Аннотация
Глоссарий 5
Введение 6
1. Анализ системы управления и мониторинга данных 8
1.1 Функциональные требования 10
1.2 Нефункциональные требования 11
1.3 Требования к аппаратному и программному обеспечению 12
2. Описание установки ФАРГО-Наука 14
2.1 Характеристики установки ФАРГО-Наука 17
2.2 Описание установки ФАРГО-Наука 18
2.3 Описание используемых компонентов 23
2.3.1 Технология Интернет вещей 24
2.3.2 Применение протокола Modbus 25
2.3.3 Применение протокола MQTT 26
3. Проектирование системы 28
3.1 Используемые технологии и инструменты 31
3.2 Описание архитектуры системы 33
3.3 Разработка пользовательского интерфейса 37
4. Реализация системы мониторинга и управления 38
4.1 Взаимодействие между пользовательским интерфейсом и
сервером 38
4.2 Взаимодействие с использованием протокола MQTT 45
4.3 Тестирование и отладка системы управления и мониторинга 48
Заключение 52
Литература 53
Приложение А 55
В наше время мониторинг и управление данными в реальном времени являются ключевыми факторами эффективной работы многих систем и процессов. Эти аспекты позволяют повысить уровень контроля и оперативности в принятии решений, обеспечить точность и своевременность выполнения задач, а также оптимизировать использование ресурсов. Благодаря возможностям современных технологий, сегодня можно автоматизировать и управлять операциями в режиме реального времени, что улучшает качество работы и повышает эффективность системы.
Одним из примеров применения мониторинга в режиме реального времени является процесс выращивания растений в искусственной среде. Мониторинг в реальном времени стал неотъемлемой частью этой работы и позволяет увеличить производительность, снизить издержки и улучшить качество конечного продукта. Размеры комплекса ФАРГО-Наука превышают 2 метра в высоту, что не позволяет свободно перемещать установки в различные помещения и накладывает ограничения на работу оператора. Разработка веб-сервиса позволит решить данную проблему, обеспечивая удобный и быстрый доступ к комплексу через сеть интернет. Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка веб-сервиса для системы управления и мониторинга данных в реальном времени лабораторной гидро-аэропонной установке серии ФАРГО модификации «Наука». Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Изучение системы управления и мониторинга климата в реальном времени в гидро-аэропонной установке ФАРГО-Наука. Эта задача включает анализ функциональности и особенностей существующей системы, а также изучение требований и потребностей оператора.
2. Реализация механизма передачи данных и команд управления от установки до оператора по протоколу MQTT технологии IoT.
3. Разработка и реализация пользовательского интерфейса для управления данными, включающих информацию о параметрах, питательного раствора, алгоритма работы аэрации, полива, освещения и климата грядки. Эта задача включает разработку дизайна пользовательского интерфейса и создание соответствующего программного обеспечения.
4. Имплементация веб-клиента для удаленного мониторинга и управления процессом выращивания растений в искусственной среде. Для реализации этой задачи необходимо изучить протоколы и технологии, используемые при удаленном доступе к системе управления и мониторинга данных.
5. Проведение тестирования системы, включающее в себя проверку работоспособности и корректности работы всех компонентов системы, а также проверку соответствия системы требованиям и потребностям оператора. Результаты тестирования будут использованы для корректировки системы и повышения ее качества.
Реализация поставленных задач позволила модернизировать текущее состояние системы управления и мониторинга данных по выращиванию растений в искусственной среде, обеспечивая более эффективную работу и повышение качества итогового результата.
В ходе выполнения дипломной работы был разработан веб-сервис, предназначенный для мониторинга и обработки данных в гидро-аэропонной системе ФАРГО-Наука. Основной целью работы было создание эффективного инструмента, обеспечивающего удаленный контроль и управление процессом выращивания растений в искусственной среде. В рамках работы была проведена разработка и описание архитектуры системы, включающей веб-приложение, механизм передачи данных по протоколу MQTT, пользовательский интерфейс для управления данными, веб-клиент для удаленного мониторинга и управления, а также тестирование системы. Разработанный веб-сервис предоставляет оператору широкий спектр функциональных возможностей для мониторинга и управления данными.
В заключение, разработка и реализация веб-приложения для системы управления и мониторинга лабораторной гидро-аэропонной установки серии ФАРГО-Наука представляет существенный вклад в применение современных технологий в данной области. Возможность удаленного доступа к системе позволяет управлять процессом выращивания растений из любой точки мира. Полученные результаты подтверждают успешное достижение поставленных целей работы. Внедрение разработанного веб - сервиса способствует оптимизации ресурсов и созданию более эффективных методов управления процессом выращивания растений. Дальнейшее развитие и исследования в данной области могут включать расширение функциональности системы, интеграцию с другими технологиями и улучшение пользовательского интерфейса. В ходе работы все поставленные цели и задачи были успешно достигнуты.
