Система розповсюдження інформації про стан процесів в тепличному господарстві

Abstract

Зміна кліматичних умов, енергетичні виклики та підвищені вимоги до сталого сільськогосподарського виробництва зумовлюють необхідність впровадження цифрових інструментів моніторингу в тепличному господарстві. Точне й оперативне отримання інформації про параметри мікроклімату - температуру, вологість, концентрацію CO₂, освітленість - є критичним для прийняття своєчасних рішень щодо зрошення, вентиляції, обігріву та запобігання аномальним ситуаціям. У традиційних тепличних комплексах моніторинг часто реалізується через локальні контролери або SCADA‑системи, що обмежено масштабуються, фрагментовано зберігають дані та не забезпечують належного рівня візуалізації або оповіщення. З огляду на потребу в підвищенні ефективності керування ресурсами та забезпечення простежуваності параметрів середовища, актуальною є побудова автоматизованої системи, здатної інтегрувати сенсорні дані, метеослужби та керуючі елементи з подальшим розповсюдженням інформації через зручні цифрові канали. Мета роботи полягає у розробці інформаційної системи, що забезпечує збір, оцінку, виявлення відхилень та розповсюдження інформації про стан мікроклімату в тепличному господарстві, з можливістю формування сповіщень та ініціювання команд керування. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: – провести аналіз існуючих підходів до моніторингу в тепличних умовах та виявити обмеження традиційних систем; – сформулювати функціональні, нефункціональні та інтеграційні вимоги до цільового програмного забезпечення; – побудувати UML-моделі (прецедентів, послідовності, активності), що описують ключові сценарії збору, обробки та поширення даних; – розробити архітектуру підсистеми збору та нормалізації телеметрії з агрегацією метеоданих; – реалізувати механізм оцінки порогових значень, виявлення аномалій та тригерів; – інтегрувати модулі формування сповіщень і видачі команд керування в реальному часі; – забезпечити оновлення дашборду операторів та взаємодію з мобільними пристроями; – протестувати систему на відповідність вимогам до точності, затримки, надійності та масштабованості. Об’єктом дослідження є інформаційні потоки мікрокліматичних даних у тепличному господарстві, що підлягають контролю, обробці та поширенню. Предмет дослідження - методи інтеграції сенсорної телеметрії, моделі виявлення відхилень, архітектури розповсюдження подій та сповіщень у контексті розподіленої цифрової платформи. У роботі застосовано такі методи дослідження: аналіз існуючих систем моніторингу; об’єктно-орієнтоване моделювання процесів за допомогою UML; логічне й функціональне проєктування інформаційних потоків; використання алгоритмів класифікації та валідації даних; реалізація клієнт-серверної взаємодії з REST API та push‑технологіями. Наукова новизна полягає у створенні цілісної системи, яка поєднує телеметрію SCADA‑сенсорів, прогнозні моделі метеоданих, модулі оцінки ризиків та адаптивного реагування у вигляді команд керування та сповіщень, із підтримкою дашбордів та мобільних каналів розповсюдження інформації в реальному часі. Практична цінність розробленої системи полягає у можливості її впровадження на тепличних господарствах для зниження витрат на енергію, покращення стабільності мікроклімату та підвищення врожайності завдяки оперативному реагуванню на зміну умов. Структура роботи відповідає логіці життєвого циклу інформаційної системи: перший розділ присвячено опису предметної області, аналізу аналогів і моделюванню процесів; другий - проєктуванню архітектури, логіки дій і функціональних взаємодій; третій - реалізації підсистем, обробки даних та інтеграції; четвертий - експериментальному тестуванню та оцінці результатів за технічними критеріями.