Научная статья на тему 'Исследование возможности применения информационно-измерительных технологий и интернета вещей в агропромышленном комплексе'

Исследование возможности применения информационно-измерительных технологий и интернета вещей в агропромышленном комплексе Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
646
150
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
интернет вещей (IoT) / Wi-Fi модуль ESP8266 / среда разработки Arduino IDE / LPWAN-технологии / электронные технологии учета молока / автоматы промывки доильной аппаратуры / энергоресурсосбережение / автоматизация зданий / управление теплопотреблением / Ethernet контроллер / MAC / PHY / стек протоколов TCP/IP / мониторинг состояния пчелосемей / алгоритмы искусственных нейронных сетей / алгоритмы быстрого преобразования Фурье (FFT) / Arduino Due / автоматизация малых тепличных фермерских хозяйств. / internet of Things (IoT) / Wi-Fi module ESP8266 / development environment Arduino IDE / LPWAN technologies / electronic milk accounting technologies / milking machine washing machines / energy saving / building automation / heat management / Ethernet controller / MAC / PHY / TCP/IP protocol stack / bee-seed monitoring / algorithms for artificial neural networks / FFT algorithms / Arduino Due / Automation of small greenhouse farms.

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Абдрахманов В. Х., Важдаев К. В., Салихов Р. Б.

Исследование возможности применения сетевых технологий в агропромышленном комплексе с разработкой конкретных технических решений в настоящее время является весьма актуальной задачей. В информационно-измерительных технологиях интернета вещей используются различные типы датчиков и преобразователей, в том числе акустооптические датчики. Основные цели исследования следующие: — в сфере производства молочной продукции — исследование возможностей повышения качества молочной продукции с помощью современных сетевых электронных технологий учета молока, исследование возможностей контроля по сети и мониторинга работы автоматов промывки, предназначенных для управления процессом промывки доильной аппаратуры; — исследование возможностей мониторинга и удаленного управления температурным режимом, климатом и теплопотреблением жилых зданий; — исследование возможностей удаленной диагностики состояния пчелосемей по звукам, издаваемым пчелиным ульем; — исследование возможностей мониторинга и удаленного управления устройствами автоматизации малых тепличных и малых птицеводческих фермерских хозяйств с помощью современных сетевых электронных технологий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Абдрахманов В. Х., Важдаев К. В., Салихов Р. Б.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

STUDY OF THE POSSIBILITY OF APPLICATION OF INFORMATION-MEASURING TECHNOLOGIES AND THE INTERNET OF THINGS IN THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Research into the possibility of using network technologies in the agro-industrial complex with the development of specific technical solutions is currently a very urgent task. The article considers and justifies the following main research objectives: — in the sphere of dairy products — researching the possibilities of improving the quality of dairy products with the help of modern electronic milk accounting technologies, researching the possibilities of monitoring the network and monitoring the operation of rinse machines designed to control the washing process of milking equipment; — research of monitoring capabilities and remote control of temperature, climate and heat consumption of residential buildings; — investigation of the possibilities of remote diagnostics of the state of beekeeping by sounds produced by a bee hive; — research of monitoring and remote control capabilities of automation devices for small greenhouse and small poultry farms using modern network electronic technologies.

Текст научной работы на тему «Исследование возможности применения информационно-измерительных технологий и интернета вещей в агропромышленном комплексе»

Абдрахманов В. Х. Abdrakhmanov V Кк.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и наноэлектроника», ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», г. Уфа, Российская Федерация

Важдаев К. В. Vazhdaev К. V

кандидат технических наук, доцент кафедры «Инфокоммуникационные технологии и наноэлектроника», ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», доцент кафедры «Управление и сервис в технических системах», ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

Салихов Р. Б. Salikhov Я. В.

доктор физико-математических наук,

профессор, заведующий кафедрой «Инфокоммуникационные технологии и наноэлектроника», ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет», г. Уфа, Российская Федерация

УДК 681.518.3

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

И ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ КОМПЛЕКСЕ

Исследование возможности применения сетевых технологий в агропромышленном комплексе с разработкой конкретных технических решений в настоящее время является весьма актуальной задачей. В информационно-измерительных технологиях интернета вещей используются различные типы датчиков и преобразователей, в том числе акустооптические датчики.

Основные цели исследования следующие:

— в сфере производства молочной продукции — исследование возможностей повышения качества молочной продукции с помощью современных сетевых электронных технологий учета молока, исследование возможностей контроля по сети и мониторинга работы автоматов промывки, предназначенных для управления процессом промывки доильной аппаратуры;

— исследование возможностей мониторинга и удаленного управления температурным режимом, климатом и теплопотреблением жилых зданий;

— исследование возможностей удаленной диагностики состояния пчелосемей по звукам, издаваемым пчелиным ульем;

— исследование возможностей мониторинга и удаленного управления устройствами автоматизации малых тепличных и малых птицеводческих фермерских хозяйств с помощью современных сетевых электронных технологий.

Ключевые слова: интернет вещей (IoT), Wi-Fi модуль ESP8266, среда разработки Arduino IDE, LPWAN-технологии, электронные технологии учета молока, автоматы промывки доильной аппаратуры, энергоресурсосбережение, автоматизация зданий, управление теплопотре-блением, Ethernet контроллер, MAC, PHY, стек протоколов TCP/IP, мониторинг состояния

пчелосемей, алгоритмы искусственных нейронных сетей, алгоритмы быстрого преобразования Фурье (FFT), Arduino Due, автоматизация малых тепличных фермерских хозяйств.

STUDY OF THE POSSIBILITY OF APPLICATION OF INFORMATION-MEASURING TECHNOLOGIES AND THE INTERNET OF THINGS IN THE AGRO-INDUSTRIAL COMPLEX

Research into the possibility of using network technologies in the agro-industrial complex with the development of specific technical solutions is currently a very urgent task. The article considers and justifies the following main research objectives:

— in the sphere of dairy products — researching the possibilities of improving the quality of dairy products with the help of modern electronic milk accounting technologies, researching the possibilities of monitoring the network and monitoring the operation of rinse machines designed to control the washing process of milking equipment;

— research of monitoring capabilities and remote control of temperature, climate and heat consumption of residential buildings;

— investigation of the possibilities of remote diagnostics of the state of beekeeping by sounds produced by a bee hive;

— research of monitoring and remote control capabilities of automation devices for small greenhouse and small poultry farms using modern network electronic technologies.

Key words: internet of Things (IoT), Wi-Fi module ESP8266, development environment Arduino IDE, LPWAN technologies, electronic milk accounting technologies, milking machine washing machines, energy saving, building automation, heat management, Ethernet controller, MAC, PHY, TCP/IP protocol stack, bee-seed monitoring, algorithms for artificial neural networks, FFT algorithms, Arduino Due, Automation of small greenhouse farms.

1. Актуальность научной проблемы исследования

Исследование возможности применения сетевых технологий в агропромышленном комплексе с разработкой конкретных технических решений в настоящее время является весьма актуальной задачей. В информационно-измерительных технологиях интернета вещей используются различные типы датчиков и преобразователей, в том числе акусто-оптические датчики [1-3].

Применение интернета вещей (англ. Internet of Things, IoT) [4] в сельском хозяйстве решает несколько главных задач, среди которых сокращение операционных расходов и себестоимости выращивания продукции, ресурсосбережение, повышение урожайности, выявление проблемных зон земельных участков и т. д. Для решения этих задач используются беспилотники, сети интернета вещей, спутниковые технологии, самоуправляемая спецтехника и различные телематические сервисы. «Минсельхоз, Минпромторг и Минкомсвязи Российской Федерации получили поручение разработать план мероприятий по внедрению интернета вещей в агропромышленный комплекс», — пишут «Ведомости» со ссылкой на протокол совеща-

86 -

Electrical and

ния у вице-премьера Аркадия Дворковича [5]. Ведомства должны подготовить предложения по обеспечению доступа в интернет на землях сельхозназначения в Воронежской области, Ставропольском и Краснодарском краях. Они также должны разработать порядок строительства объектов связи на этих землях. Источники издания при этом не уточнили, в какие сроки и за чей счет могут быть внедрены новые технологии. Концепция интернета вещей предполагает создание вычислительной сети из физических объектов («вещей»), которые могут самостоятельно обмениваться данными друг с другом и с внешней средой. Автоматизация с помощью современных сетевых электронных технологий особенно актуальна для развития малого предпринимательства в сельском хозяйстве, т. е. малых фермерских хозяйств. Это обусловлено тем, что в малых фермерских хозяйствах часто не хватает рабочих рук — при малых объемах производства невыгодно нанимать много работников, а стандартные решения в области автоматизации обычно ориентированы на крупные производства или требуют больших вложений. Между тем, для решения проблем повышения качества и эко-логичности продукции необходимо развивать

именно малые фермерские хозяйства, которые могут выпускать продукцию малыми партиями с большей гарантией качества и экологичности, и соответственно доверие покупателей к ним больше.

Качество молочной продукции — широко обсуждаемая проблема в средствах массовой информации. Молоко часто неконтролируемо разбавляется, а необходимая жирность обеспечивается добавлением какого-либо дешевого масла (пальмового например). Для решения этой проблемы необходимы и административные меры, и техническое переоснащение молочного производства. Если контролировать в реальном времени с использованием сетевых технологий поступающее из доильного оборудования количество молока, то решение этой проблемы облегчается. Кроме того, на качество молока может оказывать влияние качество промывки доильного оборудования. Для контроля качества промывки мы предлагаем ввести логгирова-ние (журналирование) проводимых автоматом промывки операций (дата и время промывки, длительность промывки, длительность ополаскивания, объем воды для ополаскивания, дозировка моющих средств, температура моющего раствора) с выдачей результата через сеть.

Проблема тепло- и энергосбережения при использовании централизованного отопления особенно актуальна. Это связано со множеством факторов, например с тем, что различные жилые помещения имеют различные показатели по сохранению тепла, кроме того, температура в помещении зависит от температуры батарей отопления, их количества на единицу площади и др. В результате зачастую, когда в одних помещениях холодно, в других же может быть слишком жарко, и часто бывает, что люди открывают форточки при включенном отоплении. Теплосчетчики в России в многоквартирных жилых домах не стоят в каждой квартире, как в странах Западной и Восточной Европы, а ставятся обычно по одному на подъезд, дом, поэтому проблема теплосбережения отдельно взятого гражданина мало беспокоит, но в масштабах страны необходимо эту проблему решать хотя бы в помещениях образовательных

учреждений: школах, вузах, детских садах. Разрабатываемые системы мониторинга и удаленного управления теплоснабжением предлагается внедрять именно там.

Развитие сетевых технологий в пчеловодстве является перспективным направлением. Предлагаемая к реализации автоматизированная система мониторинга состояния пчелосемей обеспечит поддержание оптимальных параметров биологических процессов, что позволит ускорить ее развитие и обеспечит заметное снижение трудозатрат на обслуживание пасек.

Развитие сетевых технологий в тепличном хозяйстве особенно актуально для развития малого бизнеса, малых фермерских хозяйств, поскольку если в больших хозяйствах есть достаточное количество персонала, обслуживающего теплицы, и уровень автоматизации выше, то в малых хозяйствах может не хватать рабочих рук, и много ручного труда.

Автоматизация с помощью современных сетевых электронных технологий особенно актуальна для малых птицеводческих фермерских хозяйств, поскольку большие хозяйства отличаются высоким уровнем автоматизации (этим занимаются специализированные фирмы с большим опытом работы в этой отрасли), и работающего рабочего персонала там также достаточно.

2. Предлагаемые методы и подходы к решению задач исследований

Рассмотрим основные предлагаемые технические решения. На рисунке 1 приведен Wi-Fi модуль ESP8266 [6], который широко используется в технологиях интернета вещей (IoT) и «Умный дом» ввиду своей известности среди разработчиков на платформе Arduino и дешевизны (около 2-3 USD с доставкой от китайских производителей).

Модуль может использоваться в качестве Wi-Fi-шилда для Arduino либо как самостоятельное микроконтроллерное устройство. Как и плата, Arduino модуль ESP8266 имеет свои программируемые выводы (GPIO), которые можно использовать для управления внешними устройствами, получения данных с различных датчиков. Программирование Wi-Fi модуля на базе микросхемы ESP8266 возможно с использованием среды разработки

Arduino IDE, если загрузить туда программу «ESP8266» [7]. Это позволит писать программы (sketch) с помощью известных для контроллера Arduino функций и библиотек и запускать их прямо на ESP8266, без внешней платы Ardui№ Программа «ESP8266» поставляется с библиотеками, которые позволяют через интерфейс Wi-Fi с помощью протоколов IP, TCP, UDP обмениваться данными с WEB, SSDP, mDNS и DNS серверами, использовать flash-память для создания файловой системы, обеспечить работу с SD картами, сервоприводами, работать с периферийными устройствами по шинам SPI и I2C.

Под модуль ESP8266 имеется множество разработанного, свободно распространяемого программного обеспечения, например для управления устройствами со смартфонов на базе iOs и Android можно использовать облачный сервис Blynk [8]. На рисунке 2 приведена панель инструментов Widget Box облачного сервиса Blink и пример окна iOs или Android-приложения.

Сеть Wi-Fi достаточно широко распространена, т. к. любой смартфон может служить точкой доступа к сети Wi-Fi, и кроме того широко распространены роутеры сети Ethernet с подключением по Wi-Fi, и редко когда в сельском поселении нет мобильной связи или сети Интернет. Но есть удаленные населенные пункты, где такое подключение невозможно, также зачастую летняя дойка (в случае необходимости мониторинга доильного оборудования) или пасека

Рисунок 1. Wi-Fi-модуль ESP8266

достаточно удалены от сельского поселения, и там нет мобильной связи или сети Интернет. Кроме того, может быть необходимо автономное питание (например, для использования в улье или для использования радиомодуля в составе датчика влажности почвы в полевых условиях). Дальность же сети Wi-Fi невелика — не более десятков метров и сам модуль достаточно много потребляет, т. к. технология рассчитана на малые расстояния и высокие скорости передачи. В таких случаях оптимальным решением будет использовать технологию LPWAN [9] ввиду ее следующих преимуществ:

— большая дальность передачи радиосигнала по сравнению с другими беспроводными технологиями [10], используемыми для телеметрии GPRS или ZigBee, достигает 10-15 км;

— низкое энергопотребление у конечных устройств благодаря минимальным затратам энергии на передачу небольшого пакета данных;

— высокая проникающая способность радиосигнала в городской застройке при использовании частот субгигагерцового диапазона;

— высокая масштабируемость сети на больших территориях;

— отсутствие необходимости получения частотного разрешения и платы за радиочастотный спектр вследствие использования нелицензируемых частот (ISM band).

n T .4 □ ' Hi i ' D 10:2"

WIDGET BOX 1 G Logger @ © t>

¿S s 34.1 im ал

Q Button

\

I" Sltder . Y——

I1 Large Slider

© Timer

2197 f 2749

at Value Display V

• LED TL ff

0 Gauge

Рисунок 2. Панель инструментов Widget Box облачного сервиса Blynk и пример окна iOs или Android-приложения

Рисунок 3. Позиционирование сегмента LPWAN сервисов

Рисунок 4. Сверхузкоополосный сигнал МагсаЬ 2.0 868,8МГц

На рисунке 3 приведена сравнительная характеристика существующих беспроводных технологий передачи данных.

Динамично развивается российская телекоммуникационная компания «СТРИЖ Телематика» — разработчик автоматизированных решений на базе собственной LPWAN технологии [11]. Компания имеет собствен-

ное производство радиомодулей и базовых станций, занимается построением национальной LPWAN сети для подключения различных энергоэффективных устройств, приборов и датчиков. В основе беспроводного LPWAN-протокола энергоэффективной связи Marcato 2.0 (рисунок 4), разработанного «СТРИЖ Телематика», лежит передача радиосигнала с применением узкополосного метода в нелицензируемой полосе частот 868 МГц. Протокол позволяет передавать небольшие пакеты данных на дальние расстояния.

На рисунке 5 приведены разработанные «СТРИЖ Телематика» встраиваемый радиомодуль (модем) LPWAN и универсальный радиомодем Тиффани с батарейным питанием (продолжительность автономной работы до 40 лет) [11]. Максимальная дальность передачи — до 50 км, минимальная скорость передачи — от 10 бит/с (bps), причем чем меньше скорость, тем больше дальность, минимальная стоимость радиомодуля не более 2 USD. Конечно, стоимость решения с помощью LPWAN технологии будет больше и, прежде всего, из-за необходимости развертывания сети с монтажом базовых станций вместо использования имеющей сети сотовой связи или сети Интернет.

:4

ф стриж

Рисунок 5. Встраиваемый радиомодуль (модем) LPWAN и универсальный радиомодем Тиффани от «СТРИЖ Телематика»

Предлагается разработка и внедрение сетевых технологий в агропромышленном комплексе, которые позволили бы решить следующие основные задачи.

— Автоматизация и мониторинг доильного оборудования. Дистанционный контроль по сети и мониторинг количества (а возможно и качества) подоенного доильным оборудованием молока, что позволит предотвратить его неконтролируемое разбавление производителем. Для этого производится модернизация блока учета молока, стандартно применяемого в составе доильного оборудования на фермах и летних дойках - дополнительно вводится модуль для подключения к сети (например Wi-Fi модуль [6] (рисунок 1) или радиомодуль (модем) [11] технологии LPWAN [9]), разрабатывается специальное программное обеспечение. Обычно блок учета молока при доении в молокопровод имеет возможность подключения нескольких каналов от порционных датчиков молока, стандартный двухстрочный ЖК-дисплей, возможность сброса показаний от RFID-счи-тывателя. Есть возможность реализовать это устройство на базе платформы Arduino, используя имеющиеся стандартные модули, и добавив Wi-Fi модуль ESP8266, например, реализовать мониторинг показаний по сети. При этом можно обойтись (хотя бы на стадии макетного образца) без трудоемких процессов разработки принципиальной схемы, разводки печатной платы, сборки макета, а разработка и отладка собственного программного обеспечения упрощается за счет использования среды разработки Arduino IDE, широко

известной в сети и с большим количеством библиотек. Также возможны реализация дистанционного контроля по сети и мониторинг работы автоматов промывки, предназначенных для управления процессом промывки доильной аппаратуры. Для этого производится их модернизация - дополнительно вводится модуль для подключения к сети (например Wi-Fi модуль [6] (рисунок 1) или радиомодуль (модем) [9] технологии LPWAN [11]), разрабатывается специальное программное обеспечение, причем есть возможность реализовать большинство блоков этого устройства также на базе платформы Ardui№

— Исследование возможностей мониторинга и удаленного управления температурным режимом, климатом и теплопотребле-нием жилых зданий [12, 13]. В целях повышения энергосбережения (в жилых помещениях) или в технологических целях (например в теплицах) часто необходимо поддерживать требуемый температурный или климатический режим в помещении. Обычно в таких устройствах имеются индикация параметров (температуры, влажности) и интерфейс пользователя в виде небольшого графического либо алфавитно-цифрового дисплея и какой-то функциональной клавиатуры, ручки регулятора температуры или влажности. Также бывает необходимо дистанционно отслеживать параметры или управлять устройством дистанционно, например менять температурный режим, программу функционирования по дням недели.

Реализация такого собственного проекта с разработкой принципиальной схемы, разводкой печатной платы, сборкой, написанием под это устройство собственного программного обеспечения, его отладкой требует достаточно больших трудозатрат. Хорошим решением в такой ситуации может быть использование отладочной платы PIC WEB-EK [14] для контроллера PIC18F97J60. Контроллер PIC18F97J60 от компании Microchip Technology Inc., специализированный, со встроенным 10Base-T Ethernet-контроллером и интегрированным MAC и PHY. Физический уровень реализован в самом контроллере, т. е. развязывающий трансформатор подключается сразу на кон-

- в

M

Ethernet M el work Device f¥¥Ï¥l

■ • ■ # ■

llllliii

Рисунок 6. Типовая схема подключения PIC WEB-EK для контроллера PIC18F97J6

троллер. Фактически на одном только разъеме, кварцевом осцилляторе и микроконтроллере, а также при минимальной обвязке возможно реализовать, например, самодостаточный веб-сервер, пригодный для многих применений в области автоматизации. Отладочная плата PIC WEB-EK может быть использована для удаленного мониторинга и управления через сеть Ethernet, поставляемые с платой исходные файлы демонстрируют ее возможности: мониторинг и управление 8-ю цифровыми выходами, управление 2-мя выходами реле, снятие показаний термодатчика (рисунок 6).

Большие функциональные возможности в сочетании с относительно низкой ценой (PIC WEB-EK от китайского производителя) позволяют реализовать на этой плате разнообразные устройства, исключая или сводя к минимуму ее схемную доработку. Моди-

фикация устройства под требования конкретного применения может состоять только в перепрограммировании устройства, что легко осуществляется через имеющийся разъем внутрисхемного программирования ICSP с помощью практически любых программаторов или отладчиков Р1С-контрол-леров, например, внутрисхемный отладчик Р1СК1Т2 или ргскго.

— Автоматизация в пчеловодстве помогла бы решить сразу несколько проблем. Рассмотрим основные, относительно легко технически решаемые проблемы. Диагностика состояния пчелосемей по звукам, издаваемым пчелиным ульем. В летний период необходимо и возможно определить различные этапы в жизни улья: спокойное состояние, вентиляция, пение матки, выход роя, облет пчел и др. Особо важным является возможность распознать пение матки и выход

роя, т. к. в период роения велика вероятность потерь пчел, и пчеловоды в этот период вынуждены, не отлучаясь, постоянно визуально следить за пасекой. Кроме того, многие опытные пчеловоды проводят различные мероприятия для устранения роения (делают так называемые отводки и др.), что может быть довольно трудозатратно. В период зимовки также по звукам можно определить состояние пчелосемьи, например, определить ситуации недостатка корма, болезни пчел, нарушения температурного режима в зимовнике, повышенной влажности и др., требующие вмешательства пчеловода. Для мониторинга состояния пчелосемьи, кроме звуковых сигналов улья, также целесообразно снятие температуры в улье, т.к. повышенная температура при зимовке сигнализирует о беспокойстве пчел. Имеет значение влажность в улье — изменение влажности может быть тревожным сигналом. После проведенного анализа состояния проблемы мы предлагаем достаточно бюджетное решение с использованием платформы Arduino, с подключением Wi-Fi модуля ESP8266 [6], микрофонного модуля [15], Micro SD-карты [16] (необходимой для хранения сэмплов), датчика температуры. Для распознования предлагается использовать алгоритмы искусственных нейронных сетей (ИНС) — нейро-сетей (neuronet)) [17], причем предварительно провести разложение частотного спектра, для чего использовать алгоритмы быстрого преобразования Фурье (FFT), имеются, например, библиотеки 8-битного преобразования [18]. Таким образом, предлагаем реализовать мониторинг звуков пчелосемьи и температуры в улье. Предлагается периодически небольшими кусками делать выборки сигнала с микрофонного модуля, оцифровывать с помощью платы Arduino и только в случае обнаружения изменения состояния пчелосемьи (например зафиксировалось пение матки) включать Wi-Fi модуль. Это позволит свести к минимуму энергопотребление устройства, что особенно важно ввиду использования автономного питания. Поскольку требуются большие объемы ОЗУ для выборок (частота дискретизации для звукового сигнала 48 кГц, предлагается более

высокочастотные составляющие части спектра для упрощения не анализировать) и высокая скорость обработки, предлагается использовать Arduino Due [19] на базе 32-битного МК ARM Cortex-M3 86 МГц, 512K flash + 96K RAM (рисунок 7). Клоны Arduino Due от китайских производителей могут стоить относительно недорого — от 15 USD.

Рисунок 7. Arduino Due на базе 32-битного МК ARM Cortex-M3

— Предлагается также автоматизация тепличного хозяйства, мониторинг и удаленное управление устройствами автоматизации малых тепличных фермерских хозяйств с помощью современных сетевых электронных технологий.

Обычно устройства автоматизации в теплицах выполняют следующие функции:

— мониторинг климатических параметров теплицы, т. е. оперативное получение всей необходимой информации о климатических параметрах теплицы: температура и влажность воздуха, температура и увлажненность почвы, освещенность теплицы;

— реализация возможности управления теплицей: полив, обогрев, вентиляция растений, регулирование освещенности растений.

Функция мониторинга по сети необходима для того, чтобы убедиться, что все климатические параметры теплицы в норме, проверить, есть ли вода в системе водоснабжения, не выключалось ли электричество (необходимо продумать переход на резервное питание от аккумулятора или источника бесперебойного питания) и т. п., возможно удаленное управление по сети.

Предлагается автоматизация малых птицеводческих фермерских хозяйств с помощью современных сетевых электронных технологий. Исследование возможностей монито-

ринга и удаленного управления устройствами автоматизации малых птицеводческих фермерских хозяйств с помощью современных сетевых электронных технологий.

Обычно устройства автоматизации малых птицеводческих фермерских хозяйств выполняют следующие функции: измерение и поддержание климатических параметров в помещении: температуры и влажности воздуха, а также уровня содержания паров аммиака. Для регулирования и контроля этих параметров используется обычно регуляция скорости вращения двигателя вытяжной вентиляции и, возможно еще, коммутация электронагревателей. Функция мониторинга по сети необходима для того, чтобы убедиться, что все климатические параметры помещения в норме, не выключалось ли электричество, а также возможно удаленное управление параметрами климата по сети.

3. Ожидаемые результаты исследований и разработок:

— проверка реализуемости идеи контроля качества молочной продукции с использованием сетевых технологий;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

— апробирование энерго- и теплосберегающих технологий, использующих сеть Интернет;

— экспериментальная проверка возможности удаленной диагностики состояния пчелосемей по звукам, издаваемым пчелиным ульем;

— апробирование современных сетевых электронных технологий для автоматизации малых тепличных фермерских

Список литературы

1. Ураксеев М.А., Важдаев К.В. Акусто-оптические датчики физических величин. Уфа: Уфимск. гос. акад. эконом. и сервиса, 2008. 111 с.

2. Важдаев К.В., Губайдуллин А.Г. Волоконно-оптические датчики на акустооп-тическом эффекте // Приборы и системы управления, контроль, диагностика. 2011. № 2. С. 36-40.

3. Важдаев К.В. Акустооптические устройства и их применение в приборах и информационно-измерительных системах // Нефтегазовое дело. 2012. Т. 10. № 1. С. 148-151.

хозяйств и малых птицеводческих фермерских хозяйств.

Выводы

Предлагаются потенциальные возможности использования результатов исследования при решении прикладных задач в регионе:

— реализация проекта повысит конкурентоспособность агропромышленного производства в Республике Башкортостан и будет способствовать продвижению в других регионах РФ республиканских брендов продуктов питания на основе сельскохозяйственного сырья, производимого в республике;

— появится возможность контроля качества молочной продукции с использованием сетевых технологий;

— повышение энерго- и теплосбереже-ния за счет оптимизации отопления муниципальных образовательных учреждений: школ, вузов, детских садов;

— повышение продуктивности пчеловодных хозяйств в республике;

— развитие малых тепличных фермерских хозяйств и малых птицеводческих фермерских хозяйств в республике;

— потенциальная возможность развития студенческих инициатив через инновационные проекты в области интернета вещей в агросекторе на базе существующих или вновь созданных технопарков и бизнес-инкубаторов в рамках совместных проектов ведущих вузов республики. Предполагается активное привлечение студентов в исследования при реализации проекта.

4. Интернет_вещей [Электронный ресурс]. Режим доступа: https: //ru.wikipedia. org/ wiki/ Интернет_вещей.

5. Сельскому хозяйству необходим интернет вещей [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.vedomosti.ru/ business/articles/2016/12/14/669472-selskomu-hozyaistvu-internet-veschei.

6. ESP8266 Module WIFI for Arduino [Online]. Available at: http://www.ebay.com/ itm/ESP8266-Receive-AP-STA-Hot-Wireless-Send-Transceiver-Module-WIFI-For-Ardui№

7. Arduino IDE для ESP8266: краткий обзор реализованных в настоящее время

функций [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://esp8266.ru/arduino-ide-esp 8266/#func.

8. Platform with iOs and Android apps to control Arduino, ESP8266, Raspberry Pi and similar microcontroller boards over the Internet [Electronic Resource]. Available at: https:// github.com/blynkkk/blynk-server.

9. LPWAN [Electronic Resource]. Available at: https://ru.wikipedia.org/wiki/LPWAN.

10. Важдаев К.В., Абдрахманов В.Х., Салихов Р.Б. Интеллектуальная система жилых зон на основе информационно-измерительных систем управления // Электротехнические и информационные комплексы и системы 2016. № 2, Т. 12. С. 70-75.

11. LPWAN-технология «СТРИЖ» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://strij.tech/tehnologiya-strizh.

12. Salikhov R.B., Abdrakhmanov V.Kh., Vazhdaev K.V. System of Monitoring and Remote Control of Temperature Conditions, Climate and Heat Consumption // Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE -2016): XIII International scientific-technical conference, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia, October 3-6, 2016. 2016. Vol. 1. Part 3. P. 171-174.

13. Абдрахманов В.Х., Важдаев К.В., Салихов Р.Б. Информационно-измерительная система дистанционного контроля параметров микроклимата // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2016. № 3, Т. 12. С. 91-99.

14. PIC Ethernet Development Board PIC-WEB-EK [Electronic Resource]. Available at: http://www. logifind.com/pic-dspic-pic32-pic24/ development-boards/pic-ethernet-development-board-pic-web-ek-for-pic18f97j60-952.html.

15. Microphone Sensor AVR PIC High Sensitivity Sound Detection Module for Arduino [Electronic Resource]. Available at: http://www. ebay.com/itm/201414878181.

16. Micro SD Storage Board [Electronic Resource]. Available at: http://www.ebay.com/ itm/Micro-SD-Storage-Board-Mciro-SD-TF-Card-Memory-Shield-Module-SPI-For-Arduino-UR.

17. Искусственные нейронные сети [Электронный ресурс]. Режим доступа: http:// robocraft.ru/blog/algorithm/558.html.

18. Modified 8bit FFT [Electronic Resource]. Available at: http://forum.ardui№cc/ index.php?topic = 38153.msg 282965# msg 282965.

19. Arduino Due. [Electronic Resource]. Available at: https://www.ardui№cc/en/Main/ ArduinoBoardDue.

References

1. Urakseev M.A., Vazhdaev K.V. Akustoopticheskie datchiki fizicheskih velichin. Ufa: Ufimsk. gos. akad. jekonom. i servisa, 2008. 111 s.

2. Vazhdaev K.V., Gubajdullin A.G. Volokonno-opticheskie datchiki na akusto-opticheskom jeffekte // Pribory i sistemy upravlenija, kontrol', diagnostika. 2011. № 2. S. 36-40.

3. Vazhdaev K.V. Akustoopticheskie ustrojstva i ih primenenie v priborah i informa-cionno-izmeritel'nyh sistemah // Neftegazovoe delo. 2012. T. 10. № 1. S. 148-151.

4. Internet_veshhej [Electronic Resource]. Available at: https: //ru.wikipedia.org/wiki/ Internet_veshhej.

5. Sel'skomu hozjajstvu neobhodim internet veshhej [Electronic Resource]. Available at: https://www.vedomosti.ru/business/ articles/2016/12/14/669472-selskomu-hozyaist-vu-internet-veschei.

6. ESP8266 Module WIFI for Arduino [Electronic Resource]. Available at: http://www. ebay.com/itm/ESP8266-Receive-AP-STA-Hot-Wireless-Send-Transceiver-Module-WIFI-For-Ardui№

7. Arduino IDE dlja ESP8266: kratkij obzor realizovannyh v nastojashhee vremja funkcij [Electronic Resource]. Available at: https://esp8266.ru/arduino-ide-esp8266/#func.

8. Platform with iOs and Android apps to control Arduino, ESP8266, Raspberry Pi and similar microcontroller boards over the Internet [Electronic Resource]. Available at: https:// github.com/blynkkk/blynk-server.

9. LPWAN [Electronic Resource]. Available at: https://ru.wikipedia.org/wiki/LPWAN.

10. Vazhdaev K.V., Abdrahmanov V.H., Salihov R.B. Intellektual'naja sistema zhilyh zon na osnove informacionno-izmeritel'nyh sistem upravlenija // Jelektrotehnicheskie i informa-

cionnye kompleksy i sistemy. 2016. № 2. T. 12. S. 70-75.

11. LPWAN-tehnologija «STRIZh» [Electronic Resource]. Available at: https://strij. tech/tehnologiya-strizh.

12. Salikhov R.B., Abdrakhmanov V.Kh., Vazhdaev K.V. System of Monitoring and Remote Control of Temperature Conditions, Climate and Heat Consumption // Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (APEIE - 2016): XIII International scientific-technical conference, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia, October 3-6, 2016. 2016. Vol. 1. Part 3. P. 171-174.

13. Abdrahmanov V.H., Vazhdaev K.V., Salihov R.B. Informacionno-izmeritel'naja sistema distancionnogo kontrolja parametrov mikroklimata // Jelektrotehnicheskie i informa-cionnye kompleksy i sistemy. 2016. № 3, T. 12. S. 91-99.

14. PIC Ethernet Development Board PIC-WEB-EK [Electronic Resource]. Available at:

http://www.logifind.com/pic-dspic-pic32-pic24/ development-boards/pic-ethernet-development-board-pic-web-ek-for-pic18f97j60-952.html.

15. Microphone Sensor AVR PIC High Sensitivity Sound Detection Module For Arduino [Electronic Resource]. Available at: http://www.ebay. com/itm/201414878181.

16. Micro SD Storage Board [Electronic Resource]. Available at: http://www.ebay.com/ itm/Micro-SD-Storage-Board-Mciro-SD-TF-Card-Memory-Shield-Module-SPI-For-Arduino-UR.

17. Iskusstvennye nejronnye seti [Electronic Resource]. Available at: http://robocraft.ru/blog/ algorithm/558.html.

18. Modified 8bit FFT [Electronic Resource]. Available at: http://forum.ardui№cc/ index.php?topic = 3 81 53.msg282965 #msg282965.

19. Arduino Due [Electronic Resource]. Available at: https://www.ardui№cc/en/Main/ ArduinoBoardDue.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.