Bachelor's Thesis

Design and implementation of a sensor unit for monitoring environmental conditions in a terrarium

Final Thesis 5.76 MB Appendix 898.8 kB

Author of thesis: Bc. Valéria Valentína Ondrejková

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Bajer

Reviewer: Ing. Vojtěch Slabý

Abstract:

This bachelor’s thesis deals with the design and manufacture of a sensor unit
for monitoring temperature, humidity, UV radiation, and light intensity in terrestrial terrariums. Monitoring these parameters is crucial for lives of reptiles, as their physiology is directly affected by conditions within the enclosure. Based on functional requirements, multiple sensors were tested directly in a terrarium environment. A following statistical analysis of measurement deviations determined the selection of final components, which
were integrated with the chosen microcontroller Raspberry Pi Pico 2 W into compact hardware. An architecture utilizing the HiveMQ broker, InfluxDB database, and Grafana visualization platform was created to collect, store, and display data. The result is an operational prototype enabling continuous microclimate tracking and remote real-time data access through a graphical interface, presenting a practical alternative to conventional measuring devices and contributing to more informed care.

Keywords:

microclimate monitoring, leopard gecko, sensor unit, Raspberry Pi Pico 2 W,
MicroPython, protocol MQTT, InfluxDB, Grafana

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Studentka seznámila komisi s výsledky své bakalářské práce a odpověděla na otázky oponenta. Následovala diskuze k závěrečné práci a otázky komise: Zabezpečení před vniknutím plaza do prototypu. Ochrana před prachem. Návrh tištěného spoje. Velikost pouzdra vzhledem k baterii. Studentka odpověděla na všechny položené dotazy ke spokojenosti komise.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Automation and Computer Science

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Applied Computer Science and Control (AIŘ)

Composition of Committee

doc. Ing. Lukáš Novotný, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Miloš Hammer, CSc. (místopředseda)
Ing. et Ing. Stanislav Lang, Ph.D. (člen)
Mgr. Jan Faltýnek, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Lošák, Ph.D. (člen)
Ing. Filip Kšica, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ivan Švarc, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D. (člen)
Ing. Luděk Janák (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jan Bajer

Předložená bakalářská práce se zabývá návrhem a výrobou senzorické jednotky pro monitorování mikroklimatu (teploty, vlhkosti, UV záření a intenzity světla) v suchozemských teráriách.

V první části práce najdeme popis vlivu sledovaných parametrů na fyziologii plazů a testování různých senzorů přímo v prostředí terária. Výběr finálních komponent je vhodně podložen statistickou analýzou odchylek měření. V další části autorka popisuje integraci prvků s mikrokontrolérem Raspberry Pi Pico 2 W a návrh softwarové architektury (využívající broker HiveMQ, databázi InfluxDB a vizualizační platformu Grafana) pro vzdálený přístup k datům v reálném čase. Výsledkem je funkční prototyp, který představuje cenově dostupnou alternativu pro běžné chovatele při zachování dostatečné kvality měření.

Po formální stránce a grafické úpravě je práce na velmi dobré úrovni.

Po obsahové stránce oceňuji široký rozsah práce, která úspěšně pokrývá několik různých oblastí (od hardwaru přes statistiku až po síťovou architekturu a vizualizaci). Každá z těchto oblastí by přitom sama o sobě mohla tvořit téma závěrečné práce. Studentka předvedla velkou míru samostatnosti, vysokou motivaci a vlastní zájem dosáhnout co nejlepších výsledků nejen z pohledu zadání, ale i s ohledem na její vlastní kritéria. Výsledný prototyp splňuje vše, co splňovat má.

Cíle práce se podařilo naplnit v plném rozsahu a celkově tak hodnotím práci jako výbornou / A a doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Vojtěch Slabý

Předložená bakalářská práce je logicky uspořádána a má velmi dobrou strukturu. Oficiální cíl, navrhnout, vyrobit a otestovat kompaktní senzorickou jednotku pro sledování teploty, vlhkosti, UV záření a intenzity osvětlení v teráriu, se podařilo úspěšně naplnit. Výsledkem je plně funkční monitorovací prototyp.

Výběr komponent a komparativní analýza senzorů (včetně ověřovacích měření) jsou odvedeny na nadstandardní úrovni. Autorka metodicky popsala experimentální testování a na základě statistické analýzy logicky zdůvodnila volbu finálních modulů.
Jako oponent však k praktické části práce uplatňuji následující výhrady a postřehy:

- Návrh napájení a elektroniky: Schematické znázornění zapojení, obzvláště napájecí kaskády (Obr. 5), je příliš zjednodušené. Tato povrchnost v teoretickém návrhu se odrazila i v praxi, kdy autorka (jak uvádí v kap. 7.2) chybně navrhla DPS z hlediska bateriového napájení (špatně využitý pin VBUS místo VSYS) a musela provádět dodatečné hardwarové úpravy.
- Softwarová implementace: Popis samotných programů by mohl jít do větší hloubky. Dále je vhodné se v repozitáři na platformě GitHub vyvarovat dvojjazyčnému pojmenovávání.
- Bezpečnost kódu: Autorka zmiňuje existenci souboru personal.py pro ukládání citlivých údajů (přístupy k Wi-Fi, tokeny pro MQTT/InfluxDB). Z inženýrského hlediska je naprosto kritické dbát na správnou konfiguraci souboru .gitignore, aby se zamezilo úniku těchto dat do veřejného repozitáře.

Stylisticky je text čtivý a správný. Grafika a přílohy výborně doplňují kontext. V textu se objevují pouze občasné typografické chyby (např. na str. 29 hrubý překlep "podporou kontrolnéh. Nčtu CRC" v popisu senzorů).

Práci celkově hodnotím jako nadstandardní. Autorka si úspěšně poradila jak s hardwarovým návrhem a integrací moderních IoT komponent, tak se softwarovou architekturou. Výše zmíněné výtky jsou spíše podnětem pro další vývoj. Práci plně doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Ve svém softwarovém řešení ukládáte hesla do souboru personal.py a kód publikujete na veřejném GitHubu. Můžete komisi popsat, jak jste zajistila (nebo jak byste měla zajistit, např. pomocí souboru .gitignore), aby nedošlo k nechtěnému commitu a úniku citlivých údajů do veřejného prostoru?
  2. Prototyp v souladu se zadáním úspěšně plní roli monitorovacího zařízení, které může sloužit jako základ pro automatizaci. Pokud byste nyní dostala za úkol rozšířit tento systém tak, aby například při poklesu vlhkosti pod určitou mez automaticky sepnul čerpadlo pro rosení, jaké konkrétní hardwarové akční členy a softwarové úpravy byste musela přidat?
  3. Při realizaci hardwaru jste narazila na problém s bateriovým napájením kvůli zapojení na pin VBUS, což si vyžádalo mechanický zásah do DPS (kapitola 7.2). Kdybyste dnes navrhovala desku pro revizi 2.0, jak přesně byste schéma napájení (včetně nabíjecího a ochranného modulu TP4056) upravila, aby bylo přepínání mezi bateriovým a USB napájením zcela bezpečné a nevyžadovalo žádné obcházení obvodů?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová