КІБЕРФІЗИЧНА СИСТЕМА МОНІТОРИНГУ ҐРУНТІВ

Анотація

У статті обґрунтовано вибір апаратних і комунікаційних компонентів для кіберфізичної системи моніторингу ґрунту. Для нижнього рівня обрано комплекс датчиків: Decagon 5TE для одночасного вимірювання вологості, температури та електропровідності; Bluelab Soil pH Pen для кислотності; ECOFUEL Soil Nutrient Sensor для поживних речовин (N-P-K); та Eijkelkamp Soil Moisture Sensor для додаткового визначення щільності ґрунту. На середньому рівні обрано мікроконтролер ESP32 завдяки його високій обчислювальній потужності, енергоефективності та низькій вартості, що є оптимальним для автономної роботи. Як стандарт зв'язку обрано Wi-Fi, який забезпечує високу швидкість, гнучкість, масштабованість, надійний захист даних і низьку затримку, ідеально задовольняючи потреби системи в реальному часі.

Розроблено архітектуру кіберфізичної системи моніторингу ґрунтів, що є комплексною технологічною платформою, яка поєднує фізичні датчики, програмне забезпечення, мережеві засоби зв’язку та аналітичні алгоритми для збору, обробки та аналізу даних про стан ґрунту в реальному часі. Система складається з трьох рівнів: нижнього (датчики, що вимірюють фізико-хімічні параметри, такі як вологість, температура, pH, склад поживних речовин, щільність тощо), середнього (контролери, які здійснюють збір і передачу даних) та верхнього (аналітичне програмне забезпечення для обробки інформації, її візуалізації та надання рекомендацій). Основною метою цієї системи є забезпечення точного моніторингу характеристик ґрунту з метою поліпшення аграрного планування, ефективного використання ресурсів і підвищення продуктивності сільськогосподарських земель. Завдяки здатності оперативно виявляти зміни в стані ґрунту, фермери можуть приймати обґрунтовані рішення щодо поливу, удобрення, сівозміни та інших агротехнічних заходів. В умовах змін клімату та зростаючих вимог до продовольчої безпеки впровадження таких систем є критично важливим для сталого розвитку аграрного сектору