Проєкт інформаційної системи автоматизації процесу вирощування рослин

Abstract

Сучасні технології та інформаційні системи надають широкі можливості для автоматизації та оптимізації процесів у різних галузях життя, включаючи сільське господарство та культивування рослин. Розвиток сучасних інформаційних технологій дозволяє створювати нові інструменти та сервіси для покращення управління різними процесами, зокрема, для вирощування рослин. Робота присвячена створенню проєкту інформаційної системи автоматизації процесу вирощування рослин, яка забезпечує покращення догляду за рослинами на основі структурованої бази знань, рекомендаційних алгоритмів та можливості інтеграції з IoT-датчиками. Система орієнтована як на на початківців, так і на аматорів та професійних рослинників, фермерів, пропонуючи їм різні інструменти для моніторингу стану рослин, отримання персоналізованих рекомендацій, ведення власної “домашньої оранжереї”, аналізу змін у середовищі вирощування та ін. Актуальність розробки інформаційної системи автоматизації процесу вирощування рослин зумовлена численними факторами, серед яких зростання потреби в ефективному використанні природних ресурсів, підвищення якості продукції, розвиток сталого сільського господарства та швидкий розвиток технологій. Такі системи є необхідними для забезпечення сталого розвитку агросектора, підвищення ефективності вирощування та зниження негативного впливу на навколишнє середовище. Мета роботи полягає в розробці інформаційної системи автоматизації процесу вирощування рослин - “Вирощуй!”. Це дозволить створити додаток, що допоможе користувачам вирощувати рослини більш ефективно, економно та з меншими зусиллями, забезпечуючи оптимальні умови для їх росту та розвитку. Об’єктом дослідження є процес догляду та вирощування рослин. Предметом дослідження є методи і засоби розробки інформаційної системи автоматизації процесу вирощування рослин. Наукова новизна цього дослідження полягає у створенні проєкту інформаційної системи, яка поєднує автоматизований збір даних про стан рослин та умови їхнього росту, аналіз цих даних і формування персоналізованих рекомендацій для користувача. Запропонована система інтегрує інформацію з різних джерел (сенсорів, довідкових даних, користувацьких записів), що дозволяє підвищити точність догляду та ефективність вирощування. Такий підхід є новаторським у сфері цифрової підтримки рослинництва та має потенціал для широкого практичного застосування. Практичне значення отриманих результатів полягає в можливості використання розробленої інформаційної системи як кожній пересічній людині, так і фермерам та садівниками для значного полегшення процесу догляду за рослинами, підвищенні ефективності вирощування та зниженні витрат. У якості основної мови програмування для реалізації системи було обрано Python, що забезпечує зручність, гнучкість та швидкість розробки. Для роботи над програмним кодом використано середовище розробки PyCharm, яке надає широкий спектр інструментів для написання, тестування та налагодження програм. Для керування базою даних застосовано SQLite Browser, що дозволяє зручно переглядати, редагувати та аналізувати структуру й вміст SQLite-файлів. Подальший розвиток проєкту «Вирощуй!» передбачає розширення інтелектуальних можливостей системи за рахунок впровадження прогнозних алгоритмів для визначення оптимальних умов вирощування, адаптації рекомендацій під індивідуальні особливості кожної рослини та динаміку її стану. Планується розширення аналітичного модуля, зокрема — кластеризація типових проблем у догляді, аналіз історичних даних та формування персональних стратегій вирощування. Також важливим напрямом розвитку є інтеграція з IoT-датчиками вологості, освітленості, температури та ґрунтових параметрів для повноцінної автоматизації моніторингу.Modern technologies and information systems provide broad opportunities for automation and optimization of processes in various areas of life, including agriculture and plant cultivation. The development of modern information technologies allows creating new tools and services to improve the management of various processes, in particular, for plant cultivation. The work is devoted to the creation of a project of an information system for automating the process of plant cultivation, which provides improved plant care based on a structured knowledge base, recommendation algorithms and the possibility of integration with IoT sensors. The system is aimed at both beginners and amateurs and professional plant growers, farmers, offering them various tools for monitoring the condition of plants, receiving personalized recommendations, maintaining their own “home greenhouse”, analyzing changes in the growing environment, etc. The relevance of the development of information systems for plant cultivation is due to numerous factors, including the growing need for efficient use of natural resources, improving product quality, the development of sustainable agriculture and the rapid development of technologies. Such systems are necessary to ensure sustainable development of the agricultural sector, increase the efficiency of cultivation and reduce the negative impact on the environment. The purpose of the work is to develop an information system for automating the process of growing plants - “Grow!”. This will allow creating an application that will help users grow plants more efficiently, economically and with less effort, providing optimal conditions for their growth and development. The object of the study is the process of caring for and growing plants. The subject of the research is methods and means of developing an information system for automating the process of growing plants. The scientific novelty of this study lies in creating a project for an information system that combines automated collection of data on the condition of plants and their growth conditions, analysis of this data and the formation of personalized recommendations for the user. The proposed system integrates information from various sources (sensors, reference data, user records), which allows to increase the accuracy of care and the efficiency of cultivation. This approach is innovative in the field of digital support for crop production and has the potential for wide practical application. The practical significance of the results obtained lies in the possibility of using the developed information system for both the average person and farmers and gardeners to significantly facilitate the process of caring for plants, increase the efficiency of cultivation and reduce costs. Python was chosen as the main programming language for implementing the system, which provides convenience, flexibility and speed of development. The PyCharm development environment was used to work on the program code, which provides a wide range of tools for writing, testing and debugging programs. SQLite Browser was used to manage the database, which allows you to conveniently view, edit and analyze the structure and content of SQLite files. Further development of the “Grow!” project involves expanding the intellectual capabilities of the system by implementing predictive algorithms to determine optimal growing conditions, adapting recommendations to the individual characteristics of each plant and the dynamics of its condition. It is planned to expand the analytical module, in particular - clustering typical problems in care, analyzing historical data and forming personal growing strategies. Another important area of development is integration with IoT sensors of humidity, light, temperature and soil parameters for full automation of monitoring.