Введение 4
1 Анализ актуальности темы и выбор принципа автоматического
полива 6
2 Обзор имеющихся на рынке систем автоматического полива
растений 12
2.1 Прибор для полива компании Aquarius 13
2.2 Прибор для капельного орошения Aqua Planet-60 15
2.3 Устройство автоматического орошения ОГО-Родник - 1 17
2.4 Устройство для полива растений GARDENA 19
2.5 Устройство для полива растений Rachio 3 21
2.6 Таблица сравнения систем автоматического полива растений 24
2.7 Способы и устройства, которые будут применятся в системе
автоматического орошения растений 25
3 Задача и цель диссертационной работы 26
4 Разработка структурной схемы устройства 27
5 Раздел описания технической части 30
5.1 Применение комплектующих для проекта системы автоматического
орошения 30
5.1.1 Выбор подходящего микроконтроллера 30
5.1.2 Плата управления двигателями 41
5.1.3 Двигатель для полива и забора воды 44
5.1.4 Датчик для определения влажности почвы 45
5.1.5 Устройство для определения влажности воздуха и температуры
DHT11 46
5.1.6 Датчики для создания удалённого доступа к система автономного
орошения 49
5.1.7 Датчик температуры DS18B20 52
5.1.8 Кулер для контролирования климата в теплице 53
5.1.9 Виды электропитания к подключению системы автоматического
полива растений 54
5.1.10 Модуль реального времени DS3231 62
5.1.11 Подогрев почвы 64
5.2 Программное обеспечение для проекта автоматического орошения
растений 66
5.2.1 Программное обеспечение Arduino IDE 66
5.2.2 Программа для моделирования Tinkercad 68
5.3 Разработка принципиальной схемы устройства 69
6 Разработка проекта системы автоматического орошения 71
6.1 Используемые комплектующие для проекта 71
6.2 Создание макета системы автоматического орошения 72
6.2.1 Написание программы для отдельных видов культурных растений 73
6.2.2 Подключение каждого датчиков в отдельности к контроллеру
Arduino UNO 74
6.3 Моделирование системы автоматического орошения в программе Tinkercad 83
Заключение 93
Список используемой литературы 95
Приложение А «Программа системы автоматического полива растений» 99
В современном развивающемся мире, где каждый день происходят новые открытия в науке и технике для улучшения уровня жизни человека и автоматизации процессов в различных сферах деятельности человека. В нынешнее время имеются немало устройств и приборов, которые дают возможность сделать жизнь человека проще на работе или дома, а также экономить время и деньги. Данные приборы человек использует как дома такие как: автоматические пылесосы, мультиварка, климатические системы, автопилоты на автомобилях, так и на работе, где автоматизация процессов один из главных критериев повышения эффективности работы человека и производства.
Экономика многих стран зависит от сельского хозяйства. В этом исследовании важно сосредоточиться на некоторых жизненно важных характеристиках, таких как соответствующее количество электроэнергии, а также водоснабжения и подходящий график для полива сельскохозяйственных культур. Фермеры сталкиваются с проблемами в достижении этих стандартов, особенно тех, кто живет в нищете. В нынешнее время, когда у всех в кармане есть портативное устройства в виде телефона, с помощью которого можно осуществлять удаленную связь и вносить изменение в работу системы автоматического орошения растений. Это необходимо для уменьшения количества работников обслуживающие промышленные теплицы, повысит контроль качества, уменьшит количество используемой воды для полива что соответственно уменьшит количество потребляемого электричества, также эта система способна увеличить сельскохозяйственное производство, а также свести к минимуму ручное вмешательство человека в автоматическую систему полива растений. Все эти особенности делают эти исследования необходимыми для улучшения эффективность сельского хозяйства, и сокращения человеческого труда.
С каждым днём количество населения земли растет и каждому человеку необходимо питания. Для этого существуют фермы для выращивания животные, а также промышленные теплицы для получения сельскохозяйственных растений. В сфера выращивания растений занимаются 9 % населения России, а цена валовых товаров сельского хозяйства превысила 5 триллионов рублей в 2018. Поэтому было принято решение провести анализ существующего рынка систем полива, слетать сбор информации по данной тематике, и осуществить создание новой системы автоматического полива с множеством дополнительных функций, которая сможет полностью удовлетворить пользователей. Поэтому необходимо развивать данное направление с помощью систем автоматизации и осуществлять полный уход за растением, это и стало актуальность целью данной магистерской диссертации.
Данная магистерская работа посвящена разработке автоматического полива растений, позволяющий анализировать и своевременно производить полив растений, выполнять функцию забора воды в ёмкость для подогрева жидкости, функция подогрева земли, автоматически подстраивается под разные виды сельскохозяйственных культур, отопление помещения, возможность дополнительного освещения растений, а также выполнять проветривание помещения и быть полностью автономным устройством.
Во время выполнения данной выпускной диссертационной работы было выполнена разработка принципиальной схемы устройства, написание программного алгоритма работы в программе Arduino IDE, моделирование проекта в программе Tinkercad, изготовление прототипа системы автоматического полива на базе использования контроллера Arduino UNO, с возможность удалённого доступа с помощью сетей Internet.
В магистерской диссертационной работе была представлена, разработана, смоделирована, изготовлена и описана система автоматического орошения растений.
В современном развивающемся мире, где каждый день происходят новые открытия в науке и технике для улучшения уровня жизни человека и автоматизации процессов в различных сферах деятельности человека. В нынешнее время имеются немало устройств и приборов, которые дают возможность сделать жизнь человека проще на работе и дома, а также экономить время и деньги. Данные устройства человек использует как дома такие как: автоматические пылесосы, мультиварка, климатические системы, автопилоты на автомобилях, так и на работе, где автоматизация процессов один из главных критериев повышения эффективности работы человека и производства.
В первом разделе был проведен анализ актуальности тема магистерской диссертации. Так же было описаны самые популярные режимы орошения для использования с система автоматического полива, из полученных данных был выбран метод капельного полива.
В разделе номер два был представлен и проанализирован нынешний рынок система автоматического полива которые являются прямыми конкурентами. После анализа готовых решений было выявлено, что этот вид устройства востребован и актуален в нынешнее время, но не может полностью удовлетворить желания пользователей. Основываясь на полученные результаты, был разработана, смоделирована и создана новая система автоматического полива растений с множеством дополнительных необходимых функций.
В третьем разделе после того, как был проанализируй рынок устройств для полива, были поставлены цели для магистерской диссертации. Главной целью являлось разработка и изготовление системы автоматического орошения для промышленных и частных теплиц, который сможет в полном объёме удовлетворить потребности пользователей.
В четвертом разделе основываясь на полученной информации и поставленных целях была спроектирована структурная схема устройства, также были выбраны комплектующие из которых и должен состоять будущий макет системы автоматического орошения растений.
В пятом разделе были подробно описан каждый элемент, который используется в данном проекте. Вдобавок было описано программное обеспечение для программирования проекта, а также была описана программа с помощью которой было осуществлено моделирование системы орошения растений.
В шестом разделе была написана программа для проекта, после чего было проведено моделирование и проверка программы. После получения положительного результата была изготовлена готовая система автоматического орошения растений.
В заключении хотелось отметить, что все поставленные задачи были выпилены. Анализ, исследование, моделирование и разработка готовой системы автоматического полива было проведена успешная, а также был представлен готовый рабочий макет, который в дальнейшем сможет упрости жизнь человеку и повысить автоматизацию в области сельскохозяйственных растений.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
