СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БЕСПРОВОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННОГО МОНИТОРИНГА В СИСТЕМАХ КОНТРОЛИРУЕМОГО ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Шмелев Олег Сергеевич, Бутаков Виталий Алексеевич, Трифонов Сергей Викторович

Современные системы контролируемого выращивания растений требуют непрерывного мониторинга множества микроклиматических параметров для обеспечения оптимальных условий развития культур. Распределенные беспроводные сенсорные сети представляют перспективное решение для организации пространственно-распределенного измерения температуры, влажности, концентрации углекислого газа и освещенности в фитотронных камерах и теплицах. Настоящее исследование посвящено системному сравнению четырех основных беспроводных технологий для применения в ограниченных пространствах с экстремальными условиями эксплуатации. В работе проведен комплексный анализ протоколов LoRaWAN, ZigBee, WiFi и Bluetooth Low Energy по критериям энергоэффективности, надежности передачи данных, дальности связи и устойчивости к помехам в среде с высокой влажностью и температурными градиентами. Экспериментальные измерения выполнены в реальных условиях климатической камеры с варьированием температуры от 15 до 35 градусов Цельсия и относительной влажности от 40 до 95 процентов. Количественная оценка производительности включала измерение коэффициента доставки пакетов, уровня принимаемого сигнала, потребляемой мощности и временных задержек при различных конфигурациях топологии сети. Результаты демонстрируют существенные различия в применимости рассматриваемых технологий для конкретных сценариев развертывания. Технология LoRaWAN показала максимальное время автономной работы узлов при сохранении приемлемой надежности передачи на расстояниях до 150 метров внутри помещений. ZigBee обеспечивает оптимальный баланс между энергопотреблением и пропускной способностью для плотно размещенных узлов в mesh-топологии.

Ключевые слова:беспроводные сенсорные сети, фитотронные системы, энергоэффективность мониторинга, протоколы IoT, LoRaWAN, ZigBee, многокритериальный анализ.