Комп’ютерно-інтегрована система поливу тепличного господарства

Abstract

Ця робота присвячена створенню і проєктуванню системи, котра забезпечує автоматичний процес поливу в тепличному господарстві, яка складається зі SCADA, як основного компоненту системи, і датчиків які виконують функцію захоплення інформації для SCADA. Головною метою проєкту є створення системи, котра має покращити тепличне господарство, зменшивши витрати на робочу силу і воду. При виконанні проєкту головне напрямлення було закладено на зменшені витрат і покращення ефективності автоматизації в напрямку тепличного господарства. Розроблена система включає в себе ПЛК, котрий отримує інформацію з датчиків і надсилає її на комп’ютер зі SCADA. ПЛК запрограмований на обробку отриманої інформації і за умови коли дані виходять за рамки норми, відправляє сигнал на важіль, котрий перемикає потік води. Датчики отримують інформацію про вологість і температуру ґрунту і встановлюються в кожному ряду рослин. ПК зі SCADA отримує інформацію і з допомогою інтерфейсу програмного забезпечення дозволяє моніторити усі підключені до системи датчики і бачити стан рослин у реальному часі. Також SCADA зберігає інформацію за потреби в перегляді зміни стану за певний проміжок часу. Результатом роботи став розроблений прототип системи, яка являє собою комп’ютерно інтегровану систему поливу тепличного господарства, котра своїми рішеннями покращує ефективність, забезпечуючи зменшення в потребах води і робочої сили і допомагає в покращенні зручності під час вирощування в теплицях. Пояснювальна записка магістерської роботи складається зі вступу, чотирьох розділів основної фахової частини, висновків і трьох додатків. У вступі визначається актуальність теми, її мета, об’єкт та предмет дослідження, та закладено основі завдання на магістерську роботу. У першому розділі проведено аналіз системи і готових рішень, описано вимоги до апаратної і програмної частини. У другому розділі описано вибір апаратної частини проєкту, змодельовано схеми підключення і алгоритму роботи системи. В третьому розділі описано процес створення програмної частини системи, інтерфейсу для моніторингу та основного алгоритму, який прораховує чи потрібно вмикати полив. У четвертому розділі описано процес тестування системи, наведено приклади покращення ефективності у використанні води для різних культур і сезонів. У висновках наведено аналіз виконаної роботи та отримані результати дослідження. У додатку А наведено лістинг коду програмної частини. У додатку Б вказана наявність апробації роботи. У додатку В наведена перевірка роботи на унікальність. Загалом, магістерська робота без додатків складає 76 с., містить 38 рис., 8 табл., і 20 джерел посилань. This work is devoted to the creation and design of a system that provides an automatic watering process in greenhouse farming, consisting of SCADA as the main component of the system and sensors that perform the function of capturing information for SCADA. The main goal of the project is to create a system that will improve greenhouse farming by reducing labor and water costs. When implementing the project, the main focus was on reducing costs and improving the efficiency of automation in greenhouse farming. The developed system includes a PLC that receives information from sensors and sends it to a computer with SCADA. The PLC is programmed to process the received information and, if the data exceeds the norm, sends a signal to a lever that switches the water flow. Sensors receive information about soil moisture and temperature and are installed in each row of plants. The PC with SCADA receives information and, with the help of the software interface, allows you to monitor all sensors connected to the system and see the condition of plants in real time. SCADA also stores information for viewing changes in status over a certain period of time, if necessary. The result of the work was the development of a prototype system, which is a computer-integrated greenhouse irrigation system that improves efficiency by reducing water and labor requirements and helps to improve convenience during greenhouse cultivation. The explanatory note of the master's thesis consists of an introduction, four chapters of the main professional part, conclusions, and two appendices. The introduction defines the relevance of the topic, its purpose, object, and subject of research, and lays the foundation for the master's thesis. The first chapter analyzes the system and ready-made solutions and describes the requirements for hardware and software. The second chapter describes the choice of hardware for the project and models the connection diagrams and the system's operating algorithm. The third chapter describes the process of creating the software part of the system, the monitoring interface, and the main algorithm that calculates whether irrigation should be turned on. The fourth chapter describes the process of testing the system and provides examples of improving water use efficiency for different crops and seasons. The conclusions provide an analysis of the work performed and the results of the research. Appendix A provides a listing of the software code. Appendix B indicates the availability of testing of the work. Appendix С provides a verification of the uniqueness of the work. In total, the master's thesis without appendices consists of 76 pages, contains 38 figures, 8 tables, and 20 references.