طراحی و پیاده سازی سیستم مدیریت هوشمند زمانبندی آبیاری محصولات کشاورزی با استفاده از گره‌های‌های حسگر بی‌سیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1استادیار دانشکده فنی مهندسی ـ مجتمع آموزش عالی سراوان ـ سراوان ـ ایران،

2 مجتمع آموزش عالی سراوان ـ سراوان

چکیده

بیشتر آب مورد استفاده در ایران در زمینه کشاورزی است با توجه به محدودیت کمی وکیفی منابع آب در استقرار گیاهان مناطق بیابانی، مدیریت صحیح زمان آبیاری و به کارگیری روش های مناسب آبیاری بسیار حائز اهمیت است. در این مقاله، یک سیستم هوشمند بهینه آبیاری قطره­ای برای محصولات کشاورزی با هدف طراحی و توسعه سیستم کنترل با استفاده از گره­های حسگر ارائه می­شود که بخش نرم افزاری پروژه بر اساس اجزای سخت افزاری طراحی و توسعه یافته است. مولفه سخت افزاری شامل جعبه کنترل است که برای جمع آوری داده­های مربوط به میزان رطوبت خاک از طریق حسگرهای رطوبت خاک برای نظارت بر محیط کاشت گیاه استفاده می­شود. مولفه دوم یک برنامه به زبان C++، که برای تجزیه و تحلیل داده­های مربوط به رطوبت خاک به منظور مدیریت بهتر و تعیین زمانبندی مناسب برای آبیاری قطره­ای است. این سیستم در مرکز نوآوری مجتمع آموزش عالی سراوان واقع در استان سیستان و بلوچستان بصورت پایلوت اجرا و آزمایش شده‌ است. نتایج نشان داد که مدیریت هوشمند زمانبندی آبیاری، علاوه بر بهبود هزینه‌های آب مصرفی موجب افزایش بهره‌وری محصولات کشاورزی می­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Designing and Implementing a Wireless Sensor Node-Based Intelligent Management System for Agricultural Product Irrigation Scheduling and Timing

نویسندگان [English]

  • shayesteh Tabatabaei 1
  • hassan nosrati nahook 2
1 Department of Computer Engineering, Higher Educational Complex of Saravan, Saravan, Iran
2 hyper complex of saravan
چکیده [English]

Agriculture consumes the majority of the country's water. The control of irrigation time and the use of suitable irrigation technology are extremely crucial due to the restricted quantity and quality of water resources in IRAN for plant development in desert regions. This paper's goal is to create and develop a sensor node-based control system that will provide an ideal intelligent drip irrigation system for agricultural products. Using the hardware components as a foundation, the software component of the project is developed and produced. The hardware component includes the control box, which is utilized to collect soil moisture data via soil moisture sensors to monitor the planting environment. The second component is a C++ application that is used to analyze soil moisture data for better management and to select the best drip irrigation plan. This technology was implemented and tested as a pilot in the Saravan Higher Education Complex Innovation Center in Sistan and Baluchistan province. The findings revealed that, in addition to lowering water consumption costs, timely irrigation management boosts agricultural product productivity.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : wireless sensor nodes
  • intelligent irrigation scheduling
  • drip irrigation
  • and water efficiency
اسدی، ر.، ف. زکی زاده و ش. عباسی جدانی 1391. روشهای آبیاری بهینه در مناطق خشک (آبیاری زیر سطحی و کوزه ای). اولین همایش ملی بیابان (علوم، فنون و توسعه پایدار)، شماره 1، ص .9 – 1.
اکبری، س.م.ر.، س.ن. موسوی و ع. رضایی .1388 . بحران آب و لزوم توجه به بهره وری آب در مناطق دچار خشکسالی؛ مطالعه موردی: دشت سیدان - فاروق. دومین همایش ملی اثرات خشکسالی و راهکارهای مدیریت آن ، شماره 2، ص .7 – 1.
بوستانی، ف.، ح. محمدی و ز. معین الدینی. 1393 .پیامد سیاست‌های افزایش قیمت آب و کاهش آب آبیاری در استان فارس (رهیافت برنامه‌ریزی ریاضی مثبت تصحیح شده). نشریه مهندسی منابع آب، سال هفتم، شماره 20، ص .78 – 65.
رجا، ا.، م. پارسی نژاد و ت. سهرابی. 1398. اثربخشی راهکارهای مدیریتی کاهش مصرف آب کشاورزی (مطالعه موردی: محدوده مطالعاتی مرودشت–خرامه). نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال هشتم، شماره 4، ص .86 – 67.
سهرابی، ف. و ف. عباسی. 1388 . ارزیابی بازده آبیاری در کشور و ارائه نقشه های هم بازده آبیاری. مجموعه مقالات دوازدهمین همایش کمیته ملی و آبیاری و زهکشی ایران ، ۶-۵ اسفند ، شماره 12، ص .44 – 29.
عابدی باباحیدری، ح.، ر. فتاحی نافچی و د. نامدار خجسته. 1398. مقایسه روشهای آبیاری سطحی، قطرهای و واترباکس در استقرار نهال زالزالک برای کنترل پدیده بیابان‌زایی. نشریه آب و خاک، سال سی و سه، شماره 2، ص .258 – 24.
معروف پور، ع.، ح. وطن خواه و م. بهزادی نسب. 1395. ارزیابی راندمان سیستم آبیاری نواری در برخی مزارع دشت زرینه رود میاندوآب. نشریه مهندسی آبیاری و آب ایران، سال هفتم، شماره 1، ص .96 – 83.
ناصری، ا.، ف. عباسی و م. اکبری. 1396 .  برآورد آب مصرفی در بخش کشاورزی به روش بیلان آب. تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی,.نشریه تحقیقات مهندسی سازه های آبیاری و زهکشی ، سال هیجدهم، شماره 68، ص .32 – 17.
نجفی، پ. و م. ستار .1384 . ارزیابی دقت نرم افزار  CropWat در تخمین تبخیر و تعرق گیاه مرجع در منطقه اصفهان. نشریه پژوهش در علوم کشاورزی ، سال اول، شماره 1، ص .11 – 1.
 
Belsare, R., Deshmukh, K., Patil, M., & Hattarge, A. M. (2014). Smart green house automation. International Journal of Computer Science & Engineering Technology (IJCSET), 5, 1127-1129.
Bhattacharya, A., & Sinha, K. (2017). An efficient protocol for load-balanced multipath routing in mobile ad hoc networks. Ad Hoc Networks, 63, 104-114.‏
Bilgin, Z., & Khan, B. (2010, May). A dynamic route optimization mechanism for AODV in MANETs. In Communications (ICC), 2010 IEEE International Conference on (pp. 1-5). IEEE.‏
Clausen, T., Yi, J., & Herberg, U. (2017). Lightweight On-demand Ad hoc Distance-vector Routing-Next Generation (LOADng): Protocol, extension, and applicability. Computer Networks, 126, 125-140.‏
Junhai, L., Liu, X., & Danxia, Y. (2008). Research on multicast routing protocols for mobile ad-hoc networks. Computer Networks, 52(5), 988-997.
He, J., Yang, O., & Zhou, Y. (2017). Using Flow Cost to Globally Allocate and Optimize Limited Bandwidth in Multipath Routing.Computer Networks.‏
Nikolidakis, S. A., Kandris, D., Vergados, D. D., & Douligeris, C. (2015). Energy efficient automated control of irrigation in agriculture by using wireless sensor networks. Computers and Electronics in Agriculture, 113, 154-163.
Raich, A., & Vidhate, A. (2013). Best path finding using location aware AODV for MANET. International Journal of Advanced Computer Research, 3(3), 336.‏
Tabatabaei, S., Teshnehlab, M., & Mirabedini, S. J. (2015). Fuzzy-based routing protocol to increase throughput in mobile ad hoc networks. Wireless Personal Communications, 84(4), 2307-2325.‏
Tabatabaei, S., & Behravesh, R. (2017). New Approaches to Routing in Mobile Ad hoc Networks. Wireless Personal Communications, 97(2), 2167-2190.‏
Upadhyay, S., Joshi, P., Gandotra, N., & Kumari, A. (2012). Comparison and performance analysis of reactive type DSR, AODV and proactive type DSDV routing protocol for wireless mobile ad-hoc network, using NS-2 simulator. Journal of Engineering and computer innovations, 3(2), 36-47.‏
Yadav, A. K., Das, S. K., & Tripathi, S. (2017). EFMMRP: Design of efficient fuzzy based multi-constraint multicast routing protocol for wireless ad-hoc network. Computer Networks, 118, 15-23.‏