Розробка та дослідження системи контролю параметрів середовища штучної екосистеми апаратом fuzzy-logic

Abstract

В роботі розглянуто вирішення науково-практичної задачі розробки та дослідження системи контролю параметрів середовища штучної екосистеми, створення структурної та принципової електричної схеми системи, складання алгоритму її роботи. Дослідження полягає у статистичній обробці результатів прямих багаторазових вимірювань рівню розчинного кисню, pН, температури у акваріумі штучної екосистеми, аналізі похибок та сумарної стандартної невизначеності результатів вимірювань, побудові системи з нечіткою логікою для визначення впливу параметрів водного середовища на якість води у акваріумі. Система дає можливість вимірювати освітленість до 45000 Лк, температуру повітря у діапазоні від 12 до 42 °С, температуру води у діапазоні від 15 до 28 °С, рівень рН від 5 до 9, рівень розчиненого кисню від 5 до 10 мг/л, має датчик наближення, має змогу вмикати, при необхідності, обігріваючи, аерацію води, додаткові джерела світла. Похибка вимірювань по кожному з каналів не перевищує 2,5 %.Необхідність створення системи контролю виникла у зв'язку з тим, що є потреба забезпечення природнього розвитку рослин та риб в умовах штучної екосистеми, яка імітує середовище максимально схоже із природнім. Для того, щоб екосистема виконувала свої функції потрібен своєчасний контроль вказаних параметрів та швидка реакція на вихід параметрів за критичні значення. Ця задача може бути виконана тільки завдяки створенню системи контролю.

The paper considers the solution of scientific and practical problem of development and research of control system of parameters of environment of artificial ecosystem, creation of structural and basic electric scheme of system, drawing up of algorithm of its work. The study consists of statistical processing of the results of direct repeated measurements of soluble oxygen level, pH, temperature in the aquarium of the artificial ecosystem, analysis of errors and total standard uncertainty of measurement results, construction of a system with fuzzy logic to determine the impact of aquatic parameters on aquarium water quality. The system makes it possible to measure illuminance up to 45,000 lux, air temperature in the range from 12 to 42 °C, water temperature in the range from 15 to 28 °C, pH level from 5 to 9, dissolved oxygen level from 5 to 10 mg / l, has a proximity sensor, has the ability to turn on, if necessary, heating, water aeration, additional light sources. The measurement error on each of the channels does not exceed 2.5%. The need to create a control system arose due to the fact that there is a need to ensure the natural development of plants and fish in an artificial ecosystem that mimics the environment as close as possible to the natural one. In order for the ecosystem to perform its functions, it is necessary to timely control these parameters and respond quickly to the parameters exceeding the critical values. This task can be accomplished only by creating a control system. In order to bring people closer to the wildlife of exotic countries of the world, you can create corners of wildlife at school, enterprise, institution. An artificial ecosystem, which is a clear and versatile example of wildlife, will help students in the formation of a new culture of relationships with nature, the environment, and allow workers to relax morally by observing wildlife. Such a fruitful rest affects the recovery of people. The artificial ecosystem helps to involve children with talent in research work, in designing projects, performing works related to creativity.