Інтелектуальна система зрошення присадибної ділянки з незалежним джерелом водопостачання
Автор: Маковей Максим Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Магістерська кваліфікаційна робота присвячена розробці та дослідженню автоматизованої системи догляду за рослинами, яка здатна функціонувати автономно з використанням незалежного джерела водопостачання. У роботі здійснено комплексний підхід до вирішення проблеми ресурсоефективного зрошення: від аналізу глобальних викликів продовольчої безпеки до практичної реалізації апаратно-програмного комплексу. Світовий досвід показує, що інтеграція технологій «Інтернету речей» (IoT) в аграрний сектор є ключовим фактором сталого розвитку [1]. Акцент зроблено на створенні універсального пристрою, який інтегрує функції моніторингу вологості ґрунту, керування водними ресурсами та адаптації до кліматичних умов [2]. Окрім того, у роботі розглядаються аспекти енергонезалежності та економічної доцільності впровадження таких систем у приватних домогосподарствах та фермерських угіддях. У першому та другому розділах роботи обґрунтовано актуальність автоматизації агротехнічних процесів в умовах зростання чисельності населення та змін клімату. Проведено детальний порівняльний аналіз існуючих на ринку аналогів, зокрема систем компаній Aquarius, Aqua Planet, GARDENA та Rachio 3. Виявлено їхні переваги та недоліки, на основі чого сформульовано технічні вимоги до власної розробки. Визначено, що найбільш ефективним методом для автоматизації є краплинне зрошення, яке забезпечує адресну подачу води та мінімізацію втрат, що підтверджується сучасними дослідженнями ефективності інтелектуальних систем водопостачання [3]. У третьому та четвертому розділах описано процес проєктування системи: від розробки структурної схеми до вибору електронних компонентів та написання програмного коду. Детально розглянуто технічну реалізацію на базі мікроконтролера, обґрунтовано вибір давачів, виконавчих механізмів (насосів, клапанів) та алгоритмів керування. Запропонований підхід до використання бюджетних мікроконтролерів (Arduino) дозволяє створити економічно доступну систему з високою функціональністю [4]. Розроблено принципову електричну схему пристрою, яка передбачає можливість забору води з незалежних джерел (свердловина, резервуар) та автоматичне корегування режимів зрошування залежно від зовнішніх факторів. У п’ятому розділі проводиться моделювання розробленої системи в програмному середовищі Tinkercad. Це дозволило перевірити працездатність схемотехнічних рішень та відлагодити програмний код перед фізичним виготовленням прототипу. Результати моделювання підтвердили відповідність системи поставленим технічним завданням. Об’єктом дослідження є процес автоматизованого зрошення сільськогосподарських культур. Предметом дослідження є методи та апаратні засоби створення інтелектуальної системи зрошування з використанням мікроконтролерного керування та незалежних джерел води. Метою роботи є розробка та впровадження ефективної, автономної системи автоматичного зрошування, яка дозволяє оптимізувати витрати водних ресурсів, виключити людський фактор та підвищити врожайність на присадибних ділянках. Ключові слова: автоматичний полив, краплинне зрошення, мікроконтролер, Arduino, давачі вологості, Tinkercad, автономне водопостачання, розумна теплиця. Перелік використаних літературних джерел: 1. Kamienski, C., Soininen, J.-P., Taherkordi, M., Ferrara, R., Pahl, C., Katusic, D., & Canali, C. (2019). Smart water management platform: IoT-based precision irrigation for agriculture. Sensors, 19(2), 276. https://doi.org/10.3390/s19020276 2. Nawandar, N. K., & Satpute, V. R. (2019). IoT based low cost and intelligent module for smart irrigation system. Computers and Electronics in Agriculture, 162, 979–990. https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.05.027 3. Goap, A., Sharma, D., Shukla, A. K., & Krishna, C. R. (2018). An IoT based smart irrigation system using Soil Moisture and Weather Prediction. Journal of Management Information and Decision Sciences, 21(2), 1-13. 4. Benyezza, H., Bouhedda, M., & Rebouh, S. (2021). Zoning irrigation smart system based on fuzzy logic control and LoRaWAN technology. Journal of Cleaner Production, 324, 129255. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.129255