АННОТАЦИЯ 2
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ УСТРОЙСТВ, СИСТЕМ И МОДЕЛЕЙ
УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТОМ РАСТЕНИЙ 7
1.1 Решения контроля микроклимата растений 7
1.2 Простые средства контроля микроклимата 9
1.3 Системы, основанные регуляторах и нейронных сетях 11
1.4 Системы, основанные на применении нечеткой логики 15
1.5 Вывод по разделу 17
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТОМ
РАСТЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ 19
2.1 Исследование и разработка архитектуры системы контроля
микроклимата на базе нечеткой логики 19
2.2 Система нечёткого вывода контроля освещения 22
2.3 Система нечёткого вывода контроля влажности воздуха 30
2.4 Система нечёткого вывода контроля влажности почвы 32
2.5 Система нечёткого вывода контроля температуры воздуха 37
2.6 Программное и аппаратное обеспечение р еализации работы модели 41
2.7 Вывод по разделу 45
3 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ
КОНТРОЛЯ МИКРОКЛИМАТА РАСТЕНИЙ 46
3.1 Анализ работы системы 46
3.2 Вывод по разделу 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 53
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 54
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Код модуля работы с сенсорами 57
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Код модуля системы контроля 84
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Описание систем нечеткого вывода 107
В современном мире сельское хозяйство сталкивается с рядом проблем, связанных с изменением климата, увеличением населения и необходимостью повышения эффективности производства. Управление микроклиматом растений является одним из ключевых факторов, влияющих на урожайность и качество продукции. Нечёткая логика предоставляет эффективный инструмент для решения этих задач, позволяя автоматизировать процессы управления и адаптировать их к изменяющимся условиям окружающей среды.
Целью данной дипломной работы является исследование, создание, оценка эффективности и целесообр азности модели упр авления микроклиматом растений с использованием нечёткой логики. В работе будут рассмотрены основные принципы и подходы к управлению микроклиматом, а также методы анализа и обработки данных, необходимые для создания эффективной системы управления.
Для достижения поставленной цели необходимо р ешить следующие задачи.
1. Изучить существующие подходы к управлению микроклиматом растений.
2. Разработать математическую модель управления микроклиматом с использованием нечёткой логики.
3. Создать программное обеспечение для реализации предложенной модели.
4. Подготовить аппаратную часть для использования разработанного программного обеспечения.
5. Провести экспериментальные исследования разработанной системы управления микроклиматом.
6. Оценить эффективность предложенного подхода и сделать выводы о возможности его применения в реальных условиях.
В работе используются методы анализа и обработки данных, необходимые для создания эффективной системы управления. Также применяются методы разработки программного обеспечения и проведения экспериментальных исследований.
Разработка программного обеспечения производится на языке программирования Java, с использованием фреймворка Spring. Применяемая в работе СУБД - MySQL. Аппаратная часть состоит из микрокомпьютера модели orange pi zero 2w и сенсоров CWT Soil Sensor, TSL2561, AHT20.
Ожидаемые р езультаты включают создание модели упр авления микр оклиматом на основе нечеткой логики, которая позволит оптимизировать процесс создания оптимального микроклимата для выращивания растений.
Основным положением, выносимым на защиту, является разработанная модель управления микроклиматом на основе нечеткой логики. Эта модель представляет собой подход к оптимизации процесса создания оптимального микр оклимата для выращивания р астений.
Результаты данной дипломной работы могут быть использованы для оптимизации процессов управления микроклиматом в различных отраслях сельского хозяйства, таких как тепличные комплексы, оранжереи и т.д. Достоверность результатов подтверждается проведением экспериментальных исследований и оценкой эффективности предложенного подхода.
В рамках данной работы были достигнуты следующие ключевые результаты.
1. Проведен обзор современных систем управления микроклиматом, выявлены их основные преимущества и недостатки. Определены перспективы использования методов нечеткой логики для решения задач управления микр оклиматом.
2. Разработана математическая модель управления микроклиматом на основе нечеткой логики, включающая упр авление такими пар аметрами, как температура, влажность воздуха, влажность почвы и освещенность.
3. Создано программное обеспечение на языке Java с использованием среды IntelliJ IDEA, обеспечивающее реализацию предложенной модели.
4. Подготовлена и настроена экспериментальная установка для тестир ования р азработанной модели.
5. Проведены экспериментальные исследования разработанной системы на аппаратной платформе Orange Pi.
6. Проанализированы результаты экспериментов, показавшие высокую эффективность и точность системы в поддержании оптимальных условий для роста растений.
7. Произведена оценка эффективности системы. Обозначены перспективы дальнейшего развития системы.
