باغ هوشمند - کلیک کنید و رشد کنید: 9 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

اگر بتوانید گیاهان ، گلها ، میوه ها یا سبزیجات خود را با استفاده از یک برنامه تلفن هوشمند پرورش دهید که مطمئن می شود گیاهان شما پیکربندی مطلوب آب ، رطوبت ، نور و دما را دارند و به شما این امکان را می دهد که چگونه گیاهان خود را در هر کجا پرورش دهید.

باغ هوشمند - Click and Grow از گیاهان شما مراقبت می کند حتی زمانی که در تعطیلات هستید ، کیلومترها دورتر از خانه ، با اطمینان از اینکه آنها به اندازه کافی آب ، نور و دمای مناسب در همه زمان ها دارند.

با استفاده از سنسورهای پیشرفته که رطوبت ، نور و دما را کنترل می کند ، برنامه هوشمند ما دقیقاً می داند چه موقع باغچه خود را آبیاری کند و مقدار مطلوب آب مورد نیاز چقدر است. تمام اطلاعات مربوط به باغ شما به طور مداوم تحت نظارت است و در هر زمان بر روی صفحه نمایش تلفن هوشمند شما ظاهر می شود.

بسته به شرایط موجود در باغ ، می توانید به برنامه هوشمند اجازه دهید تا باغ را به طور خودکار آبیاری کند ، یا به طور متناوب ، هر زمان که تصمیم گرفتید و به میزان آب دلخواه خود می توانید آبیاری باغ را به صورت دستی انجام دهید ، با فشار دادن یک دکمه در تلفن هوشمند خود.

باغ هوشمند ما با شرایط محلی شما مطابقت دارد و با آبیاری گیاهان شما در زمان و شرایط مناسب ، مصرف آب و قبوض آب را تا 60 درصد کاهش می دهد.

با باغ هوشمند ما به سوی آینده پیش بروید و بدون صرف هزینه زیاد ، باغ خود را به آسانی ، سریع و بدون اهمیت آغاز کنید.

مرحله 1: قطعات

برای این پروژه به موارد زیر نیاز دارید:

دستگاهها و تابلوهای الکترونیکی:

1) NodeMCU ؛

2) مالتی پلکسر آنالوگ 2 (یا بیشتر) ؛

3) ترانزیستور ؛

4) پمپ آب (ما از پمپ 12V Blige 350GPH استفاده کردیم) ؛

5) منبع تغذیه

سنسورها:

6) سنسور نور (مقاومت وابسته به نور) ؛

7) سنسور MPU-6050 (یا هر سنسور دما) ؛

8) سنسور رطوبت خازنی ؛

فیزیکی

9) لوله آب 3/4 اینچ ؛

10) مقاومت ؛

11) سیم و افزونه ؛

12) تلفن هوشمند

13) برنامه Blynk

مرحله 2: سیم کشی - برد و سنسورها

دستورالعمل های دقیق در مورد نحوه اتصال اجزای مختلف را مشاهده کنید و از نمودار سیم کشی که در بالا ارسال شده است ، مشورت کنید.

برد و مولتی پلکسر

همانطور که در نمودار نشان داده شده است ، NodeMCU و مالتی پلکسر را روی تخته نان قرار دهید.

برای اتصال 5V و GND NodeMCU به ترتیب به ستون "+" و "-" در breadBoard از دو پرش کننده استفاده کنید و همانطور که در بالا نشان داده شده ، چند پلکسر را به NodeMCU وصل کنید.

اتصال سنسورها

1) سنسور نور (مقاومت وابسته به نور) - شما به سه جهنده و مقاومت 100K نیاز دارید.

مطابق شکل بالا ، سنسور را به 5 ولت ، GND و Y2 مولتی پلکسر متصل کنید.

2) سنسور MPU -6050 - برای اتصال سنسور به 5V ، GND و D3 ، D4 NodeMCU به چهار پرش نیاز دارید ، همانطور که در بالا نشان داده شده است.

3) سنسور رطوبت خازنی (CSMS) - CSMS را با 3 جهنده ، به 5V ، GND و Y0 مالتی پلکسر وصل کنید.

اکنون ، کابل USB را به NodeMCU متصل کرده و به مرحله بعدی بروید.

مرحله 3: سیم کشی - ترانزیستور و پمپ

در مورد نحوه اتصال Rely و پمپ آب به دستورالعمل های زیر مراجعه کنید و از تصاویر سیم کشی که در بالا ارسال شده است ، دیدن کنید.

ترانزیستور

برای اتصال ترانزیستور به شرح زیر از 3 جهنده استفاده کنید:

1. پای وسط به '-' پمپ آب.

2. پای چپ به '-' منبع تغذیه 12 ولت.

3. پای راست تا D0 MCU.

پمپ آب

"+" منبع تغذیه 12 ولت را به "+" پمپ آب وصل کنید.

مرحله 4: اتصال سیستم

توصیه می کنیم breadboard را به همراه تمام اجزای دیگر بجز پمپ در یک جعبه زیبا قرار دهید.

باید داخل سطل آب باشد.

یک لوله 3/4 اینچی طولانی بردارید. یک سر لوله را ببندید و انتهای دیگر را به پمپ آب وصل کنید. چند سوراخ در امتداد لوله ایجاد کرده و آن را در نزدیکی گیاهان قرار دهید.

سنسور خاک را در خاک قرار دهید. توجه داشته باشید که خط هشدار سنسور باید خارج از خاک باشد.

برای مشاهده نحوه نصب سیستم می توانید به تصویر بالا نگاهی بیندازید.

مرحله 5: کد

فایل پیوست شده.ino را با ویرایشگر arduino باز کنید.

لطفاً قبل از بارگذاری آن در NodeMCU به پارامترهای زیر توجه کنید که ممکن است بخواهید آنها را تغییر دهید:

1) const int AirValue = 900 ؛ شما باید این مقدار را با سنسور رطوبت خاک خود آزمایش کنید.

سنسور را از خاک خارج کرده و مقدار بدست آمده را بررسی کنید. شما می توانید مقدار کد را مطابق با آن تغییر دهید.

2) const int WaterValue = 380 ؛ شما باید این مقدار را با سنسور خود آزمایش کنید.

سنسور را از خاک خارج کرده و در یک لیوان آب قرار دهید. مقدار دریافت شده را بررسی کنید - ممکن است مقدار کد را مطابق با آن تغییر دهید.

پس از انجام موارد بالا فقط کد NodeMCU را بارگذاری کنید.

مرحله 6: اپلت های IFTTT

اگر سیستم تصمیم بگیرد آبیاری خودکار باغ انجام شود ، یک ایمیل برای شما ارسال می کند ، بنابراین می دانید که باغ شما آبیاری شده است ، زیرا خاک بسیار خشک شده است.

ما به شما توصیه می کنیم سیستم را طوری پیکربندی کنید که فقط در شبها یا زمانی که سطح خورشید کم است آبیاری شود.

به این ترتیب هر ماه مقدار قابل توجهی آب ذخیره خواهید کرد !!

در برنامه Blynk از یک ویجت webhook استفاده کردیم. ویجت webhook برای ایجاد یک رویداد در برنامه های IFTTT استفاده شد. IFTTT تاریخ/زمان -> webhooks ، یک پین مجازی در Blynk مقدار آن را تغییر می دهد. این باعث می شود که وقتی خاک بسیار خشک است و آبیاری خودکار انجام می شود ، برای شما نامه ارسال می کند.

مرحله 7: باغ هوشمند - برنامه BLYNK

برنامه BLYNK ما شامل ویژگی های زیر است:

1) LCD - LCD اطلاعات مربوط به سیستم را در اختیار شما قرار می دهد. هنگامی که سیستم با پمپ آب و آبیاری گیاهان کار می کند ، به شما اطلاع می دهد.

2) مقیاس رطوبت خاک - اطلاعاتی در مورد رطوبت خاک به شما ارائه می دهد.

مقیاس میزان رطوبت را درصدی نشان می دهد که صفر درصد نشان دهنده متوسط رطوبت هوا و 100 درصد نشان دهنده رطوبت آب است.

ما همچنین یک توصیف شفاهی از سطح رطوبت نشان داده شده توسط پنج گزینه اضافه کردیم:

A. بسیار مرطوب - هنگامی که خاک با آب شناور می شود.

B. مرطوب - بین حالت عادی و سیل. انتظار می رود این وضعیت مدتی پس از آبیاری زمین رخ دهد.

C. ایده آل - زمانی که خاک حاوی مقدار ایده آل آب برای گیاهان باشد.

D. خشک - هنگامی که خاک شروع به خشک شدن می کند. با این حال ، در بیشتر گیاهان هنوز نیازی به آبیاری نیست.

E. بسیار خشک - در این شرایط آبیاری خاک در اسرع وقت (توجه داشته باشید که اگر حالت آبیاری خودکار روشن باشد ، سیستم هنگامی که خاک بسیار خشک است به طور خودکار باغ را آبیاری می کند).

* البته میزان ایده آل رطوبت خاک بستگی به گیاهان گلی دارد که در باغ خود دارید.

* می توانید مطابق آنچه در بالا توضیح داده شد ، میزان همودودیت آب و میزان رطوبت هوا را تغییر دهید.

3) مقیاس آفتابی - اطلاعاتی در مورد سطح نوری که گیاهان در معرض آن قرار دارند به شما ارائه می دهد. سطح ایده آل نور مورد نیاز بستگی به نوع گیاهان شما در باغ دارد.

4) دما - دما را در محیط اطراف گیاهان خود به شما ارائه می دهد.

5) آبیاری خودکار - هنگامی که این دکمه روشن است ، هنگامی که رطوبت خاک به "خیلی خشک" می رسد ، سیستم بطور خودکار گیاهان را آبیاری می کند.

6) مقدار - با فشار دادن "+" یا " -" می توانید مقدار آب (بر حسب لیتر) را برای آبیاری گیاهان انتخاب کنید.

مرحله 8: شبیه سازی سیستم در عمل

در ویدئوی پیوست سیستم را به صورت زنده مشاهده کنید !!:)

توجه داشته باشید که اگر آبیاری خودکار را روشن کنید ، سیستم به محض خشک شدن خاک باغ خود را آبیاری می کند. سیستم را می توان طوری تنظیم کرد که تنها زمانی آبیاری شود که خورشید خیلی قوی نباشد (برای مثال فقط در اواخر شب) تا آب هدر نرود !!!

اگر سیستم تصمیم بگیرد آبیاری خودکار باغ انجام شود ، در LCD برنامه (در صورت باز بودن روی تلفن هوشمند) به شما اطلاع می دهد و همچنین یک ایمیل برای شما ارسال می کند!

مرحله 9: پیشرفت ها و برنامه های آینده

چالش اصلی

چالش اصلی ما این بود که بفهمیم از کدام حسگرها باید استفاده کنیم ، در کجا قرار دهیم و از چه مقادیر پایانی برای به دست آوردن بهترین نتایج استفاده کنیم.

از آنجا که اطلاعات زیادی برای نمایش داشتیم (رطوبت خاک ، دما ، سطح نور ، وضعیت خاک و غیره) ما زمان زیادی را صرف کردیم تا برنامه خود را تا آنجا که می توانیم شفاف و راحت کنیم.

در ابتدا ، ما با یک Rely کار می کردیم ، که زندگی ما را بسیار سخت کرد ، ما چندین مورد را امتحان کردیم و متوجه شدیم که NodeMCU و تکیه گاهی اوقات چندان پایدار نیستند ، زیرا مقدار بالای پین های دیجیتال NodeMCU فقط 3 خروجی دارد ولت ، هنگامی که دستگاه با ولتاژ 5 ولت کار می کند ، بنابراین هنگامی که می خواستیم پمپ را روشن کنیم و خروجی D1 را روی HIGH تنظیم کنیم ، سوئیچ کار نمی کرد ، زیرا 5V معتقد بود که وضعیت آن را تغییر می دهد.

به محض تعویض ترانزیستور ، می توانیم پمپ را به راحتی کنترل کنیم.

محدودیت های سیستم

باغ ما کوچک است ، امکان وجود تعداد زیادی سنسور برای دریافت اطلاعات از چندین منطقه مختلف در باغ ما وجود نداشت. با داشتن سنسورهای بیشتر و باغ بزرگتر ، می توانیم با شرایط موجود در هر منطقه از باغ بیشتر آشنا شویم و از ویژگی های خاصی برای هر منطقه از باغ استفاده کنیم ، بنابراین بهترین شرایط و درمان را برای نیازهای خاص خود فراهم می کند و همچنین آن را تنظیم می کنیم. برای آبیاری خودکار

چشم انداز آینده

افکار آینده ما عمدتاً ناشی از محدودیت های سیستم است. هدف پیاده سازی همان سیستم باغ هوشمند است- فقط یک سیستم بزرگ در مقیاس بزرگتر.

ما معتقدیم که چنین سیستمی را می توان با هر نوع بستری که از باغ های خصوصی شروع می شود ، و همچنین باغ های عمومی تا صنعت کشاورزی ، مانند گلخانه های بزرگ و مزارع کشاورزی ، سازگار کرد.

برای هر سیستم (بسته به اندازه آن) ، از حسگرهای بیشتری استفاده خواهیم کرد. مثلا:

1. تعداد زیادی سنسور رطوبت خاک: با تعداد زیادی سنسور می توانیم میزان رطوبت را در هر قسمت خاصی از زمین/خاک بدانیم.

2. تعداد زیادی سنسور نور: مشابه دلیل فوق حتی در اینجا ما می توانیم در مناطق مختلف باغ بیش از حد خاص به دست آوریم.

با افزودن این حسگرها ، می توانیم درمان خاصی را برای هر نوع گیاهی در باغ خود گردآوری کنیم.

از آنجا که انواع مختلف گیاهان نیاز به درمان متفاوتی دارند ، ما می توانیم هر منطقه از باغ خود را با نوع دیگری از گیاهان تطبیق دهیم و با تعداد زیادی حسگر ، گیاه مورد نظر را با شرایط دقیق مورد نیاز مطابقت دهیم. به این ترتیب ما می توانیم انواع گیاهان را در زمین های کوچکتر پرورش دهیم.

یکی دیگر از مزایای قابل توجه تعداد زیادی سنسور ، توانایی شناسایی سطح رطوبت و درجه حرارت خاک است ، قفل شدن برای اطلاع از زمان آبیاری هر قسمت از زمین و ما می توانیم آبیاری را کنترل کنیم تا در نتیجه حداکثر صرفه جویی در مصرف آب ما فقط باید کل باغ را آبیاری کنیم اگر قسمت کوچکی از آن خشک باشد ، ما فقط می توانیم این منطقه را تغییر دهیم.

3. اتصال سیستم به شیر آب اصلی - به این ترتیب ما مجبور نیستیم آب را در ظرف پر کنیم. مزیت بزرگ چنین ارتباطی حداکثر کنترل بر آبیاری و میزان آبی است که هر منطقه از خاک دریافت می کند ، بدون هیچ گونه نگرانی در مورد تمام شدن آب مخزن.

4. برنامه اختصاصی برای سیستم - نوشتن یک برنامه جدید سازگار با سیستم. با تمام عشق ما application برنامه Blynk ، ما نمی توانیم از آن به عنوان برنامه اصلی سیستم استفاده کنیم. ما می خواهیم یک برنامه منحصر به فرد برای سیستم بنویسیم که با کنترلر و حسگرهایی مطابقت دارد که می خواهیم با آنها کار کنیم تا تجربه کاملی را به کاربر ارائه دهیم.

نوشتن چنین برنامه ای به ما این امکان را می دهد که ویژگی های بیشتری اضافه کنیم ، سپس آنهایی را که می توانیم در Blynk پیدا کنیم. به عنوان مثال ایجاد یک پروفایل کاربری برای مشتری ، جمع آوری اطلاعات مربوط به هر مشتری و مشاوره در مورد بهترین و کارآمدترین خواص متناسب با نیازهای وی.

ما می خواهیم یک الگوریتم بسازیم که تمام اطلاعاتی را که از انواع سنسورها دریافت می کنیم بیاموزد و از آن برای ایجاد بهترین شرایط برای گیاهان استفاده کند.

بعداً می توانیم یک حلقه مشتری آنلاین ایجاد کنیم که با توصیه ها به روز شده و در صورت بروز مشکل در سیستم ، کمک آنلاین دریافت می کند.

ما واقعاً فکر می کنیم که پروژه ای از این قبیل پتانسیل زیادی برای ارائه خدمات به طیف وسیعی از مشتریان دارد: از افراد خصوصی که دارای باغچه های کوچک از طریق باغ های تزئینی در مشاغل هستند که مایلند به راحتی باغ های خود را پرورش دهند ، در حالی که در مصرف آب و منابع صرفه جویی می کنند. کشاورزان و شرکتهای بزرگ که مزارع و گلخانه های وسیعی را در اختیار دارند و به دنبال راه حلی م effectiveثر و نسبتاً ارزان هستند که بیشترین اطلاعات مربوط به محصولات خود را در اختیار آنها قرار دهد ، بنابراین از نظر کیفیت محصولات و مزایای آنها نسبت به رقبای خود برتری بیشتری خواهند داشت. صرفه جویی در هزینه ها ، هم برای آب و هم برای کالاهای معیوب که به درستی مورد استفاده قرار نگرفته اند (برای مثال ، آب زیاد دریافت کرده اند).