Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра автоматизированных систем управления (АСУ)
Умная теплица
Отчёт по работе за семестр
По дисциплине
«Учебно-исследовательская работа»
Выполнил: студент гр. 439-4
_____________ Марунько А.Е.
«___»___________ 2021 г.
Выполнил: студент гр. 439-4
_______________ Фомин М.А.
«___»___________ 2021 г.
Выполнил: студент гр. 439-3
_______________ Ани Д.Ю.
«___»___________ 2021 г.
Проверил: Доктор технических наук
______________ Катаев М. Ю.
«___»___________ 2021 г.
Проверил: Кандидат физико-математических наук
______________ Родионов Н. Е.
«___»___________ 2021 г.
Содержание
1. Название программной системы. Состав участников проекта. 3
2. Объект, предмет, цель и задачи проекта 3
3. Актуальность проекта. Обоснование проекта. 3
4. Возможная бизнес-цель системы. Кто является потребителем. Роли разрабатываемой программной системы. Перечень актёров. 4
5. Функциональные и нефункциональные требования к системе 4
6. Перечень сценариев (вариантов использования) 5
7. Диаграммы сценариев работы программы 6
8. Обзор программ аналогов 6
9. Описание деятельности выбранного сценария 7
10. Диаграмма деятельности для выбранного сценария 8
11. Планируемая программная реализация проекта 9
Название программной системы. Состав участников проекта.
Название программной системы: «Умная теплица: Автоматизация управления температурным режимом и уровнем влажности в теплице»
Состав группы:
Фомин Михаил 439-4 гр. Марунько Александр 439-4 гр. Ани Данил 439-3 гр.
Объект, предмет, цель и задачи проекта
Объект изучения: Автоматизированные системы.
Предмет изучения: Автоматизированные системы теплицы.
Цель: Написание программного обеспечения для автоматизированный теплицы, позволяющее поддерживать необходимый микроклимат.
Задачи:
Исследование предметной области;
Разработка общего перечня требований к системе мониторинга;
Рассмотрение образцов подсистем автоматизированных теплиц;
Разработка структурных схем;
Реализация аппаратно-программных модулей системы;
Тестирование.
Актуальность проекта. Обоснование проекта.
Автоматизация окружающих нас вещей – это важно, ведь она позволяет оптимизировать процесс и сохранить время человека.
Мобильный контроль над всей системой «Умной теплицы» позволит пользователю, даже находясь вдали от теплицы, наблюдать за всеми процессами, жизненно необходимыми для поддержания микроклимата заданной культуры.
Возможная бизнес-цель системы. Кто является потребителем. Роли разрабатываемой программной системы. Перечень актёров.
Бизнес-цель:
(Что?) Обеспечить автоматическое настраиваемое с мобильного приложения управление теплицей: регулирование температуры воздуха, полив и проветривание.
(Как?) Создав автоматическую систему управления теплицей.
(Зачем?) Освободив, тем самым, владельцев теплиц от рутинной работы в теплице и обеспечив беспрерывный (в том числе и ночью) уход за тепличными культурами.
Потребитель:
Агропромышленные компании;
Физические лица, занимающиеся сельскохозяйственной деятельностью на своём участке.
Актёры:
Работник компании \ предприятия;
Физическое лицо, заинтересованное в автоматизации своей теплицы.
Функциональные и нефункциональные требования к системе
Функциональные требования:
Система должна регистрировать\авторизовать пользователя с помощью приложения на своём смартфоне
Система должна предоставить пользователю возможность наблюдения через приложение на его смартфоне за текущими показателями в теплице:
Наблюдение за текущей температурой в теплице
Наблюдение за текущей влажностью в теплице
Система должна предоставить пользователю возможность настройки через приложение на своём смартфоне необходимую ему среду в теплице:
Настройка необходимой температуры в теплице
Настройка необходимой влажности в теплице
Настройка полива в теплице
Нефункциональные требования:
Мобильное приложение должно быть реализовано на OC Android
Система должна ограничивать свои возможности, чтобы не вызывать экстренные ситуации и избегать опасные для здоровья людей происшествия
Программисту будет представлен перечень необходимых параметров в виде минимальных, максимальных и нормальных температур, уровней влажности почвы и воздуха для ограничения возможностей системы и для упрощения настроек пользователя.
Перечень сценариев (вариантов использования)
Мониторинг температуры внутри теплицы
Мониторинг влажности внутри теплицы
Управление температурой внутри теплицы
Управление влажностью внутри теплицы
Управление поливом внутри теплицы
Диаграммы сценариев работы программы
Рисунок 1. Диаграмма сценариев.
Обзор программ аналогов
Система автоматизации теплицы «УМНИЦА». Автоматика теплицы «УМНИЦА» предназначена для комплексного управления исполнительными устройствами, регулирования, поддержания заданного микроклимата и условий выращивания культурных растений. По сравнению с нашей системой, данная не имеет программного обеспечения в виде мобильного приложения, не имеет средств для сбора статистики с других устройств, т.к. не имеет постоянного выхода в Интернет. [1 - Контроллер для теплиц [Электронный ресурс] https://umnica.pro (дата обращения: 11.06.2021)
Система автоматизации smart standard «УМНАЯ ТЕПЛИЦА». Это система автоматизации, предназначенная создавать оптимальную среду для Ваших растений в теплице, с помощью мобильного приложения и автоматической системы полива. Данная система не исполняет всех тех функций, которые исполняет наша. Конкретно говоря: управление температурой, управление режимом проветривания и управление освещением. [2 – Система автоматизации SMART STANDARD “УМНАЯ ТЕПЛИЦА” [Электронный курс] https://greenhouseshop.ru/tovar/sistema-avtomatizatsii-smart-standard-umnaya-teplitsa-2/#:~:text=Smart%20standard%2C%20«умная%20теплица%20»,фито%20—%20светильников%20по%20расписанию (11.06.2021)]
Набор автоматизации теплицы «Опытный фермер». Данная система предоставляет пользователю следующие функции: автоматическое проветривание, автополив (несколько вариантов), управление с помощью микроконтроллера и приложения. Данная система рассчитана для масштабных крупных хозяйств и не предоставляет следующих функций: автоматическое управление температурным режимом, регулировку светового дня в теплице. Наша система предоставляет все эти функции и является универсальной в плане масштабов и размеров теплицы. [3 – Автоматизация теплицы – Статья от 04. 05.2018 [Электронный курс] https://agrogenez.ru/2018/05/04/avtomatizatsiya-teplitsy/ (11.06.2021)]
Описание деятельности выбранного сценария
Название прецедента: Задание температуры
Действующее лицо: Пользователь
Цель: Установить необходимый для нормального роста культуры температурный режим.
Главная последовательность: Пользователь открывает приложение и заходит во вкладку «Настойки». Там в окне «Температура» он указывает температуру от 20 до 30 градусов. Указанная температура передаётся на микроконтроллер, запоминается и поддерживается на протяжении указанного заранее времени.
Альтернативная последовательность 1: Пользователь открывает приложение и заходит во вкладку «Настойки». Там в окне «Культура» он выбирает необходимую ему культуру. Например, «Огурцы». Заранее настроенный температурный режим для этой культуры передаётся на микроконтроллер, запоминается и поддерживается на протяжении указанного заранее времени.
Альтернативная последовательность 2: Пользователь открывает приложение и заходит во вкладку «Настойки». Там в окне «Температура» он по ошибке указывает недопустимую для растений температуру. Приложение предупреждает пользователя об ошибке и просит повторить ввод данных.
Диаграмма деятельности для выбранного сценария
Планируемая программная реализация проекта
Программирование датчиков и плат Arduino:
IDE - Arduino
Язык программирования – Arduino (основан на C/C++)
Программирование мобильного приложения:
IDE - Android Studio
Язык программирования – Kotlin
Min Android SDK - 22
Использование Firebase (в частности крашлитика, cloud messaging, authentication, config и облако для хранения)
Для git будет использован такой ресурс как gitlab
Для работы с REST API и JSON выбрана библиотека retrofit2
Разработка макетов реализовывается в Figma
Для авторизации в нашем проекте решено использовать bearer токены
Томск 2021