossa on ajastettu kastelusykli ja mullan kosteuden mittaus kastelun arviointia varten. Tietojen lähetys toimii Wi-Fi-yhteydellä. Toisessa kokoonpanossa on mullan kosteuteen perustuva kastelu sekä sadeveden keräysjärjestelmä. Verkkotekniikkana on myös Wi-Fi. Kolmas kokoonpano toimii manuaalisella kastelulla sisältäen ainoastaan mullan kosteuden mittauksen. Verkkoyhteys poikkeaa muista käyttäen LoRaWAN-verkkoa. Lisäksi kaikissa kokoonpanoissa on ulkoinen sääanturi.

Vertikaalinen sadevesijärjestelmä -proto

Tarkoituksena vertikaalinen sadevesijärjestelmä -protossa on helpottaa vertikaalisen puutarhan ylläpitämistä automatisoimalla kastelua ja monitoroimalla kasvien sekä ympäristön kosteutta ja lämpötilaa. Kasvien kastelu tapahtuu sadevedellä, joka on kerätty säiliöön katolta tulevasta vesirännistä. Kastelu tapahtuu automaattisen järjestelmän kautta, kun mullan kosteus laskee alle optimikosteuden.

Proton visuaalista ilmettä voidaan hyödyntää vuoden jokaisena päivänä. Kesäaikaan viljelylaatikoissa voidaan kasvattaa kesäkukkia. Syksyn saapuessa laatikot irrotetaan ja taustalta paljastuu LED-valot, jotka viihdyttävät katsojaansa hämärän aikaan.

Testausta järjestelmän toimivuudesta on tehty kesän 2025 aikana Rovaniemellä Lähteentien Pirtillä vanhan hirsitalon seinällä.

Tekniikka ja komponentit

Komponentti	Malli	Tekniset tiedot
Äly	XIAO ESP32S3	Wi-Fi
Mullankosteusanturi	Adafruit STEMMA Soil Sensor	I2C
Sääanturi	DFRobot Gravity BME680	I2C
Pinta-anturi	DFRobot SEN0204	Digital output
Muuntaja	MEAN WELL HDR-15-12	230 Vac -> 12 Vdc
Step-down-konvertteri	MPS mEZD71202A-G	4,5V–24V -> 5V/2A
Pumppu	Watermaster 3500l/h	230 V 200 W
Rele	SLA-05VDC-SL-C	250Vac/30Vdc 30A

Ajastettu kastelujärjestelmä -proto

Ajastettu kastelujärjestelmä -protossa kasvien kastelu tapahtuu pumppaamalla kasteluvesi kasveille vesisäiliöstä. Myös tässä protossa oli tarkoituksena hyödyntää sadevettä kasteluun. Sadeveden keräys oli kuitenkin haastavaa kohteessa, joten kastelu päätettiin tehdä vesijohtovettä hyödyntäen. Kastelu tapahtuu ennakkoon määritellyn kastelusyklin mukaan.

Tämänkin proton visuaalista ilmettä voidaan hyödyntää ympäri vuoden. Viljelylaatikoissa on testattu humalan kasvattamista. Tarkoituksena on, että humala monivuotisena kasvina selviäisi seuraaviin vuosiin elinvoimaisena. Viljelylaatikoiden etupaneeliin hyödynnettiin valmista printtiä, jossa toistuu Rovaniemen tunnettuja rakennuksia ja maamerkkejä. Hämärän aikaan laatikoihin saadaan kytkettyä LED- valot, jotka korostavat printin väriä ja kuvaa.

Testausta järjestelmän toimivuudesta on tehty kesän 2025 aikana Rovaniemellä Hostel Café Kodin terassilla.

Tekniikka ja komponentit

Komponentti	Malli	Tekniset tiedot
Kastelujärjestelmä	Gardena Aquabloom	0,5 l/h
Akku	3x ladattava AA	Ni-MH 1,2 V 2400 mAh
Anturiäly	XIAO ESP32S3	Wi-Fi
Mullankosteusanturi	Adafruit STEMMA Soil Sensor	I2C
Sääanturi	DFRobot Gravity BME680	I2C
Pinta-anturi	Kaksijohtoinen pinta-anturi	BC547

Yrttikupuproto

Yrttikupuprotossa yrttejä kasvatetaan muovisen kuvun sisällä. Näin yrtit pysyvät suojassa ilkivallalta ja muilta ulkoisilta tekijöiltä. Tällä tavoin yrttejä voidaan hyödyntää esimerkiksi koristeena jäätelöannoksissa. Proto on ollut sijoitettuna Kemijokivarteen, joten on ollut luonnollista hyödyntää jokivettä kastelussa. Kastelu on tapahtunut perinteiseen tyyliin kastelukannun avulla.

Tämänkin proton visuaalista ilmettä voidaan hyödyntää vuoden jokaisena päivänä. Kuvun sisälle on sijoitettu LED-valot, joilla kupu saadaan valaistua hämärän aikaan. Talviaikana kupu voidaan sijoittaa sisätiloihin esimerkiksi myymälään tuomaan viihtyisyyttä ja se voidaan somistaa halutulla tavalla.

Testausta järjestelmän toimivuudesta on tehty kesän 2025 aikana Rovaniemellä Arctic Ice Cream -jäätelökioskilla Koskenrannassa.

Tekniikka ja komponentit

Komponentti	Malli	Tekniset tiedot
Äly	XIAO ESP32S3
Akku	3,7 V LiPo	2100 mAh
Yhteys	Grove-Wio-E5	LoRaWAN
Mullankosteusanturi	Adafruit STEMMA Soil Sensor	I2C
Sääanturi	DFRobot Gravity BME680	I2C

Muotoilu

Vertikaaliviljelyprototyypin kastelujärjestelmän muotoilu perustui vahvasti paikkalähtöiseen suunnitteluun, jossa jokainen sijainti – Lähteentien Pirtti, Hostel Café Koti ja Arctic Ice Cream Kioski – toi mukanaan omat esteettiset, toiminnalliset ja käyttäjälähtöiset reunaehtonsa. Lähteentien Pirtti, kulttuurihistoriallisesti arvokas punainen hirsirakennus, loi pohjan ratkaisulle, joka ei saisi näyttäytyä teknisenä laitteena, vaan tilaan saumattomasti sulautuvana, lähes arkisena elementtinä. Prototyyppi suunniteltiin alusta alkaen kunnioittamaan ympäristön arkkitehtuuria ja tunnelmaa; teknologialle tyypillistä kliinisyyttä vältettiin, ja materiaalivalinnoissa suosittiin lämpimiä, luonnollisia sävyjä, jotka istuvat perinteiseen rakennusestetiikkaan. Kastelujärjestelmän letkut ja sähköjohdot vedettiin niin, että ne jäivät visuaalisesti taka-alalle, huomaamattomiksi osiksi kokonaisuutta.

Toisessa päässä spektriä sijaitsee urbaani ja nuorekas Hostel Café Koti, jossa korostuivat yhteisöllisyys, selkeä visuaalinen identiteetti ja skandinaavinen estetiikka. Tässä ympäristössä kastelujärjestelmän suunnittelussa painotettiin selkeitä linjoja, vaaleita pintoja ja käyttäjäystävällisyyttä: laite toimii osana yhteistä oleskelutilaa ja tukee kestävän kehityksen viestintää. Sen sijoittelu mahdollistaa vuorovaikutuksen ja kasvien seuraamisen kahvihetken lomassa, osana arkista elämää.

Kolmas käyttökohde, Arctic Ice Cream -kioski, edusti mobiilia ja sesonkiluontoista kioskitoimintaa, jossa tila on rajallinen ja huomioarvo tärkeä. Tässä kontekstissa kasteluratkaisu suunniteltiin modulaariseksi, siirreltäväksi ja visuaalisesti erottuvaksi – osa myyntipistettä, mutta silti käytännöllinen ja helposti hallittava. Vihreä kasvu luo kioskille houkuttelevan luonnonläheisen sävyn ja tuo esiin tuotteiden tuoreuden.

Kaikkia kolmea kohdetta yhdistää muotoilun peruslähtökohta: kastelujärjestelmän tulee olla toimiva ja tehokas, mutta samalla visuaalisesti tilaan sopiva ja käyttäjäystävällinen. Johdot, letkut ja komponentit eivät saa hallita tilaa, vaan niiden on tuettava sen luonnetta – olipa kyseessä perinteinen hirsipirtti, moderni hostelli tai vilkas jäätelökioski. Teknologia on suunniteltu niin, että se palvelee ihmistä ja ympäristöä, ei varasta huomiota.