الحديقة الذكية - انقر وانمو: 9 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

ماذا لو كان بإمكانك زراعة نباتاتك أو زهورك أو فواكهك أو خضرواتك بمساعدة تطبيق الهاتف الذكي الذي يضمن حصول نباتاتك على التكوين الأمثل للمياه والرطوبة والضوء ودرجة الحرارة ويسمح لك بمراقبة كيفية زراعة نباتاتك في أي وقت وفي أي مكان.

Smart Garden - Click and Grow ستعتني بالنباتات الخاصة بك حتى عندما تكون في إجازة ، على بعد أميال من المنزل ، من خلال التأكد من أن لديها ما يكفي من الماء والضوء ودرجة الحرارة المناسبة في جميع الأوقات.

باستخدام مستشعرات متطورة تراقب الرطوبة والضوء ودرجة الحرارة ، يعرف تطبيقنا الذكي بالضبط متى يجب ري حديقتك وما هي الكمية المثلى من المياه المطلوبة. تتم مراقبة جميع المعلومات ذات الصلة بحديقتك باستمرار وتظهر على شاشة هاتفك الذكي في جميع الأوقات.

ستكون قادرًا على اختيار السماح للتطبيق الذكي بري الحديقة تلقائيًا وفقًا للظروف السائدة في الحديقة ، أو بدلاً من ذلك ، يمكنك اختيار ري الحديقة يدويًا متى قررت وبكمية المياه التي تختارها ، عن طريق الضغط على زر في هاتفك الذكي.

تناسب حديقتنا الذكية ظروفك المحلية وتقلل من استخدام المياه وفواتير المياه بنسبة تصل إلى 60٪ عن طريق ري نباتاتك في الوقت والظروف المثالية.

تقدم إلى المستقبل مع حديقتنا الذكية وابدأ في زراعة حديقتك بسهولة وسرعة ولا تقل أهمية دون إنفاق ثروة.

الخطوة 1: الأجزاء

لهذا المشروع سوف تحتاج:

الأجهزة واللوحات الإلكترونية:

1) NodeMCU ؛

2) 2 (أو أكثر) قناة المضاعف التناظرية ؛

3) الترانزستور.

4) مضخة مياه (استخدمنا مضخة Blige 12V 350GPH) ؛

5) مصدر الطاقة

المستشعرات:

6) مستشعر الضوء (مقاوم يعتمد على الضوء) ؛

7) مستشعر MPU-6050 (أو أي مستشعر درجة حرارة) ؛

8) مستشعر رطوبة التربة بالسعة ؛

بدني

9) 3/4 انبوب ماء ؛

10) المقاومات.

11) الأسلاك والتمديدات.

12) الهاتف الذكي

13) تطبيق Blynk

الخطوة 2: الأسلاك - السبورة وأجهزة الاستشعار

انظر أدناه الإرشادات التفصيلية حول كيفية توصيل المكونات المختلفة ، وارجع إلى مخطط الأسلاك المنشور أعلاه.

مجلس و MultiPlexer

ضع NodeMCU ومضاعف الإرسال على لوح التجارب كما هو موضح في الرسم التخطيطي.

استخدم اثنين من وصلات العبور لتوصيل 5V و GND من NodeMCU بعمود "+" و "-" من لوحة الخبز على التوالي ، وقم بتوصيل معدد الإرسال بـ NodeMCU كما هو موضح أعلاه.

توصيل المستشعرات

1) مستشعر الضوء (مقاوم يعتمد على الضوء) - ستحتاج إلى ثلاثة وصلات وصل ومقاوم 100K.

استخدم وصلات العبور الثلاثة لتوصيل المستشعر بـ 5V و GND و Y2 لجهاز الإرسال المتعدد كما هو موضح أعلاه.

2) مستشعر MPU-6050 - ستحتاج إلى أربعة وصلات توصيل لتوصيل المستشعر بـ 5V و GND و D3 و D4 لوحدة NodeMCU كما هو موضح أعلاه.

3) مستشعر رطوبة التربة السعوي (CSMS) - قم بتوصيل CSMS بثلاثة وصلات عبور ، إلى 5V و GND و Y0 لمُعدد الإرسال كما هو موضح أعلاه.

الآن ، قم بتوصيل كبل USB بـ NodeMCU ، وتابع إلى الخطوة التالية.

الخطوة 3: الأسلاك - الترانزستور والمضخة

انظر أدناه التعليمات التفصيلية حول كيفية توصيل Rely ومضخة المياه ، وارجع إلى صور الأسلاك المنشورة أعلاه.

الترانزستور

استخدم 3 وصلات وصل لتوصيل الترانزستور على النحو التالي:

1. المحطة الوسطى إلى "-" لمضخة المياه ؛

2. الساق اليسرى إلى "-" من امدادات الطاقة 12V ؛

3. الساق اليمنى إلى D0 من MCU ؛

مضخة مياه

قم بتوصيل "+" من مصدر الطاقة 12 فولت إلى "+" لمضخة المياه.

الخطوة 4: توصيل النظام

نوصي بوضع لوح الخبز جنبًا إلى جنب مع جميع المكونات الأخرى باستثناء المضخة في صندوق جميل.

يجب أن يكون داخل دلو من الماء.

خذ أنبوبًا طويلًا 3/4 بوصة ؛ سد أحد طرفي الأنبوب ، وقم بتركيب الطرف الآخر على مضخة المياه ؛ عمل بعض الثقوب على طول الأنبوب ، ونشره بالقرب من النباتات ؛

ضع مستشعر التربة في التربة. لاحظ أن خط التحذير الخاص بالمستشعر يجب أن يكون خارج التربة.

يمكنك إلقاء نظرة على الصورة أعلاه لترى كيف وضعنا النظام.

الخطوة 5: الكود

افتح ملف.ino المرفق باستخدام محرر اردوينو.

قبل تحميله إلى NodeMCU ، يرجى الانتباه إلى المعلمات التالية التي قد ترغب في تغييرها:

1) const int AirValue = 900 ؛ تحتاج إلى اختبار هذه القيمة باستخدام مستشعر رطوبة التربة.

أخرج المستشعر من التربة وتحقق من القيمة التي تحصل عليها. يمكنك تغيير القيمة في الكود وفقًا لذلك.

2) قيمة ثابتة في WaterValue = 380 ؛ تحتاج إلى اختبار هذه القيمة باستخدام المستشعر الخاص بك.

أخرج المستشعر من التربة وضعه في كوب من الماء. تحقق من القيمة التي تحصل عليها - يمكنك تغيير القيمة في الكود وفقًا لذلك.

بعد القيام بما ورد أعلاه ، ما عليك سوى تحميل الكود إلى NodeMCU.

الخطوة 6: تطبيقات IFTTT الصغيرة

إذا قرر النظام الري التلقائي للحديقة ، فسيرسل إليك بريدًا إلكترونيًا ، لذلك ستعرف أن حديقتك كانت مروية ، لأن التربة كانت جافة جدًا.

نوصيك بتهيئة النظام بحيث يتم الري في الليل فقط أو عندما يكون مستوى الشمس منخفضًا.

بهذه الطريقة ستوفر كمية كبيرة من الماء كل شهر !!

في تطبيق Blynk ، استخدمنا أداة Webhook واحدة. تم استخدام عنصر واجهة المستخدم للخطاف على الويب لتشغيل حدث على تطبيقات IFTTT. IFTTT التاريخ / الوقت -> خطافات الويب ، يقوم دبوس افتراضي على Blynk بتغيير قيمته. مما يؤدي إلى تشغيل وظيفة ترسل لك بريدًا عندما تكون التربة جافة جدًا ويتم تشغيل الري التلقائي.

الخطوة 7: Smart Garden - تطبيق BLYNK

يحتوي تطبيق BLYNK الخاص بنا على الميزات التالية:

1) LCD - ستوفر لك شاشة LCD المعلومات ذات الصلة بالنظام. سيخبرك عندما يقوم النظام بتشغيل مضخة المياه وري النباتات.

2) مقياس رطوبة التربة - يوفر لك معلومات حول رطوبة التربة.

يوضح المقياس نسبة الرطوبة بحيث يمثل صفر بالمائة متوسط مستوى رطوبة الهواء ، و 100 بالمائة يمثل رطوبة الماء.

أضفنا أيضًا وصفًا شفهيًا لمستوى الرطوبة ممثلة بخمسة خيارات:

أ. رطب جدا - عندما تطفو التربة بالماء.

ب. الرطب - بين العادي والمغمور. من المتوقع أن يحدث هذا الوضع لبعض الوقت بعد أن قمنا بري الأرض.

ج- مثالي - عندما تحتوي التربة على كمية مثالية من الماء للنباتات.

د- جاف - عندما تبدأ التربة بالجفاف. ومع ذلك ، في معظم النباتات ليست هناك حاجة للري حتى الآن.

ج. جاف جدًا - في هذه الحالة سقي التربة في أسرع وقت ممكن (لاحظ أنه إذا كان وضع الري التلقائي قيد التشغيل ، فسيقوم النظام تلقائيًا بري الحديقة عندما تكون التربة جافة جدًا).

* بالطبع يعتمد المستوى المثالي لرطوبة التربة على النباتات العطرية الموجودة في حديقتك.

* يمكنك تغيير مستوى رطوبة المياه ومستوى رطوبة الهواء وفقًا لما هو موضح أعلاه.

3) مقياس مشمس - يوفر لك معلومات حول مستوى الضوء الذي تتعرض له النباتات. يعتمد مستوى الإضاءة المثالي المطلوب على نوع النباتات الموجودة في حديقتك.

4) درجة الحرارة - توفر لك درجة الحرارة في المنطقة المحيطة بنباتاتك.

5) الري التلقائي - عند تشغيل هذا الزر ، سيقوم النظام تلقائيًا بري النباتات عندما تصبح رطوبة التربة "جافة جدًا".

6) المقدار - بالضغط على "+" أو "-" يمكنك اختيار كمية الماء (باللترات) لري النباتات.

الخطوة 8: محاكاة النظام أثناء العمل

شاهد النظام يعمل مباشرة في الفيديو المرفق !!:)

لاحظ أنك قمت بتشغيل الري التلقائي ، وسيقوم النظام تلقائيًا بري حديقتك بمجرد أن تصبح التربة "جافة جدًا". يمكن تهيئة النظام للري فقط عندما لا تكون الشمس قوية جدًا (على سبيل المثال فقط في وقت متأخر من الليل) حتى لا يضيع الماء !!!

إذا قرر النظام ري الحديقة تلقائيًا ، فسيخبرك بذلك على شاشة LCD الخاصة بالتطبيق (إذا كان مفتوحًا على هاتفك الذكي) ، وسيرسل لك أيضًا بريدًا إلكترونيًا!

الخطوة 9: التحسينات والخطط المستقبلية

التحدي الرئيسي

كان التحدي الرئيسي الذي واجهناه هو معرفة أجهزة الاستشعار التي يجب أن نستخدمها ، وأين نضعها فيها ، وما هي قيم النقطة النهائية التي يجب أن نستخدمها من أجل الحصول على أفضل النتائج.

نظرًا لأن لدينا الكثير من المعلومات لعرضها (رطوبة التربة ودرجة الحرارة ومستوى الضوء وحالة التربة وما إلى ذلك) فقد أمضينا وقتًا طويلاً لجعل تطبيقنا واضحًا ومريحًا قدر الإمكان.

في البداية ، عملنا مع Rely ، مما جعل حياتنا صعبة للغاية ، جربنا عدة اعتمادات واكتشفنا أن NodeMCU والاعتماد في بعض الأحيان غير مستقر للغاية ، حيث أن القيمة العالية للدبابيس الرقمية لمخرجات NodeMCU فقط 3 فولت ، عندما يعمل الاعتماد مع 5 فولت ، لذلك عندما أردنا تشغيل المضخة ، وضبط خرج D1 على HIGH ، لم يعمل المفتاح كما توقع الاعتماد 5V لتغيير حالته.

بمجرد استبدال الاعتماد بالترانزستور ، يمكننا التحكم في المضخة بسهولة.

حدود النظام

حديقتنا صغيرة ، ولم يكن من الممكن احتوائها على عدد كبير من أجهزة الاستشعار لتلقي المعلومات من عدة مناطق مختلفة في حديقتنا. مع المزيد من أجهزة الاستشعار وحديقة أكبر ، يمكننا معرفة المزيد عن الظروف السائدة في كل منطقة من مناطق الحديقة واستخدام خصائص محددة لكل منطقة من الحديقة ، بحيث تحصل على أفضل الظروف والعلاج لاحتياجاتها الخاصة ، وكذلك تعديلها للري الآلي.

الرؤية المستقبلية

تنبع أفكارنا المستقبلية بشكل أساسي من قيود النظام. الهدف هو تنفيذ نفس نظام الحدائق الذكية - مجرد نظام كبير في نطاقات أكبر.

نعتقد أنه يمكن تكييف مثل هذا النظام مع أي نوع من المنصات بدءًا من الحدائق الخاصة ، وكذلك الحدائق العامة وصولاً إلى الصناعة الزراعية ، مثل البيوت الزجاجية الكبيرة والحقول الزراعية.

لكل نظام (حسب حجمه) ، سنستخدم المزيد من أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال:

1. عدد كبير من أجهزة استشعار رطوبة التربة: مع وجود عدد كبير من أجهزة الاستشعار يمكننا معرفة مستوى الرطوبة في أي جزء معين من الأرض / التربة.

2. عدد كبير من أجهزة استشعار الضوء: على غرار السبب أعلاه حتى هنا يمكننا الحصول على أكثر من محدد في مناطق مختلفة من الحديقة.

بإضافة هذه المستشعرات ، يمكننا الجمع بين علاج محدد لأي نوع من النباتات في حديقتنا.

نظرًا لأن الأنواع المختلفة من النباتات تتطلب معالجة مختلفة ، يمكننا تكييف كل منطقة من حديقتنا مع نوع آخر من النباتات ، ومع وجود عدد كبير من أجهزة الاستشعار ، نطابق النبات المحدد مع الحالة التي يحتاجها بالضبط. بهذه الطريقة يمكننا زراعة مجموعة متنوعة من النباتات على تضاريس أصغر.

ميزة أخرى مهمة لعدد كبير من أجهزة الاستشعار هي القدرة على تحديد مستوى الرطوبة في التربة ودرجة الحرارة ، والقفل لمعرفة متى يكون من الضروري سقي أي جزء من الأرض ويمكننا التحكم في الري بحيث ينتج عنه أقصى قدر من توفير المياه. علينا سقي الحديقة بأكملها فقط إذا كان جزء صغير منها جافًا ، يمكننا فقط تغيير هذه المنطقة.

3. ربط النظام بحنفية المياه الرئيسية - بهذه الطريقة لن نضطر إلى ملء الحاوية بالمياه. الميزة العظيمة لمثل هذا الاتصال هي التحكم الأقصى في الري وكمية المياه التي تتلقاها كل منطقة من التربة ، مع عدم القلق بشأن نفاد المياه في الخزان.

4. تطبيق مخصص للنظام - كتابة تطبيق جديد متوافق مع النظام. مع كل حبنا אם تطبيق Blynk، لا يمكننا استخدامه بمثابة تطبيق النظام الرئيسي. نود كتابة تطبيق فريد للنظام يطابق وحدة التحكم وأجهزة الاستشعار التي نريد العمل معها من أجل توفير تجربة مثالية للمستخدم.

ستمنحنا كتابة تطبيق مثل هذا الخيار لإضافة المزيد من الميزات ، ثم تلك التي يمكن أن نجدها في Blynk. على سبيل المثال ، إنشاء ملف تعريف مستخدم للعميل ، وجمع المعلومات حول كل عميل وإبلاغه بأفضل الخصائص وأكثرها كفاءة التي تناسب احتياجاته.

نود بناء خوارزمية تتعلم جميع المعلومات التي نحصل عليها من مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار واستخدامها من أجل توفير أفضل الظروف للنباتات.

علاوة على ذلك ، يمكننا إنشاء دائرة عملاء عبر الإنترنت يتم تحديثها بالتوصيات وتتلقى المساعدة عبر الإنترنت في حالة وجود مشكلة في النظام.

نعتقد حقًا أن مشروعًا كهذا لديه إمكانات كبيرة لخدمة مجموعة واسعة من العملاء: من الأفراد الذين لديهم حدائق صغيرة من خلال الحدائق المزخرفة في الشركات التي ترغب في زراعة حدائقهم بسهولة ، مع توفير المياه والموارد ، وما يصل إلى المزارعون والشركات الكبيرة التي تمتلك حقولًا كبيرة وصوبات زراعية وتسعى إلى حل فعال وغير مكلف نسبيًا من شأنه أن يمنحهم المعلومات الأكثر صلة بمنتجاتهم ، وبالتالي يمنحهم مزايا على منافسيهم من حيث جودة منتجاتهم ، و توفير النفقات ، سواء من المياه أو البضائع المعيبة التي لم يتم التعامل معها بشكل صحيح (على سبيل المثال ، الحصول على الكثير من المياه).