論文の概要: Smart and Efficient IoT-Based Irrigation System Design: Utilizing a Hybrid Agent-Based and System Dynamics Approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.18298v1
• Date: Tue, 25 Feb 2025 15:34:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-26 15:20:48.405910
• Title: Smart and Efficient IoT-Based Irrigation System Design: Utilizing a Hybrid Agent-Based and System Dynamics Approach
• Title（参考訳）: スマートで効率的なIoTベース洗浄システム設計:ハイブリッドエージェントベースおよびシステムダイナミクスアプローチの利用
• Authors: Taha Ahmadi Pargo, Mohsen Akbarpour Shirazi, Dawud Fadai,
• Abstract要約: 乾燥した国や半乾燥国では水資源が不足している。 近代技術を利用して灌水を制御し、水の損失を減らすことが可能である。 灌水制御システムにIoTを使用する可能性にもかかわらず、そのようなシステムの設計には複雑さがある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Regarding problems like reduced precipitation and an increase in population, water resource scarcity has become one of the most critical problems in modern-day societies, as a consequence, there is a shortage of available water resources for irrigation in arid and semi-arid countries. On the other hand, it is possible to utilize modern technologies to control irrigation and reduce water loss. One of these technologies is the Internet of Things (IoT). Despite the possibility of using the IoT in irrigation control systems, there are complexities in designing such systems. Considering this issue, it is possible to use agent-oriented software engineering (AOSE) methodologies to design complex cyber-physical systems such as IoT-based systems. In this research, a smart irrigation system is designed based on Prometheus AOSE methodology, to reduce water loss by maintaining soil moisture in a suitable interval. The designed system comprises sensors, a central agent, and irrigation nodes. These agents follow defined rules to maintain soil moisture at a desired level cooperatively. For system simulation, a hybrid agent-based and system dynamics model was designed. In this hybrid model, soil moisture dynamics were modeled based on the system dynamics approach. The proposed model, was implemented in AnyLogic computer simulation software. Utilizing the simulation model, irrigation rules were examined. The system's functionality in automatic irrigation mode was tested based on a 256-run, fractional factorial design, and the effects of important factors such as soil properties on total irrigated water and total operation time were analyzed. Based on the tests, the system consistently irrigated nearly optimal water amounts in all tests. Moreover, the results were also used to minimize the system's energy consumption by reducing the system's operational time.
• Abstract（参考訳）: 降水量減少や人口増加といった問題に関して、現代の社会では水資源不足が最も重要な問題となっているため、乾燥国や半乾燥国では水資源が不足している。 一方, 近代技術の活用により, 水害を抑えることが可能となった。 これらの技術のひとつがIoT(Internet of Things)です。 灌水制御システムにIoTを使用する可能性にもかかわらず、そのようなシステムの設計には複雑さがある。 この問題を考慮すれば、エージェント指向ソフトウェアエンジニアリング(AOSE)手法を使用して、IoTベースのシステムのような複雑なサイバー物理システムを設計することが可能である。 本研究では, プロメテウスAOSE法に基づいて, 土壌水分を適切な間隔で維持し, 水分損失を低減するスマート灌水システムについて検討した。 設計されたシステムは、センサー、中央エージェント、灌水ノードから構成される。 これらのエージェントは、土壌水分を望ましいレベルで協調的に維持するための定義された規則に従っている。 システムシミュレーションのために、ハイブリッドエージェントベースおよびシステムダイナミクスモデルが設計された。 このハイブリッドモデルでは, システム・ダイナミックス・アプローチに基づいて土壌水分動態をモデル化した。 提案したモデルは、AnyLogicコンピュータシミュレーションソフトウェアで実装された。 シミュレーションモデルを用いて, 灌水ルールについて検討した。 256ランの分数分解設計に基づき, 自動灌水モードにおけるシステム機能試験を行い, 土壌特性などの重要な要因が全灌水量および総運転時間に及ぼす影響について検討した。 テストに基づいて、システムは全てのテストでほぼ最適な水量を常に灌水した。 さらに, システムの運用時間を短縮し, システムのエネルギー消費を最小化するためにも, 実験結果が用いられた。

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