Методи та програмно-апаратні засоби контролю за вирощуванням рослин з урахуванням евапотранспірації

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена розробці прогностичної системи автоматизованого поливу з використанням гібридної моделі збору даних для розрахунку евапотранспірації. У роботі проведено аналіз існуючих методів управління іригацією, досліджено методологію FAO-56 та розглянуто недоліки реактивних систем зволоження ґрунту. На основі аналізу запропоновано підхід, що поєднує локальний моніторинг мікроклімату та зовнішні метеорологічні API для застосування точного методу Пенмана-Монтейта без використання високовартісних сенсорів. У роботі реалізовано програмно-апаратну систему, де серверний модуль на Node.js виконує розрахунок реальної потреби культури у воді ETc залежно від фази вегетації та керує контролером ESP32 через протокол MQTT. Розроблена архітектура має практичну можливість переходу від реактивного до прогностичного керування, що дозволяє уникнути водного стресу рослин. Результати роботи мають практичне значення для впровадження ресурсоощадних технологій у теплицях та малих господарствах.

The qualification thesis is dedicated to the development of a predictive automated irrigation system using a hybrid data collection model for evapotranspiration calculation. The work analyzes existing irrigation control methods, studies the FAO-56 methodology, and examines the limitations of reactive soil moisture systems. Based on the analysis, an approach is proposed that combines local microclimate monitoring with external meteorological APIs to apply the precise Penman-Monteith method without the need for expensive sensors. The work implements a hardware-software system in which a server module built on Node.js calculates the crop’s actual water demand depending on the vegetation phase and controls an ESP32 controller via the MQTT protocol. The developed architecture enables a practical transition from reactive to predictive control, helping to avoid plant water stress. The results have practical value for implementing resource-efficient technologies in greenhouses and small agricultural enterprises.