Εφαρμογές IoT και Βελτιστοποίηση Διαχείρισης Πόρων στον τομέα της Ευφυούς Γεωργίας

Abstract

Σκοπός της διπλωματικής αυτής είναι η ανάπτυξη δύο εφαρμογών που άπτονται στο Διαδίκτυο των Αντικειμένων με σκοπό την βελτιστοποίηση της διαχείρισης των πόρων στην γεωργία και την διευκόλυνση του τελικού χρήστη στην λήψη ορθότερων αποφάσεων, παρέχοντας του τις απαραίτητες πληροφορίες και δεδομένα. Ο στόχος είναι να βελτιωθούν τα εργαλεία που έχει στην διάθεση του ο άνθρωπος για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο αλλά και την επίλυση προβλημάτων στον τομέα της γεωργίας. Πιο συγκεκριμένα, η διπλωματική βασίζεται σε δύο κεντρικούς άξονες. Ο πρώτος είναι η ανάπτυξη μια εφαρμογή επεξεργασίας και κατηγοριοποίησης εικόνων με την βοήθεια της μηχανικής μάθησης και των συνελικτικών νευρωνικών δικτύων για ασθένειες φύλλων, όπου κατατάσσονται σε 33 διαφορετικές κατηγορίες. Αυτό που εξετάζεται κατά βάση είναι η ρεαλιστικότερη εκπαίδευση του μοντέλου σε πραγματικές εικόνες, παρά το μικρό πλήθος αρχικών φωτογραφιών και η εκτέλεση της διαδικασίας πρόβλεψης μιας νέας εικόνας με την βοήθεια διαφόρων IoT συσκευών, όπως το Raspberry Pi. Ο δεύτερος άξονας της παρούσας εργασίας αναφέρεται στην δημιουργία και υλοποίηση ενός οικοσυστήματος Διαδικτύου των Αντικειμένων, όπου ο επικεφαλής διαχειριστής του συστήματος (Arduino) ελέγχει τους αισθητήρες που μας παρέχουν μετρήσεις σχετικά με την θερμοκρασία, την υγρασία αέρα και εδάφους καθώς και την ακτινοβολία του ήλιου, ώστε να επιτύχουμε την απομακρυσμένη παρακολούθηση και επεξεργασία των μετρικών σε πραγματικό χρόνο, προτείνοντας ταυτόχρονα μια καινοτόμα ιδέα, όπου για την βελτιστοποίηση της διαχείρισης του νερού κατά την άρδευση. Το Διαδίκτυο των Αντικειμένων αποτελεί ένα καινοτόμο ερευνητικό πεδίο, στο οποίο συντελείται διαρκώς σημαντική τεχνολογική εξέλιξη και ενθαρρύνεται ο συνδυασμός του με την τεχνητή νοημοσύνη και την μηχανική μάθηση, ώστε να προκύπτουν ολοένα και αποδοτικότερα αποτελέσματα. Στην παρούσα διπλωματική παρουσιάζονται και οι δύο πλευρές του παραπάνω συνδυασμού, με στόχο την παροχή στον τελικό χρήστη πληροφοριών που ο άνθρωπος θα χρειαζόταν πολύ περισσότερο χρόνο να συλλέξει μόνος του, και την οπτικοποίηση αυτών, ώστε η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο να αποτελεί πλέον πραγματικότητα και να μπορεί να συνδυαστεί με την μετέπειτα αναλυτικότερη επεξεργασία των δεδομένων.