Разработка структурной и электрической схем теплицы с расположением датчиков; выбор используемых сервисов в облачной платформе с целью создания клиентского мобильного приложения. Развертывание сервера-брокера на облачной платформе. Тестирование системы.
Аннотация к работе
Технологии Интернет вещей и Облачные технологии больше всего находят свое применение в этой сфере. Но большинство таких решений существует в рамках больших ферм и плантаций, не уделяя большое внимание сити-фермерству. Данная проблема является актуальной, так как городские фермеры находясь постоянно вне дома не имеют возможности постоянно следить за состоянием собственных растений, которые могут требовать постоянный уход. Как объект исследования в данной работе можно выделить систему мониторинга для сельского хозяйства с использованием технологий свойственных для Интернета вещей. Основная цель проекта - разработка системы мониторинга для сити-фермерства, которая сможет предложить городским фермерам без преград получать данные о собственных растительных культурах, а также возможность ухаживать удаленно.В качестве данной среды могут использоваться следующие объекты: · открытая окружающая среда; В связи с тем, что человека интересуют только параметры состояния среды в каком-то определенном месте, то данные объекты можно свести к понятию микроклимата. Данный термин наиболее подробно описывает состояния небольших теплиц, как домашних, так и теплиц на сельскохозяйственных участках. Основные параметры, которые описывает микроклимат это: температура и влажность воздуха, температура и влажность грунта, освещенность. Понятие микроклимата во всю используется в сити-фермерстве, так как объем теплиц сравнительно мал, и в виду нахождения в городских условиях существует множество способов быстрого изменения параметров климата.Технология Интернета, вещей благодаря данным устройствам, стала доступна большинству людей, что и позволяет реализовать проекты “умных” домов, “умных” теплиц и других разных проектов без проектирования и создания специальной платы. Микроконтроллер Arduino не имеет множества важных для проекта интерфейсов, такие как Ethernet или Wi-Fi, такие интерфейсы могут быть доступны только при приобретении отдельных модулей, цена которых примерно сопоставима с ценой самой платы, что накладывает существенные ограничение на простоту использования устройства. Также, в отличии от одноплатных компьютеров Raspberry Pi, Orange Pi и Banana Pi микроконтроллер Arduino не имеет функции удаленного управления и перепрограммирования, что значительно осложняет пользование этим устройством, так как внести изменения в существующую программу и настроить устройство можно только подключив устройство только при подключении через интерфейс USB к компьютеру. Главным критерием для сравнения Raspberry Pi, Orange Pi и Banana Pi было наличие интерфейса для выхода в Интернет, а именно хотя бы одного из двух: Ethernet или Wi-Fi. Как и было сказано, Raspberry Pi породило новый тренд создания компьютеров размером с кредитную карту, в связи с этим китайскими разработчиками было представлено множество аналогичных решений, в том числе Orange Pi и Banana Pi.В данной работе система собирает такие параметры как освещенность, температура, влажность, направление ветра и его скорость, а также данные о составе воздуха: содержание углекислого газа и тд., которые влияют на рост посевов. Помимо этого, камера может фиксировать картинку о состоянии на улице, где находится сервер, для непрерывной работоспособности в этой системе находится солнечная батарея с аккумулятором, также есть GPS для получения позиции сервера. В промежуточный уровень входит средство под названием менеджер сенсоров, который управляет собираемой с сенсоров информацией о климате и почве, после чего преобразует данные в формат, который может быть сохранен в базе данных, после чего сохраняет их в базу данных. Первая версия прототипа могла собирать информацию о температуре и влажности почвы, о температуре, влажности и освещенности на улице, а также изображение с камеры и локацию. Недостатками этого проекта являются то, что данная система измеряет показания фиксированного количества датчиков, также не предусмотрена возможность измерять датчики внутри помещения, например, теплицы, и нет масштабируемости.После изучения существующих решений, а также их преимуществ и недостатков, можно сформировать требования к разрабатываемой системе: 1. Одноплатный компьютер должен иметь выход в Интернет. Одноплатный компьютер должен собирать данные с датчиков и отравлять их в сеть Интернет. На основе полученных данных одноплатный компьютер должен уметь принимать решения по управлению устройствами для поддержания микроклимата в теплице.Систему можно разрабатывать с нуля или использовать готовые проекты как основу системы, дополняя их необходимым функционалом.Различают следующие виды датчиков температуры: 1. термопреобразователи сопротивления (терморезисторы) Принцип работы терморезисторов основан на изменении сопротивления проводников и полу проводников от их температуры.
План
Оглавление
Введение
1. Обзор и анализ систем мониторинга для сельского хозяйства
1.1 Объекты систем мониторинга
1.2 Средство сбора и отправки
1.3 Средство представления (облачная платформа)
1.4 Существующие решения
1.5 Разработка требований к разрабатываемой системе
2. Методы исследований
2.1 Методы сбора данных
2.2 Методы построения архитектуры системы
2.3 Методы анализа и визуализации данных
3. Теоретическая часть
3.1 Разработка структурной схемы теплицы с расположением датчиков
3.2 Разработка алгоритма сбора и обработки измеренной информации
3.3 Разработка схемы подключения датчиков
3.4 Разработка электрической схемы
3.5 Разработка архитектуры системы мониторинга
3.6 Разработка метода отправки данных.=
3.7 Выбор используемых сервисов в облачной платформе
3.8 Разработка облачного приложения хранения в базу данных
3.9 Теоретические сведения о разработке клиентского мобильного приложения
3.10 Разработка клиентского мобильного приложения
4. Практическая часть
4.1 Создание датчиков
4.2 Создание прототипа
4.3 Тестирование системы
4.4 Анализ полученных результатов
4.5 Развертывание сервера-брокера на облачной платформе
4.6 Развертывание облачного приложения по хранению в базе данных