УДК 631.464:004.932:004.78:004.422

Розробка комп'ютерно-інтегрованої системи управління теплицею для оптимізації вирощування рослин

Довгополий В.С., Місюра М.Д.

Теплиці використовуються для вирощування рослин та створення оптимальних умов для їх росту і розвитку. Проте ефективне управління теплицями вимагає постійного контролю параметрів середовища, таких як температура, вологість, освітленість та інші фактори, що впливають на рослини. З цією метою розробка комп’ютерно-інтегрованої системи управління теплицею стає актуальним завданням, спрямованим на автоматизацію та оптимізацію процесів вирощування рослин у теплицях.

Мета дослідження полягає у створенні ефективної системи управління теплицею. Для досягнення цієї мети потрібно розробити комп’ютерну систему, яка автоматично збиратиме та аналізуватиме дані про параметри мікроклімату в теплиці, такі як температура, вологість повітря, освітленість та інші. На основі цих даних система буде автоматично регулювати рівень параметрів мікроклімату в теплиці, керуючи різними компонентами, такими як вентилятори, системи поливу та освітлення.

Основною метою розробки системи є створення оптимальних умов для росту та розвитку рослин у теплиці, що підвищить їх продуктивність та якість. Розроблена система може бути використана в різних галузях сільського господарства та тепличного господарства для автоматичного контролю та регулювання параметрів мікроклімату в теплицях та інших закритих приміщеннях.

Для успішної розробки системи управління теплицею з використанням комп’ютерних технологій потрібно виконати кілька кроків досліджень. Серед них вибір та аналіз датчиків для вимірювання параметрів мікроклімату, створення програмного забезпечення для збору даних та керування обладнанням, встановлення необхідного обладнання та проведення експериментальних досліджень для перевірки ефективності розробленої системи.

При розробці комп’ютерно-інтегрованої системи управління теплицею використовуються такі методи:

• Вибір і аналіз датчиків.

Важливо підібрати датчики, які найкраще відповідають потребам системи та здатні забезпечити вимірювання параметрів мікроклімату в теплиці, таких як температура, вологість повітря, освітленість та інші.

• Розробка програмного забезпечення

Необхідно створити програмне забезпечення для збору даних з датчиків та їх аналізу. Програма також повинна надавати можливість автоматичного управління різними компонентами системи, такими як система поливу, вентилятори та освітлення. Тестовий варіант може бути розроблений за допомогою програмного забезпечення Cisco Packet Tracer[1].

• Забезпечення зв’язку та мережевої інтеграції

Цей метод представляє собою налаштування комунікаційного зв’язку для збору та передачі даних (наприклад, Wi-Fi, Bluetooth, LoRa, Zigbee або Cisco IoT Solutions[2]).

• Проведення експериментальних досліджень

Для оцінки ефективності розробленої системи необхідно здійснити серію експериментів, що дозволить визначити якість та ефективність системи в різних умовах.

• Оцінка результатів

На основі отриманих результатів експериментів потрібно провести оцінку ефективності та точності роботи системи та, за потреби, внести корективи в програмне забезпечення й обладнання для покращення їх функціональності.

Очікувані результати розробки комп’ютерно-інтегрованої системи управління теплицею включають наступне:

• Забезпечення стабільного та оптимального мікроклімату в теплиці

Розроблена система повинна забезпечувати стабільність та оптимальність кліматичних параметрів в теплиці шляхом автоматичного керування різними елементами системи, такими як система поливу, вентиляції та освітлення.

• Автоматизація процесів

Система управління теплицею автоматизує багато рутинних операцій, таких як регулювання температури, вологості, освітлення, поливу і подачі добрив. Це спростить роботу фермерів та забезпечить оптимальні умови для росту рослин.

• Економія ресурсів та зниження витрат

Розроблена система повинна знижувати витрати на електроенергію, воду та інші ресурси завдяки автоматичному керуванню різними елементами системи в залежності від потреб рослин.

• Збільшення врожайності та якості вирощених культур

Використання комп’ютерно-інтегрованої системи в теплиці сприятиме збільшенню врожайності та якості вирощених культур.

• Підвищення ефективності та точності роботи системи за допомогою експериментальних досліджень

Проведення експериментальних досліджень та оцінка результатів можуть допомогти вдосконалити програмне забезпечення та обладнання, що дозволить підвищити ефективність та точність роботи системи.

• Зручність та легкість управління системою

Розроблена система повинна бути зручною та легкою у використанні, забезпечуючи зручний доступ до керування теплицею та можливість налаштування її кліматичних параметрів.

• Віддалене керування

Система може надавати можливість віддаленого керування теплицею через мережу. Це дозволить фермерам відслідковувати та керувати процесами управління теплицею навіть з віддаленого місця.

• Моніторинг та аналітика

Система буде надавати дані про стан теплиці, що дозволить проводити аналіз та оптимізацію процесів.

Загалом, розробка комп’ютерно-інтегрованої системи управління теплицею є актуальною та перспективною задачею. Така система зможе забезпечити стабільність та оптимальність мікроклімату в теплиці, що дозволить підвищити врожайність та якість вирощених культур, знизити витрати ресурсів та забезпечити економію часу. Дослідження проводиться за допомогою експериментів та використання програмного забезпечення, яке автоматично керує різними елементами системи відповідно до потреб рослин. Очікувані результати розробки включають стабільний та оптимальний мікроклімат, збільшення врожайності та якості вирощених культур, зниження витрат ресурсів, підвищення ефективності та точності роботи системи, а також зручне управління системою. Отже, розробка комп’ютерно-інтегрованої системи управління теплицею є важливим завданням, яке може сприяти покращенню процесу вирощування рослин та більш ефективному використанню ресурсів.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Cisco Packet Tracer [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу: https://www.netacad.com/courses/packet-tracer.
2. Cisco IoT Solutions [Електронний ресурс] – Режим доступу до ресурсу: https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/internet-of-things/overview.html.