БЕЗОПАСНОСТЬ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

БЕЗОПАСНОСТЬ
ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

English | Русский

Последний выпуск
№1(100) Январь - Март 2021

Разработка "Умной теплицы" на основе модели "растение–среда–ситуация–управление"

Выпуск № 3 (98) Июль - Сентябрь 2020
Авторы:

Гриф Михаил Геннадьевич,
Бельгибаев Бауржан Абдрахимович,
Умаров Амантур Амангельдыевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/2307-6879-2020-3-49-64
Аннотация

Теплица представляет собой агроэкологическую систему закрытого типа, в которой энергетические процессы строго детерминированы технологическим процессом выращивания растений с учетом влияния окружающей среды. Как известно, модели теплиц делятся на два типа: модели белого ящика и модели черного ящика. Известная модель системы «почва–растение–атмосфера» относится к первому типу, построенному на физических принципах термо-, гидро- и газовой динамики. Она состоит из нескольких сложных дифференциальных уравнений, в которых используются многочисленные коэффициенты и параметры, которые заранее известны. Такие модели громоздки и требуют больших вычислительных ресурсов и временных затрат. Предлагаемая модель системы «растение–среда–ситуация–управление» является практическим аналогом известной модели «почва–растение–атмосфера». Главным отличием настоящей модели является то, что она относится к модели типа черного ящика, являющейся аппроксимацией наблюдаемых процессов и позволяет описывать процессы на основе экспериментальных данных. На базе модели «растение–среда–ситуация–управление» разработана программно-техническая система «умная теплица», которая является человеко-машинной системой с рациональным разделением функции подготовки (ЭВМ) и функции принятия решений (человек). Она позволяет выполнять контроль и управление ростом растения в течение вегетационного периода с учетом влияния условий среды. Система внедрена и используется в теплице Казахского национального университета им. Аль-Фараби.


Ключевые слова: умная теплица, экспертная система, закон оптимума, человеко-машинная система, система «почва–растение–атмосфера», IoT-устройства, облачные технологии

Список литературы

1. Бельгибаев Б.А., Умаров А.А. Домашняя смарт-теплица: патент на полезную модель. – № 2019/1162.2. – 30.12.2019.



2. Гриф М.Г. Гибридная экспертная система проектирования человеко-машинных систем и принятия решений ИНТЕЛЛЕКТ-3: учебное пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2007. – 160 с.



3. Михалейнко И.М. Управление системами точного земледелия. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2005. – 234 с.



4. Михайленко И.М. Математическое моделирование роста растений на основе экспериментальных данных // Сельскохозяйственная биология. – 2007. – № 1. – С. 103–111.



5. Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур / Р.А. Полуэктов, Э.И. Смоляр, В.В. Терлеев, А.Г. Топаж. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2006. – 396 с.



6. Савосин С.И. Интеллектуальная система контроля влажности и температуры воздуха в теплице: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М., 2009. – 25 с.



7. Умная теплица: свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 7578 / Умаров А.А., Бельгибаев Б.А., Мансурова М.Е., Арипхан Ж.Н. – Зарег. 17.01.2020.



8. Klapwijk D. Kasklimaat: plantengroei en groeibeheersing onder glas. – Amsterdam: Agon Elsevier, 1971. – 126 p.



9. Akkac M.A.¸ Sokullu R. An IoT-based greenhouse monitoring system with Micaz motes // Procedia Computer Science. – 2017. – Vol. 113. – P. 603–608.



10. Syam R., Piarah W.H., Jaelani B. Controlling smart green house using fuzzy logic method // International Journal on Smart Material and Mechatronics. – 2015. – Vol. 2, N 2. – P. 116–120.



11. Revathi S., Sivakumaran N. Fuzzy based temperature control of greenhouse // IFAC-PapersOnLine. – 2016. – Vol. 49 (1). – P. 549–554.



12. Thornley J.H.M. Mathematical models in plant physiology. – London; New York: Academic press, 1976. – 318 p.



13. Ahmad U., Subrata D.M., Arif Ch. Speaking plant approach for automatic fertigation system in greenhouse // International Journal of Signal Processing, Image Processing and Pattern Recognition. – 2011. – Vol. 4, N 3.

Для цитирования:

Гриф М.Г., Бельгибаев Б.А., Умаров А.А. Разработка «Умной теплицы» на основе модели «растение–среда–ситуация–управление» // Сборник научных трудов НГТУ. – 2020. – № 3 (98). – С. 49–64. – DOI: 10.17212/2307-6879-2020-3-49-64.

For citation:

Grif M.G., Belgibaev B.A., Umarov A.A. Razrabotka “Umnoi teplitsy” na osnove modeli “rastenie–sreda–situatsiya–upravlenie” [Development of a “smart greenhouse” based on the model “plant–environment–situation–control”]. Sbornik nauchnykh trudov Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta = Transaction of scientific papers of the Novosibirsk state technical university, 2020, no. 3 (98), pp. 49–64. DOI: 10.17212/2307-6879-2020-3-49-64. (In Russian)

Просмотров: 48