Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра комплексной информационной безопасности электронно-вычислительных систем (КИБЭВС)

АРХИТЕКТУРА ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ

Отчет по лабораторной работе №1

по дисциплине «Безопасность интернета вещей и сенсорных систем»

Вариант №10

		Студент гр.
		____________
		Руководитель
		Ст. преподаватель каф. КИБЭВС
		Калинин Е.О.
		____________

Введение

Цель работы: сформировать у студентов практические навыки проектирования архитектуры систем Интернета вещей (IoT), включая обоснованный выбор протоколов связи, технологий и компонентов. Обеспечить комплексное понимание архитектуры IoT, включая её компоненты и протоколы взаимодействия; сформировать навыки разработки технического задания, схем (структурной, функциональной, БД и т. д.) и необходимой документации для IoT-системы на примере конкретного сценария применения.

Задание выполняется согласно варианту №10: «Умная теплица» с автоматическим контролем температуры, влажности, полива и освещения на основе данных с датчиков и прогноза погоды.

1 Сценарий применения

Для варианта №10: «Умная теплица» с автоматическим контролем температуры, влажности, полива и освещения на основе данных с датчиков и прогноза погоды выбрана основная идея – обеспечить стабильные условия выращивания растений, уменьшить ручной труд и сократить расход воды и электроэнергии за счёт автоматизации и аналитики.

Типовые объекты управления и мониторинга:

• микроклимат внутри теплицы: температура воздуха, влажность воздуха, влажность почвы, освещённость;

• исполнительные механизмы: система полива (насосы и клапаны), вентиляция (форточки, вентиляторы), система обогрева, система искусственного освещения;

• внешние данные: прогноз погоды (температура, вероятность осадков, облачность), время суток.

2 Техническое задание

2.1 Назначение и цели системы

Система «Умная теплица» предназначена для автоматического контроля микроклимата и систем жизнеобеспечения теплицы, а также для удалённого мониторинга и управления с помощью веб‑ или мобильного приложения.

Цель – обеспечить оптимальные условия роста растений, снизить затраты ресурсов (воды, электроэнергии), минимизировать влияние человеческого фактора и повысить урожайность.

2.2 Стейкхолдеры

Основные заинтересованные стороны:

• Владелец/агроном – задаёт параметры выращивания культур, контролирует состояние теплицы, получает отчёты и уведомления.

• Оператор/обслуживающий персонал – следит за исправностью оборудования, выполняет регламентные работы, реагирует на аварийные уведомления.

• Администратор системы – отвечает за конфигурирование системы, управление пользователями и правами доступа, резервное копирование и обновления.

• Интегратор/разработчик – развивает систему, добавляет новые сценарии, интегрирует её с внешними сервисами и учетными системами.

2.3 Функциональные требования

Система должна обеспечивать следующие ключевые функции:

• Сбор данных – непрерывный или периодический сбор показаний датчиков температуры воздуха, влажности воздуха, влажности почвы, уровня освещённости внутри теплицы; o получение внешних метеоданных (температура, осадки, облачность) от стороннего погодного сервиса по API.

• Управление оборудованием – автоматическое включение / отключение системы полива по пороговым значениям влажности почвы и с учётом прогноза осадков; автоматическое управление отоплением и вентиляцией для поддержания заданного диапазона температуры и влажности воздуха; автоматическое включение/выключение и регулировка яркости искусственного освещения с учётом естественной освещённости и фазы роста растения.

• Конфигурирование и сценарии: задание пользователем профилей выращивания для разных культур (допустимые диапазоны параметров, режимы полива и освещения); настройка расписаний (например, ночное снижение температуры, дневной интенсивный полив, разные режимы по сезонам).

• Мониторинг и визуализация: отображение текущих значений параметров и состояния оборудования в реальном времени в веб‑интерфейсе; построение графиков изменения параметров за выбранный период, экспорт в таблицу.

• Уведомления и аварийные ситуации: формирование и отправка уведомлений при выходе параметров за допустимые пределы или при отказе датчика/узла; регистрация аварийных событий в журнале, отображение их в интерфейсе оператора.