Σχεδιασμός και ανάπτυξη εφαρμογής διαχείρισης συστήματος Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT) για την έξυπνη κτηνοτροφία

Abstract

Τα τελευταία χρόνια παρατηρείται η διαρκής εξάπλωση των εφαρμογών του Διαδικτύου των Πραγμάτων (Internet of Things - IoT) σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας και καθημερινότητας. Ένα από τα πιο σημαντικά πεδία εφαρμογών IoT αφορά τον πρωτογενή τομέα και πιο συγκεκριμένα τη βελτίωση και ενίσχυση της αγροκτηνοτροφικής παραγωγής με καινοτόμες εφαρμογές έξυπνης γεωργίας και κτηνοτροφίας. Μια από αυτές τις εφαρμογές αφορά τη διαρκή παρακολούθηση του ζωικού κεφαλαίου (βοοειδή, αμνοερίφια, χοίροι, πουλερικά, κ.ά.) που εκτρέφονται, τόσο για την παραγωγή κρέατος, όσο και για την παραγωγή γαλακτοκομικών προϊόντων, αυγών, κλπ., προκειμένου να καλύψουν την ολοένα και αυξανόμενη ζήτηση παγκοσμίως, επακόλουθο του εκθετικού ρυθμού αύξησης του πληθυσμού της γης. Η σύγχρονη τεχνολογία συμβάλλει αποτελεσματικά στην ανάπτυξη της παραγωγής, βοηθώντας τους κτηνοτρόφους να βελτιώσουν την ποιότητα εκτροφής και διαβίωσης του ζωικού κεφαλαίου τους και κατά συνέπεια και των παραγόμενων προϊόντων τους, με συστηματική παρακολούθηση (δια ζώσης, αλλά και εξ’ αποστάσεως) της ευρωστίας και υγείας των ζώων, καθώς και του περιβάλλοντος διαβίωσής τους. Σκοπός της πτυχιακής εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας εφαρμογής έξυπνης κτηνοτροφίας, βασισμένης στην αρχιτεκτονική του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT), για τη διαρκή παρακολούθηση οικόσιτων ζώων και των συνθηκών του περιβάλλοντος στο οποίο διαβιούν. Το σύστημα αποτελείται από μια ειδικά σχεδιασμένη πλακέτα πολλαπλών αισθητήρων που φέρει το ζώο, η οποία καταγράφει, αποθηκεύει και μεταδίδει δεδομένα που αφορούν ορισμένα βασικά χαρακτηριστικά της υγείας του ζώου (θερμοκρασία, καρδιακοί παλμοί), του περιβάλλοντος διαβίωσής του (θερμοκρασία, υγρασία), αλλά και του εντοπισμού θέσης του (μέσω GPS). Αυτά τα δεδομένα αποστέλλονται σε απομακρυσμένο διακομιστή μέσω τεχνολογίας WiFi και δικτυακής υποδομής, υφίστανται ανάλυση, έλεγχο κι επεξεργασία και αποθηκεύονται σε βάση δεδομένων. Για τη διεπαφή του χρήστη με το σύστημα IoT, αναπτύχθηκε διαδικτυακή εφαρμογή Web, παρέχοντας έναν πίνακα ελέγχου των λειτουργιών του συστήματος για την εμφάνιση των δεδομένων παρακολούθησης του ζωϊκού κεφαλαίου, με χρηστικό και εύληπτο τρόπο. In recent years, the Internet of Things (IoT) applications have been constantly spreading in all areas of human activity and daily life. One of the most important fields of IoT applications concerns the primary sector and more specifically the improvement and boost of the production of agricultural livestock with innovative applications of smart agriculture and animal husbandry. One of these applications concerns the continuous monitoring of livestock (cattle, lambs, pigs, poultry, etc.) raised, both to produce meat, dairy products, eggs, etc., in order to meet the growing demand worldwide, as a result of the exponential growth rate of the earth's population. Modern technology effectively contributes to the development of production, helping breeders to improve the quality of their livestock and living and consequently their products, with systematic monitoring (in person, but also remotely) of strength and health. animals and their habitat. The aim of the dissertation is to develop an intelligent livestock application, based on the Internet of Things (IoT) architecture, for the continuous monitoring of domestic animals and the conditions of the environment in which they live. The system consists of a specially designed multi-sensor board carried by the animal, which records, stores and transmits data related to some basic characteristics of the animal's health (temperature, heart rate), its living environment (temperature, humidity), but and its location (via GPS). This data is sent to a remote server via WiFi technology and network infrastructure, is analyzed, controlled and processed and stored in a database. For the user interface with the IoT system, a Web application was developed, providing a control panel of the system functions for displaying livestock monitoring data in a useful and understandable way.