Details

Данная работа посвящена проектированию и реализации системы управления и мониторинга умным ульем с использованием протокола MQTT для обеспечения связи между устройствами. В ходе работы были проведены анализы и сравнение существующих систем умных ульев и при разработке были учтены их недостатки.  Цели, которые были поставлены при планировании проекта: Создание автоматизированной системы для мониторинга и управления параметрами улья, повышение эффективности пчеловодства. Задачи, которые решались в ходе выполнения работы: 1) Анализ существующих решений умных ульев. 2) Проектирование системы управления и мониторинга. 3) Создание MQTT сервера для организации взаимодействия устройств. 4) Интеграция компонентов системы для обеспечения их совместной работы. 5) Тестирование разработанной системы на надежность и эффективность. Система применима в промышленном пчеловодстве для автоматизации мониторинга и управления ульями, а также в научных исследованиях.  Результатом работы стала разработанная и собранная система умного улья, включающая весь заявленный функционал. Настроен MQTT брокер для связи устройств. Проведенное тестирование показало высокую надежность и эффективность работы системы. Данную систему в будущем можно масштабировать и применить в коммерческом пчеловодстве, обеспечивая автоматизацию и оптимизацию процессов.

This work is dedicated to the design and implementation of a control and monitoring system for a smart hive using the MQTT protocol to facilitate communication between devices. During the project, analyses and comparisons of existing smart hive systems were conducted, taking into account their shortcomings during development. The objectives set during the planning phase included creating an automated system for monitoring and managing hive parameters, thereby increasing the efficiency of beekeeping. The tasks addressed in the course of this work were: 1) Analysis of existing solutions for smart hives. 2) Design of a control and monitoring system. 3) Development of an MQTT server to organize device interaction. 4) Integration of system components to ensure their coordinated operation. 5) Testing of the developed system for reliability and effectiveness. The system is applicable in industrial beekeeping for automating hive monitoring and management, as well as in scientific research. The result of this work is a developed and assembled smart hive system that includes all specified functionalities. An MQTT broker has been configured for device communication. Testing has demonstrated high reliability and efficiency of the system’s operation. In the future, this system can be scaled and applied in commercial beekeeping to automate and optimize processes.

• ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
  • 1.1. Актуальность разработки системы управления
  • и мониторинга умным ульем
  • 1.2. Анализ существующих решений умных ульев
    • 1.2.1. Анализ системы “Smart Beehive”
    • 1.2.2. Анализ системы “Bee Monitoring System Using IoT”
    • 1.2.3. Анализ системы “Smart Beehive Management System”
  • 1.3. Сравнительный анализ технологических решений
  • 1.4. Анализ протоколов связи
    • 1.4.1. Анализ протокола HTTP
    • 1.4.2. Анализ протокола CoAP
    • 1.4.3. Анализ протокола AMQP (Advanced Message Queuing Protocol)
    • 1.4.4. Анализ протокола MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
  • 1.5. Сравнительный анализ протоколов
  • 1.6. Анализ MQTT брокеров
    • 1.6.1. Анализ брокера Eclipse Mosquitto
    • 1.6.2. Анализ брокера HiveMQ
    • 1.6.3. Анализ брокера VerneMQ
  • 1.7. Сравнительный анализ брокеров
  • 1.8. Обзор проектного решения
• ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТА
  • 2.1. Проектирование механической части проекта
  • 2.2. Проектирование корпусов и креплений компонентов системы
  • 2.2.1. Возможности системы AutoCAD
  • 2.2.2. Разработанные конструктивные элементы
  • 2.2.3. Технология изготовления корпусов
  • 2.3. Проектирование управляющей части проекта
  • 2.3. Проектирование топологии проекта
• ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ И НАСТРОЙКА СИСТЕМЫ
  • 3.1. Сборка устройства и отладка физической модели
  • 3.2. Создание MQTT сервера
  • 3.3. Разработка программного обеспечения для контроллеров системы умного улья
  • 3.3.1. Разработка программы для контроллера умного улья
  • 3.3.2. Разработка программы для сетевого контроллера
  • 3.4. Тестирование работы системы
  • 3.5. Демонстрация работы системы
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• Приложение А
• Код контроллера умного улья
• Приложение Б
• Код связующего контроллера