agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2025-1-75-81agroengineering-971Research ArticleЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВАPOWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL PRODUCTIONАлгоритм разработки программного обеспечения беспроводной системы мониторинга температуры сельскохозяйственных объектовAlgorithm of software development for a wireless system monitoring the temperature of agricultural premiseshttps://orcid.org/0000-0002-2310-2339ВострухинА. В.VostrukhinA. V.

Вострухин Александр Витальевич, канд. техн. наук, доцент, научный сотрудник кафедры электротехники, автоматики и метрологии

355017, г. Ставрополь, пер. Зоотехнический, 12

Aleksandr V. Vostrukhin, CSc (Eng), Associate Professor, Researcher of the Department of Electrical Engineering, Automation and Metrology

avostrukhin@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0335-8791МастепаненкоМ. А.MastepanenkoM. A.

Мастепаненко Максим Алексеевич, канд. техн. наук, доцент, декан электроэнергетического факультета

Maksim A. Mastepanenko, CSc (Eng), Associate Professor, Dean of Electrical Power Engineering Faculty

mma_26@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8402-7803ВоротниковИ. Н.VorotnikovI. N.

Воротников Игорь Николаевич, канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой электротехники, автоматики иметрологии

Igor N. Vorotnikov, CSc (Eng), Associate Professor,Head of the Department of Electrical Engineering, Automationand Metrology

vorotn_in@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8066-6659ВахтинаЕ. А.VakhtinaE. A.

Вахтина Елена Артуровна, канд. пед. наук, доцент кафедры электротехники, автоматики и метрологии

Elena A. Vakhtina, CSc (Ed), Associate Professor, the Department of Electrical Engineering, Automation and Metrology

eavakhtina@yandex.ruСтавропольский государственный аграрный университетРоссияStavropol State Agrarian UniversityRussian Federation2025080220252717581Copyright © Вострухин А.В., Мастепаненко М.А., Воротников И.Н., Вахтина Е.А., 20252025Вострухин А.В., Мастепаненко М.А., Воротников И.Н., Вахтина Е.А.Vostrukhin A.V., Mastepanenko M.A., Vorotnikov I.N., Vakhtina E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/971

При проектировании цифровых систем наиболее сложным и не поддающимся автоматизации является процесс разработки программного обеспечения, который занимает 85…95% от общей трудоемкости. В статье рассматривается пример разработки программного обеспечения для реализации бюджетной беспроводной системы мониторинга температуры объектов АПК с использованием нелицензируемых ISM-диапазонов радиочастот. Используемый алгоритм восходящего программирования позволяет снизить порог входа по приобретению знаний в области структурного программирования. Приведены примеры простого тестирования программных модулей с использованием интегрированной среды разработки IDEArduino. Созданы экспериментальные образцы передающей и принимающей подсистем, необходимые для разработки, отладки и исследования программного обеспечения. Аппаратное обеспечение реализовано на базе платформы Arduino, приемопередатчиков (трансиверов) NRF24L01+PA+LNA и цифровых датчиков температуры DS18B20. Радиус обмена данными между передающей и принимающей подсистемами в условиях прямой видимости при максимальной мощности передатчика и скорости передачи данных 250 Кбит/с составил 800…900 м. При передаче 8 байт полезных данных, то есть текущей температуры двух датчиков с интервалом в 1 с, средний потребляемый передающей подсистемой ток составил 22 мА.

The most complex and impossible to automate process in the digital system designing is software development, which takes up 85 to 95% of the total labor intensity. The article discussed the development of software for implementing a low-cost wireless temperature monitoring system using unlicensed ISM (“industrial, scientific and medical”) radio frequency bands. The proposal is to use a bottom-up programming algorithm, which reduces the entry threshold for acquiring knowledge in the field of structured programming. The authors provide examples of simple testing of software modules using the Arduino IDE. The authors have developed experimental samples of the transmitting and receiving subsystems necessary for software development, debugging and research. The hardware is based on the Arduino platform, NRF24L01+PA+LNA transceivers and DS18B20 digital temperature sensors. The data exchange radius between the transmitting and receiving subsystems in line-of-sight conditions with a maximum transmitter power and a data transfer rate of 250 Kbit/s was between 800 and 900 m. When transmitting eight bytes of useful data, i.e. the current temperature of two sensors with an interval of one second, the average current consumed by the transmitting subsystem was 22 mA.

ArduinoмикроконтроллерпередающаяподсистемапринимающаярадиоканалтемператураArduinomicrocontrollertransmittingsubsystemreceivingradio channeltemperatureReferencesAdli H.K., Remli M.A., Wan Salihin Wong K.N.S., Ismail N.A., González-Briones A., Corchado J.M., Mohamad M.S. Recent Advancements and Challenges of AIoT Application in Smart Agriculture: A Review. Sensors. 2023;23(7). https://doi.org/10.3390/s23073752Adli H.K., Remli M.A., Wan Salihin Wong K.N.S., Ismail N.A., González-Briones A., Corchado J.M., Mohamad M.S. Recent advancements and challenges of aiot application in smart agriculture: a review. Sensors. 2023;23(7). https://doi.org/10.3390/s23073752Водянников В.Т., Эдер А.В. Цифровизация АПК: оценка и перспективы внедрения в аграрном секторе экономики страны // Агроинженерия. 2024. Т. 26, № 2. С. 49-56. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2024-2-49-56Vodyannikov V.T., Eder A.V. Assessment and prospects for the digitalization of the agricultural sector of the Russian Economy. Agricultural Engineering (Moscow). 2024;26(2):49-56. (In Russ.). https://doi.org/10.26897/2687-1149-2024-2-49-56Хоар Ч.А.Р. Программирование как инженерная профессия // Микропроцессорные средства и системы. 1984. № 4. C. 53-60. Микропроцессорные средства и системы, 1984, № 04.djvuHoare С.А.R. Programming is an engineering profession. Microprocessor-based tools and systems. 1984;4:53-60. Microprocessor Tools and Systems, 1984, № 04.djvu (date of application: 05.01.2025). (In Russ.)Ершов А.П. Программирование – вторая грамотность // Проблемы информатики. 2015. № 4 (29). С. 71-85. EDN: EDN: VSQHJNErshov A.P. Programming is the second literacy. Problemy Informatiki. 2015;4:71-85. (In Russ.)Блохина С.Ю., Блохин Ю.И. Интеллектуальное земледелие на основе Интернета вещей // Земледелие. 2020. № 7. С. 7-15. EDN: FPNLYBBlokhina S.Yu., Blokhin Yu.I. A smart farming based on the Internet of things. Zemledelie. 2020;7:7-13. (In Russ.)Holtorf L., Titov I., Daschner F., Gerken M. UAV-Based Wireless Data Collection from Underground Sensor Nodes for Precision Agriculture. AgriEngineering. 2023;5(1):338-354. https://doi.org/10.3390/agriengineering5010022Holtorf L., Titov I., Daschner F., Gerken M. UAV-Based Wireless Data Collection from Underground Sensor Nodes for Precision Agriculture. AgriEngineering. 2023;5(1):338-354. https://doi.org/10.3390/agriengineering5010022Многоканальный микроконтроллерный измерительный преобразователь для зондов систем мониторинга влажности почвы емкостными датчиками: Патент RU2818484 C1, МПК G01R27/26(2006.01) / А .В. Вострухин, М.А. Мастепаненко, И.Н. Воротников, Е.А. Вахтина; заявл. 18.12.2023; опубл. 02.05.2024, Бюл. № 13. EDN: RVENHOVostrukhin A.V., Mastepanenko M.A., Vorotnikov I.N., Vakhtina E.A. Multichannel microcontroller measuring transducer for probes of soil moisture monitoring systems with capacitive sensors: Patent No. 2818484, IPC G01R27/26(2006.01), 2024. (In Russ.)Vostrukhin A., Mastepanenko M., Vorotnikov I., Vakhtina E. Multichannel measuring converter for monitoring soil moisture with capacitive sensors. Innovations in Sustainable Agricultural Systems. 2024;2:12-20. https://doi.org/10.1007/978-3-031-72556-2_2Vostrukhin A., Mastepanenko M., Vorotnikov I., Vakhtina E. Multichannel measuring converter for monitoring soil moisture with capacitive sensors. Innovations in Sustainable Agricultural Systems. 2024;2:12-20. https://doi.org/10.1007/978-3-031-72556-2_2Вечерков В.В., Абдураимов С.Р., Дунаева Е.А. Разработка комплексной агрометеостанции, основанной на микроконтроллере Arduino // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2023. № 33 (196). С. 105-114. EDN: NVOBPMVecherkov V.V., Abduraimov S.R., Dunaeva E.A. Development of a complex agrometeo station based on Arduino microcontroller. Transactions of Tavrida Agricultural Science. 2023;33:105-114. (In Russ.)Катаев Ю.В., Костомахин М.Н., Пестряков Е.В., Петрищев Н.А., Саяпин А.С. Дистанционный контроль частоты вращения коленчатого вала двигателя трактора с использованием алгоритма машинного обучения // Агроинженерия. 2023. Т. 25, № 5. С. 34-39. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-5-34-39Kataev Yu.V., Kostomakhin M.N., Pestryakov E.V., Petrishchev N.A., Sayapin A.S. Remote control of the crankshaft speed of a tractor engine using a machine learning algorithm. Agricultural Engineering (Moscow). 2023;25(5):34-39. (In Russ.) https://doi.org/10.26897/2687-1149-2023-5-34-39Родионов И.А., Елохин А.П., Рахматулин А.Б., Улин С.Е., Маджидов А.И., Шустов А.Е. Особенности передачи информации по радиоканалу в режиме реального времени при использовании беспилотного дозиметрического комплекса // Глобальная ядерная безопасность. 2023. № 1 (46). С. 5-13 https://doi.org/10.26583/gns-2023-01-01Rodionov I.A., Elokhin A.P., Rakhmatulin A.B., Ulin S.E., Majidov A.I., Shustov A.E. Information transmission features of live mode radio channel when using unmanned dosimetry complex. Global Nuclear Safety. 2023;(1):5-13. (In Russ.) https://doi.org/10.26583/gns-2023-01-01Vostrukhin A., Vakhtina E., Bondar S., Tomashik L. Microcontroller metering converter of capacitance with voltage-controlled RC generator. Engineering for Rural Development. 2018;17:877-882. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N055Vostrukhin A., Vakhtina E., Bondar S., Tomashik L. Microcontroller metering converter of capacitance with voltage-controlled RC generator. Engineering for Rural Development. 2018;17:877-882. https://doi.org/10.22616/ERDev2018.17.N055Vostrukhin A., Vakhtina E. Temperature sensor resistance conversion to binary code using pulse width modulation. Engineering for Rural Development. 2019;18:1269-1274. https://doi.org/10.22616/ERDev2019.18.N037Vostrukhin A., Vakhtina E. Temperature sensor resistance conversion to binary code using pulse width modulation. Engineering for Rural Development. 2019;18:1269-1274. https://doi.org/10.22616/ERDev2019.18.N037Вострухин А.В., Мастепаненко М.А., Вахтина Е.А. Энергосберегающий асинхронный интерфейс для беспроводных датчиков // Вестник Томского государственного университета. Управление, вычислительная техника и информатика. 2023. № 63. С. 92-102. EDN: MCGNMXVostrukhin A.V., Mastepanenko M.A., Vakhtina E.A. Power-saving asynchronous interface for wireless sensors. Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2023;63:92-102. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.