Συστήματα Διαδικτύου των Πραγμάτων με εφαρμογή στη Γεωργία Ακριβείας

Abstract

Στη σημερινή κοινωνία, ο χώρος της τεχνολογίας εξελίσσεται συνεχώς καθώς αυξάνονται οι απαιτήσεις της καθημερινότητας των ανθρώπων. Σημαντικό ρόλο παίζει το Internet of Things (Διαδίκτυο των Πραγμάτων, IoT) συμβάλλοντας δραστικά στον τρόπο ζωής των ανθρώπων σε πολλούς τομείς, όπως είναι η έξυπνη γεωργία. Ωστόσο, παρά τις τεχνολογικές εξελίξεις στο χώρο αυτό, οι μετεωρολογικές μεταβλητές είναι αυτές που καθορίζουν τις αλλαγές στις καλλιέργειες μιας και τα καιρικά φαινόμενα μερικές φορές είναι ακραία. Αυτό, λοιπόν, περιγράφεται με τον όρο αγρομετεωρολογία, δηλαδή τη σύνδεση της γεωργίας με την μετεωρολογία, και πως μεταβλητές όπως θερμοκρασία και υγρασία επιδρούν στην γεωργική καλλιέργεια. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι να βοηθήσει τον χρήστη, είτε ως αγρότη είτε ως απλό ερευνητή, με τη συλλογή καιρικών προγνώσεων και πραγματικών τιμών, ελέγχοντας πρώτα την ακεραιότητα των δεδομένων αυτών. Στη συνέχεια, με την βοήθεια του μέσου τετραγωνικού σφάλματος (RMSE) συγκρίνονται τα δεδομένα, τα οποία έχουν ληφθεί αυτοματοποιημένα με έναν αναλυτή βασισμένο σε PHP5 και τοποθετούνται σε μία SQL βάση δεδομένων. Στο σύστημα αυτό, χρησιμοποιείται και η καταγραφή πραγματικών μετρήσεων, υγρασίας και θερμοκρασίας, με τη συμβολή του μικροελεγκτή Sodaq ExpLoRer και την πλατφόρμα του TheThingsNetwork. Τέλος, το λογισμικό CROPWAT, βοηθά στον υπολογισμό διάφορων μεταβλητών, με βάση τις μετεωρολογικές συνθήκες, και εξάγει μηνιαία δεδομένα όπως η εξατμισοδιαπνοή. Έτσι, με διάφορα στοιχεία τόσο από τις μετρήσεις, τις προγνώσεις αλλά και τη βοήθεια του διαδικτύου, εξάγονται οι υδατικές ανάγκες μίας καλλιέργειας και συγκεκριμένα του σόργου. Η συγκεκριμένη καλλιέργεια έχει δει την ζήτησή της να αυξάνεται δραματικά τα τελευταία χρόνια, έχοντας πολύ καλή προσαρμοστικότητα και ανθεκτικότητα σε εδαφικές και κλιματικές συνθήκες και για τον λόγο αυτό συμπεριλαμβάνεται στην έρευνα.

In today's society, technology is constantly evolving as the demands of people's daily lives increase. The Internet of Things (IoT) plays an important role in making a significant contribution to people's lifestyles in many areas, such as smart farming. However, despite the technological developments in this area, the meteorological variables are the ones that determine the changes in the crops and fields since the weather conditions are sometimes extreme. This is described by the term agrometeorology and is the connection between agriculture and meteorology, and how variables such as temperature and humidity affect agricultural cultivation. The aim of this dissertation is to assist the user, whether a farmer or a researcher, in collecting weather forecasts and actual values, by first checking the integrity of these datasets. Then, with the help of the root-mean square error (RMSE) as a measure the data that have been obtained automatically with a PHP5-based parser, and stored into an SQL database. This system also records actual measurements, humidity and temperature, using the Sodaq ExpLoRer microcontroller and the TheThingsNetwork platform. Finally, CROPWAT software helps calculate various values, based on meteorological conditions, and extracts monthly data such as evapotranspiration. Thus, with various data from both the measurements, the forecasts and the help of the internet, the water requirements of a crop and specifically of sorghum are determined. This crop has seen its demand increase dramatically in recent years, having high adaptability and resistance to soil and climatic conditions and is therefore included in the research.