Vườn thông minh - Kích và phát triển: 9 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có thể tự trồng cây, hoa, trái cây hoặc rau với sự trợ giúp của ứng dụng Điện thoại thông minh để đảm bảo cây trồng của bạn có được cấu hình tối ưu về nước, độ ẩm, ánh sáng và nhiệt độ, đồng thời cho phép bạn theo dõi cách trồng cây của mình MỌI LÚC MỌI NƠI.

Smart Garden - Click and Grow sẽ chăm sóc cây trồng của bạn ngay cả khi bạn đang đi nghỉ, cách xa nhà hàng dặm, bằng cách đảm bảo chúng luôn có đủ nước, ánh sáng và nhiệt độ thích hợp.

Bằng cách sử dụng các cảm biến tiên tiến theo dõi độ ẩm, ánh sáng và nhiệt độ, ứng dụng thông minh của chúng tôi biết chính xác thời điểm cần tưới cho khu vườn của bạn và lượng nước cần thiết là bao nhiêu. Tất cả các thông tin liên quan về khu vườn của bạn được theo dõi liên tục và xuất hiện trên màn hình điện thoại thông minh của bạn mọi lúc.

Bạn sẽ có thể chọn để ứng dụng thông minh tự động tưới vườn tùy thuộc vào điều kiện hiện tại của khu vườn, hoặc cách khác, bạn có thể chọn tưới vườn thủ công bất cứ khi nào bạn quyết định và với lượng nước bạn chọn, bằng cách nhấn một nút trên điện thoại thông minh của bạn.

Khu vườn thông minh của chúng tôi phù hợp với điều kiện địa phương của bạn và giảm sử dụng nước và hóa đơn tiền nước lên đến 60% bằng cách tưới cây của bạn vào thời điểm và điều kiện hoàn hảo.

Tiến tới tương lai với khu vườn thông minh của chúng tôi và bắt đầu chăm bón khu vườn của bạn một cách dễ dàng, nhanh chóng và không kém phần quan trọng mà không cần tốn kém.

Bước 1: Các bộ phận

Đối với dự án này, bạn sẽ cần:

Thiết bị và Bo mạch Điện tử:

1) NodeMCU;

2) Bộ ghép kênh tương tự 2 (hoặc nhiều hơn);

3) Bóng bán dẫn;

4) Máy bơm nước (chúng tôi đã sử dụng Máy bơm Blige 12V 350GPH);

5) Nguồn điện

Cảm biến:

6) Cảm biến ánh sáng (Điện trở phụ thuộc ánh sáng);

7) Cảm biến MPU-6050 (hoặc bất kỳ cảm biến nhiệt độ nào);

8) Cảm biến độ ẩm đất điện dung;

Vật lý

9) Ống nước 3/4”;

10) Điện trở;

11) Dây và Phần mở rộng;

12) Điện thoại thông minh

13) Ứng dụng Blynk

Bước 2: Đấu dây - Bo mạch và Cảm biến

Xem hướng dẫn chi tiết dưới đây về cách kết nối các thành phần khác nhau và tham khảo sơ đồ đấu dây được đăng ở trên.

Board và MultiPlexer

Đặt NodeMCU và bộ ghép kênh trên breadboard như trong sơ đồ.

Sử dụng hai jumper để kết nối 5V và GND của NodeMCU với cột '+' và '-' của breadBoard tương ứng và kết nối bộ ghép kênh với NodeMCU như hình trên.

Kết nối các cảm biến

1) Cảm biến ánh sáng (Điện trở phụ thuộc ánh sáng) - Bạn sẽ cần ba jumper và điện trở 100K.

Sử dụng 3 jumper để kết nối cảm biến với 5V, GND và với Y2 của multiPlexer như hình trên.

2) Cảm biến MPU-6050 - Bạn sẽ cần bốn jumper để kết nối cảm biến với 5V, GND và D3, D4 của NodeMCU như hình trên.

3) Cảm biến độ ẩm đất điện dung (CSMS) - Kết nối CSMS với 3 jumper, với 5V, GND và Y0 của bộ ghép kênh như hình trên.

Bây giờ, kết nối cáp USB với NodeMCU và tiếp tục bước tiếp theo.

Bước 3: Đấu dây - Bóng bán dẫn và Bơm

Xem hướng dẫn chi tiết dưới đây về cách kết nối Rely và Máy bơm nước, và tham khảo các hình ảnh đi dây được đăng ở trên.

Bóng bán dẫn

Sử dụng 3 Jumper để kết nối bóng bán dẫn như sau:

1. Chân giữa đến '-' của máy bơm nước;

2. Chân trái vào dấu '-' của Nguồn điện 12V;

3. Chân phải đến D0 của MCU;

Máy bơm nước

Kết nối '+' của nguồn điện 12V với '+' của máy bơm nước.

Bước 4: Kết nối hệ thống

Chúng tôi khuyên bạn nên đặt breadBoard cùng với tất cả các thành phần khác ngoại trừ máy bơm trong một chiếc hộp đẹp.

Nên ở bên trong xô nước.

Đi ống dài 3/4 '; Chặn một đầu của đường ống, và lắp đầu kia vào máy bơm nước; tạo một số lỗ dọc theo đường ống và triển khai nó gần các nhà máy;

đặt cảm biến đất vào đất. Lưu ý rằng đường cảnh báo của cảm biến nên ở bên ngoài đất.

Bạn có thể nhìn vào hình trên để biết cách chúng tôi đặt hệ thống.

Bước 5: Mã

Mở tệp.ino đính kèm bằng trình chỉnh sửa arduino.

Trước khi bạn tải nó lên NodeMCU, hãy chú ý đến các thông số sau mà bạn có thể muốn thay đổi:

1) const int AirValue = 900; Bạn cần kiểm tra giá trị này bằng cảm biến độ ẩm đất.

Lấy cảm biến ra khỏi đất và kiểm tra giá trị bạn nhận được. Bạn có thể thay đổi giá trị trong mã phù hợp.

2) const int WaterValue = 380; Bạn cần kiểm tra giá trị này bằng cảm biến của mình.

Lấy cảm biến ra khỏi đất và đặt nó vào một cốc nước. Kiểm tra giá trị bạn nhận được - Bạn có thể thay đổi giá trị trong mã phù hợp.

Sau khi thực hiện các bước trên, chỉ cần tải lên mã NodeMCU.

Bước 6: IFTTT Applet

Nếu hệ thống quyết định tự động tưới cho khu vườn, nó sẽ gửi cho bạn một Email, vì vậy bạn sẽ biết rằng khu vườn của bạn đã được tưới, vì đất rất khô.

Chúng tôi khuyên bạn nên cấu hình hệ thống sao cho nó chỉ tưới vào ban đêm hoặc khi mặt trời xuống thấp.

bằng cách đó bạn sẽ tiết kiệm được một lượng nước đáng kể mỗi tháng !!

Trong ứng dụng Blynk, chúng tôi đã sử dụng một tiện ích webhook. Tiện ích webhook được sử dụng để kích hoạt một sự kiện trên các ứng dụng IFTTT. IFTTT Ngày / Giờ -> webhooks, một ghim ảo trên Blynk thay đổi giá trị của nó. Chức năng này sẽ kích hoạt chức năng gửi mail cho bạn khi đất rất khô và hệ thống tưới tự động đã được vận hành.

Bước 7: Vườn thông minh - Ứng dụng BLYNK

Ứng dụng BLYNK của chúng tôi có các tính năng sau:

1) LCD - LCD sẽ cung cấp cho bạn thông tin liên quan về hệ thống. Nó sẽ cho bạn biết khi hệ thống vận hành máy bơm nước và tưới cây.

2) Thang đo độ ẩm của đất - Cung cấp cho bạn thông tin về độ ẩm của đất.

Thang đo thể hiện độ ẩm theo phần trăm sao cho độ ẩm không phần trăm là độ ẩm trung bình của không khí và 100 phần trăm thể hiện độ ẩm của nước.

Chúng tôi cũng đã thêm mô tả bằng lời về mức độ ẩm được thể hiện bằng năm tùy chọn:

A. Rất ẩm ướt - khi đất nổi với nước.

B. Ướt - giữa bình thường và ngập nước. Tình trạng này dự kiến sẽ xảy ra một thời gian sau khi chúng tôi đã tưới nước cho đất.

C. Lý tưởng - khi đất chứa một lượng nước lý tưởng cho cây.

D. Khô - Khi đất bắt đầu khô. Tuy nhiên, ở hầu hết các loại cây vẫn chưa cần tưới.

E. Rất khô - trong trường hợp này, hãy tưới đất càng sớm càng tốt (Lưu ý rằng nếu Chế độ tưới tự động được BẬT, Hệ thống sẽ tự động tưới vườn khi Đất rất khô).

* Tất nhiên, mức độ ẩm lý tưởng của đất là tùy thuộc vào các loại cây bạn có trong vườn.

* Bạn có thể thay đổi mức độ ẩm của nước và độ ẩm của không khí theo như đã giải thích ở trên.

3) Thang nắng - Cung cấp cho bạn thông tin về mức độ ánh sáng mà cây tiếp xúc. Mức độ ánh sáng lý tưởng cần thiết là tùy thuộc vào loại cây bạn trồng trong vườn.

4) Nhiệt độ - cung cấp cho bạn nhiệt độ trong khu vực xung quanh cây trồng của bạn.

5) Tưới Tự động - khi nút này BẬT, hệ thống sẽ tự động tưới cây khi độ ẩm của đất đến 'Rất khô'.

6) Lượng - bằng cách nhấn '+' hoặc '-', bạn có thể chọn lượng nước (tính bằng lít) để tưới cây.

Bước 8: Mô phỏng hệ thống đang hoạt động

Xem hệ thống hoạt động trực tiếp trong video đính kèm !!:)

Lưu ý rằng khi bạn BẬT Tưới Tự động, hệ thống sẽ tự động tưới vườn của bạn ngay khi đất ở trạng thái 'Rất khô'. Hệ thống có thể được cấu hình để chỉ tưới khi nắng không quá gắt (ví dụ chỉ vào lúc tối muộn) để nước không bị lãng phí !!!

Nếu hệ thống quyết định tự động tưới vườn, nó sẽ cho bạn biết trên màn hình LCD của ứng dụng (nếu nó đang mở trên điện thoại thông minh của bạn) và nó cũng sẽ gửi cho bạn một Email!

Bước 9: Cải tiến và kế hoạch tương lai

Thách thức chính

Thách thức chính của chúng tôi là tìm ra loại cảm biến nào chúng tôi nên sử dụng, đặt chúng ở đâu và chúng tôi nên sử dụng giá trị điểm cuối nào để có được kết quả tốt nhất.

Vì chúng tôi có nhiều thông tin để hiển thị (độ ẩm đất, nhiệt độ, mức độ ánh sáng, điều kiện đất đai, v.v.) Chúng tôi đã dành rất nhiều thời gian để làm cho ứng dụng của chúng tôi rõ ràng và thoải mái nhất có thể.

Lúc đầu, chúng tôi làm việc với Rely, điều đó khiến cuộc sống của chúng tôi rất khó khăn, chúng tôi đã thử một số phụ thuộc và chúng tôi phát hiện ra rằng NodeMCU và phụ thuộc đôi khi không ổn định lắm, vì giá trị CAO của các chân Kỹ thuật số của NodeMCU chỉ xuất ra 3 vôn, khi phụ thuộc hoạt động với 5V, vì vậy khi chúng tôi muốn BẬT máy bơm và đặt đầu ra D1 thành CAO, công tắc đã không hoạt động như 5V dự kiến để thay đổi trạng thái của nó.

Ngay sau khi chúng tôi thay thế phụ thuộc bằng bóng bán dẫn, chúng tôi có thể điều khiển máy bơm một cách dễ dàng.

Những hạn chế của hệ thống

Khu vườn của chúng tôi nhỏ, không thể chứa một số lượng lớn các cảm biến để nhận thông tin từ một số khu vực khác nhau trong khu vườn của chúng tôi. Với nhiều cảm biến hơn và một khu vườn lớn hơn, chúng tôi có thể tìm hiểu thêm về các điều kiện phổ biến trong từng khu vực của khu vườn và sử dụng các thuộc tính cụ thể cho từng khu vực của khu vườn, do đó, nó có được điều kiện và cách xử lý tốt nhất cho các nhu cầu cụ thể của nó và cũng có thể điều chỉnh nó để tưới tự động.

Tầm nhìn tương lai

Những suy nghĩ trong tương lai của chúng ta chủ yếu nảy sinh từ những hạn chế của hệ thống. Mục tiêu là triển khai cùng một hệ thống vườn thông minh - chỉ là một hệ thống lớn ở quy mô lớn hơn.

Chúng tôi tin rằng một hệ thống như vậy có thể được điều chỉnh cho bất kỳ loại nền tảng nào bắt đầu từ vườn tư nhân, cũng như vườn công cộng cho đến ngành nông nghiệp, Như nhà kính lớn và cánh đồng nông nghiệp.

Đối với mỗi hệ thống (tùy thuộc vào kích thước của nó), chúng tôi sẽ sử dụng nhiều cảm biến hơn. Ví dụ:

1. Một số lượng lớn các cảm biến độ ẩm đất: Với số lượng lớn các cảm biến, chúng ta có thể biết mức độ ẩm ở bất kỳ phần cụ thể nào của đất / đất.

2. Số lượng lớn các cảm biến ánh sáng: tương tự như lý do ở trên, thậm chí ở đây chúng ta có thể nhận được nhiều hơn cụ thể trên các khu vực khác nhau của khu vườn.

Bằng cách thêm các cảm biến này, chúng ta có thể đưa ra một phương pháp xử lý cụ thể cho bất kỳ loại cây nào trong vườn của chúng ta.

Vì các loại cây khác nhau yêu cầu một cách xử lý khác nhau, chúng tôi có thể điều chỉnh từng khu vực trong khu vườn của mình với một loại cây khác và với số lượng lớn các cảm biến, chúng tôi phù hợp với loại cây cụ thể với điều kiện chính xác mà nó cần. Bằng cách này, chúng ta có thể trồng nhiều loại cây trên địa hình nhỏ hơn.

Một lợi thế đáng kể khác của một số lượng lớn các cảm biến là khả năng xác định mức độ ẩm trong đất và nhiệt độ, khóa để biết khi nào cần tưới nước cho bất kỳ phần nào trên Trái đất và chúng ta có thể kiểm soát việc tưới nước để nó sẽ dẫn đến tiết kiệm nước tối đa. Chúng tôi phải tưới cả vườn nếu một phần nhỏ bị khô, chúng tôi chỉ có thể thay đổi diện tích này.

3. Kết nối hệ thống với vòi nước chính - theo cách đó chúng ta không phải đổ đầy nước vào bình chứa. Ưu điểm tuyệt vời của kết nối như vậy là kiểm soát tối đa việc tưới tiêu và lượng nước mà từng vùng trên đất nhận được mà không phải lo lắng về việc nước trong bể cạn kiệt.

4. Ứng dụng chuyên dụng cho hệ thống - Viết ứng dụng mới tương thích với hệ thống. Với tất cả tình yêu của chúng tôi ứng dụng אם Blynk, chúng tôi không thể sử dụng nó làm ứng dụng hệ thống chính. Chúng tôi muốn viết một ứng dụng duy nhất cho hệ thống phù hợp với bộ điều khiển và cảm biến mà chúng tôi muốn làm việc để mang lại trải nghiệm hoàn hảo cho người dùng.

Viết một ứng dụng như thế này sẽ cung cấp cho chúng tôi tùy chọn để thêm nhiều tính năng hơn, sau đó là những tính năng mà chúng tôi có thể tìm thấy trong Blynk. Ví dụ: xây dựng hồ sơ người dùng cho khách hàng, thu thập thông tin về từng khách hàng và tư vấn cho anh ta về các thuộc tính tốt nhất và hiệu quả nhất phù hợp với nhu cầu của anh ta.

Chúng tôi muốn xây dựng một thuật toán tìm hiểu tất cả thông tin chúng tôi nhận được từ nhiều loại cảm biến và sử dụng nó để mang lại điều kiện tốt nhất cho cây trồng.

Sau đó, chúng tôi có thể tạo ra một vòng kết nối khách hàng trực tuyến được cập nhật các đề xuất và nhận trợ giúp trực tuyến trong trường hợp hệ thống có vấn đề.

Chúng tôi thực sự nghĩ rằng một dự án như thế này có tiềm năng lớn để phục vụ nhiều đối tượng khách hàng: từ các cá nhân có khu vườn nhỏ đến khu vườn trang trí trong các doanh nghiệp muốn chăm sóc khu vườn của họ một cách dễ dàng, đồng thời tiết kiệm nước và tài nguyên, và lên đến nông dân và các công ty lớn nắm giữ các cánh đồng lớn và nhà kính và tìm kiếm một giải pháp hiệu quả và tương đối rẻ tiền sẽ cung cấp cho họ thông tin phù hợp nhất về sản phẩm của họ, do đó sẽ mang lại cho họ lợi thế so với đối thủ về chất lượng sản phẩm của họ và tiết kiệm chi phí, cả nước và hàng hóa bị lỗi chưa được xử lý đúng cách (ví dụ như có quá nhiều nước).