Система керування збору та аналізу даних тепличного комплексу на базі апаратної платформи Arduino

Abstract

Процес вирощування тепличної продукції, як і здоров'я людини, значною мірою залежить від мікроклімату. Не маючи можливості ефективно впливати на кліматоутворюючі процеси, що протікають в атмосфері, люди мають якісні системи управління факторами повітряного середовища всередині виробничих приміщень. Мікроклімат теплиці - це клімат внутрішнього середовища даних приміщень, що визначається спільно діючими показниками: температури, відносної вологості та швидкості руху повітря, а також температурою навколишніх поверхонь. Фактори, що впливають на мікроклімат, можна розділити на дві групи: нерегульовані (комплекс кліматоутворюючих факторів даної місцевості) та регульовані (особливості та якість будівництва будівель та споруд, інтенсивність теплового випромінювання від нагрівальних приладів, кратність повітрообміну, кількість людей у приміщенні та ін.). При тривалому та систематичному вирощуванні рослини в оптимальних мікрокліматичних умовах зберігається нормальний функціональний та тепловий стан організму без напруження, що підвищує продуктивність виробництва. При цьому відчувається тепловий комфорт (стан задоволення довкіллям), забезпечується високий рівень працездатності працівників. Дана магістерська робота присвячена розробці системи керування збору та аналізу даних тепличного комплексу на базі апаратної платформи Arduino. В результаті виконання дослідницької роботи, було отримані наукові результати, які пов’язані з дослідженням теоретичних відомостей випливу мікроклімату на працездатність та якість вирощування продукції; розробці структурної схеми керування мікрокліматом на базі платформи Arduino з побудовою математичної моделі; аналіз поведінки системи за зовнішнього впливу. Відповідно до наукових результатів, отримані їхні практичні значення, які полягають в тому, що проведені технологічні рішення з заміною платформи управління дозволять збільшити варіативність керованих параметрів та зменшити економічні витрати на адаптовані системи кліматконтролю.

The process of growing greenhouse products, like human health, largely depends on the microclimate. Not having the ability to effectively influence the climate-forming processes occurring in the atmosphere, people have quality systems for managing the factors of the air environment inside industrial premises. The microclimate of the greenhouse is the climate of the internal environment of these premises, which is determined by jointly acting indicators: temperature, relative humidity and air movement speed, as well as the temperature of the surrounding surfaces. Factors affecting the microclimate can be divided into two groups: unregulated (a complex of climate-forming factors of a given area) and regulated (features and quality of construction of buildings and structures, intensity of thermal radiation from heating devices, frequency of air exchange, number of people in the room, etc.) . With long-term and systematic cultivation of the plant in optimal microclimatic conditions, the normal functional and thermal state of the organism is preserved without stress, which increases production productivity. At the same time, thermal comfort (a state of satisfaction with the environment) is felt, and a high level of employee productivity is ensured. This master's thesis is devoted to the development of a control system for the collection and analysis of data of the greenhouse complex based on the Arduino hardware platform. As a result of the research work, scientific results were obtained, which are related to the study of theoretical information about the influence of the microclimate on the efficiency and quality of growing products; development of a structural microclimate control scheme based on the Arduino platform with the construction of a mathematical model; analysis of system behavior under external influence. According to the scientific results, their practical values were obtained, which are that the implemented technological solutions with the replacement of the control platform will allow to increase the variability of the controlled parameters and reduce the economic costs of adapted climate control systems.