Ручний контроль температури, вологості, освітленості та концентрації CO₂ не забезпечує оперативного реагування на зміни середовища, що може призводити до зниження врожайності. Тому актуальним є впровадження програмних систем автоматизованого моніторингу.

Об’єктом дослідження є процес контролю параметрів мікроклімату у теплиці. Предметом - програмні засоби збору, передачі та аналітичної обробки даних із сенсорів. Метою є підвищення ефективності управління мікрокліматом шляхом автоматизації моніторингу та впровадження аналітичних механізмів.

Архітектура системи (рис. 1) побудована за багаторівневим принципом і включає сенсорні вузли, edge-контролер, сервер обробки даних та модуль аналітики.

Збір даних здійснюється сенсорами температури, вологості, CO₂ та освітленості, які передають інформацію через протоколи MQTT або OPC UA до контролера середовища. Edge-рівень виконує нормалізацію, фільтрацію та локальне кешування даних.

Дані передаються до серверної частини через REST API, де відбувається їх збереження у базі даних та подальша обробка. Ядро системи складається з сервісів обробки подій, rule engine та аналітичного модуля. Для аналізу використовується обробка часових рядів, ковзні вікна та методи виявлення аномалій (IQR, порогові значення).

Аналітичний модуль (рис. 2) реалізує прогнозування параметрів мікроклімату з урахуванням сезонності та зовнішніх факторів (наприклад, погодних умов через Weather API). На основі результатів аналізу система формує керуючі сигнали для виконавчих пристроїв (вентилятори, обігрівачі, клапани) та сповіщення користувачу (Web, мобільний застосунок, SMS).

Для забезпечення масштабованості використано брокер повідомлень (MQTT/AMQP), кешування (Redis) та мікросервісну архітектуру. Моніторинг системи здійснюється за допомогою Prometheus і Grafana, що дозволяє відстежувати метрики та стабільність роботи.

У результаті реалізації системи забезпечується безперервний моніторинг параметрів, зменшення впливу людського фактора та автоматизація керування мікрокліматом. Це дозволяє підвищити стабільність умов вирощування та ефективність агровиробництва.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. OASIS. MQTT Version 5.0. URL: https://mqtt.org/
2. OPC Foundation. OPC Unified Architecture Specification. URL: https://opcfoundation.org/
3. Redis Ltd. Redis Documentation. URL: https://redis.io/
4. Prometheus. Monitoring System Documentation. URL: https://prometheus.io/
5. Grafana Labs. Grafana Documentation. URL: https://grafana.com/
6. PostgreSQL Global Development Group. PostgreSQL. URL: https://www.postgresql.org/