17
การติดตามและแจ้งเตือนข้อมูลทางเกษตรกรรม ผ่านระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่ง TRACKING AND NOTIFICATION AGRICULTURAL DATA VIA INTERNET OF THINGS วริศร์ รัตนนิมติ ร * Waris Rattananimit
บทคัดย่อ ปัจจุบันเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตเข้ามามีบทบาทในชีวิตประจําวันมากขึ้น ไม่เว้นแม้แต่การเกษตรกรรมก็มี การนําเทคโนโลยีเข้ามาประยุกต์ใช้เพื่อให้ได้รับข้อมูลอย่างสะดวกรวดเร็ว เช่น แสงแดด อุณหภูมิ ความชื้นในดิน ความชื้นอากาศ ซึ่งเป็นปัจจัยสําคัญในการทําเกษตร ดังนั้นผู้วิจัยจึงคิดค้นระบบติดตามและแจ้งเตือนข้อมูลทาง การเกษตรผ่านระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่ง โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ NodeMCU ในการรับ ข้อมูลจาก Sensors DTH11 เพื่อวัดค่าอุณหภูมิ ความชื้นอากาศ และความชื้นในดิน ส่งข้อมูลผ่าน WIFI ไปยัง ระบบ Thing Speak นําไปสร้างเป็นกราฟอุณหภูมิของสถานที่ โดยสามารถดูข้อมูลได้จากคอมพิวเตอร์และ โทรศัพท์มือถือ และสามารถแจ้งเตือนผ่าน LINE ได้ด้วย คําสําคัญ: การเกษตร, ระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่ง, NodeMCU
ABSTRACT Nowadays the network technology is going to increase a role on an agricultural system in order to add a product value in quality. This research aims to propose a model for tracking and notification agricultural data via Internet. Researcher use NodeMCU Microcontroller to receive soil moisture, light, temperature and hmidity data from SensorS, and send data via WIFI to ThingSpeak System for generating graph of temperature and notification with LINE Application. Keywords: agriculture, internet of things, NodeMCU.
* อาจารย์ประจําสาขาวิชาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ คณะเทคโนโลยี วิทยาลัยเทคโนโลยีสยาม วารสารสหศาสตร์ศรีปทุม ชลบุรี ปีที่ 3 ฉบับที่ 2 มิถุนายน – กันยายน 2560
18
บทนํา การพัฒนาเทคโนโลยีการเกษตรสมัยใหม่มีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีต่าง ๆ เข้าด้วยกัน เช่น การนํา เทคโนโลยีดาวเทียม (GPS) มาใช้ในการควบคุมรถไถในการใส่ปุ๋ย พรวนดิน เทคโนโลยีภูมิสารสนเทศ (GIS) ในการ รวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่ การมีข้อมูลและเข้าใจสภาพแวดล้อมจึงเป็นสิ่งสําคัญต่อการสร้างผลผลิต (ศิวาพร เหมียดไธสง, เที่ยง เหมียดไธสง และสราวุฒิ เชาวสกู, ออนไลน์, 2557) การขาดเครื่องมือที่ใช้ในการเก็บ ข้อมูลและวิเคราะห์สภาพแวดล้อมที่เกษตรกรมีความจําเป็นต้องทราบและใช้ข้อมูลเหล่านี้ เช่น อุณหภูมิ แสง ความชื้นในขณะนั้น (Jaishetty & Patil, 2016) อีกทั้งราคาของเครื่องมือ เช่น บอร์ดไมโคร คอนโทรลเลอร์ และ เซนเซอร์ต่าง ๆ มีราคาถูกลง จึงเป็นที่มาของการสร้างระบบติดตามและแจ้งเตือนข้อมูลทางเกษตรกรรมผ่านระบบ เครือข่ายอินเทอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่ง (Internet of Things: IoT คือ การที่สิ่งต่าง ๆ รอบตัวเราถูกเชื่อมโยงเข้า ด้วยกันบนโลกของอินเทอร์เน็ต ทําให้สามารถควบคุมหรือสั่งการอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้ผ่านเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ด้วย สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ หรืออุปกรณ์พกพาอื่น ๆ) ระบบตรวจสภาพแวดล้อมเป็นระบบที่เสนอการควบคุม สภาพแวดล้อมจากข้อมูลที่ได้จากระบบเครือข่ายเซนเซอร์ไร้สายมาประมวลผลและควบคุม ระบบนี้จึงมีความ จําเป็นอย่างยิ่งสําหรับเกษตรกร ทําให้เกษตรกรได้รับข้อมูลต่าง ๆ อย่างสะดวกและรวดเร็ว (Gondchawar & Kawitkar, 2016) อีกทั้งเพื่อศึกษาการทํางานการส่งข้อมูลระหว่างเซนเซอร์กับไมโครคอนโทรลเลอร์ และระหว่าง ไมโครคอนโทรลเลอร์กับเว็บเซิร์ฟเวอร์ ในการวัดสิ่งแวดล้อมประกอบในการทําเกษตรกรรม โดยตรวจสอบผ่าน ระบบเครือข่ายไร้สายโดยใช้หลาย node ในการเก็บข้อมูลและส่งผ่านไปยังเครือข่ายไร้สาย และเก็บข้อมูลเพื่อ วิเคราะห์บนเซิร์ฟเวอร์กลาง และวิเคราะห์ข้อมูลที่จําเป็นผ่านโทรศัพท์ มือถือ (Chavan & Karande, 2014)
วัตถุประสงค์ของการวิจัย 1. เพื่อสร้างระบบติดตามและแจ้งเตือนข้อมูลทางเกษตรกรรมผ่านระบบเครือข่ายอินเทอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่ง 2. เพื่อศึกษาการทํางานของ NodeMCU ESP8266 กับ Sensor DTH11 3. เพื่อศึกษาการส่งข้อมูลระหว่าง NodeMCU ESP8266 กับ Web Server ThinkSpeak และ LINE massage API 4. เพื่อสร้างรายงานผลในรูปแบบกราฟแผนภูมิบนหน้าเว็บและแจ้งเตือนที่โทรศัพท์มือถือ
วิธีดําเนินการวิจัย เครื่องมือที่ใช้ ประกอบด้วย 1. Microcontroller NodeMCU ESP8266 Dev Kit NodeMCU เป็น open source IoT platform โดย firmware รันบน ESP8266 Wi-Fi SoC โดย Espressif Systems, มี module WiFi ESP-12 module ในตัว 2. Digital Temparature and Humidity Sensor (DTH11) วารสารสหศาสตร์ศรีปทุม ชลบุรี ปีที่ 3 ฉบับที่ 2 มิถุนายน – กันยายน 2560
19 เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นในอากาศ โดยส่งสัญญาณกลับเป็นดิจิทัลแล้วจึงแปลงค่าโดยใช้ library ของ Microcontroller 3. Light Sensor เซ็นเซอร์แสง โดยภายในประกอบด้วยตัวต้านทานแปรค่าตามแสง (LDR) โดยจะส่งสัญญาณแบบ อะนาล็ อกโดยค่าความต้านทานจะเปลี่ยนไปเมื่อเจอแสงทําให้ค่าสัญญาณเปลี่ยนไป 4. Soil Moisture Sensors เซ็นเซอร์วัดค่าความชื้นในดิน โดยมีลักษณะคล้ายส้อม จําเป็นต้องเสียบลงไปในดิน โดยค่าสัญญาณแบบ analog แปรค่าตามอุณหภูมิความชื้นในดิน 5. ThinkSpeak Cloud Service ThingSpeak เป็น open source Internet of Things (IoT) Platfrom และ API ทําการเก็บรับค่าจาก เซ็นเซอร์ผ่านจัดเก็บและดึงข้อมูลจากสิ่งต่าง ๆ โดยใช้โปรโตคอล HTTP ผ่านทางอินเทอร์เน็ตหรือผ่าน Local Area Network ThingSpeak ช่วยให้สามารถสร้างแอปพลิเคชันการบันทึกข้อมูลเซ็นเซอร์ แอปพลิเคชันการติดตาม ตําแหน่งและเครือข่ายทางสังคมของสิ่งที่มีการอัปเดตสถานะได้ 6. Line Message API การรับส่งข้อความโต้ตอบกับผู้ใช้แต่ละรายโดยตรง ผ่านบัญชีอย่างเป็นทางการ LINE หรือบัญชี LINE @ API สามารถใช้เพื่อส่งการตอบกลับที่กําหนดเองไปยังผู้ใช้รายอื่นโดยอัตโนมัติเมื่อพวกเขาเพิ่มบัญชีของคุณเป็น เพื่อนหรือส่งข้อความ นอกจากนี้คุณยังสามารถส่งข้อความเชิงโต้ตอบจากเซิร์ฟเวอร์ของคุณไปยังผู้ใช้ได้ตลอดเวลา การทํางานของระบบ โดยการติดตั้งเซ็นเซอร์ต่าง ๆ เช่น แสง อุณหภูมิ ความชื้นในดินและในอากาศ จาก ภาคสนาม แล้วเก็บข้อมูลสภาพแวดล้อมจากเซ็นเซอร์เหล่านั้น ส่งขึ้น Cloud ผ่านระบบ IoT Gateway ThinkSpeak และ LINE message API แบบ realtime
ภาพที่ 1 แผนภาพการทํางานของระบบ วารสารสหศาสตร์ศรีปทุม ชลบุรี ปีที่ 3 ฉบับที่ 2 มิถุนายน – กันยายน 2560
20
ผลการวิจัย สามารถวิเคราะห์สภาพแวดล้อมจาก ThinkSpeak โดยแสดงภาพเป็นกราฟแบบ realtime ThinkSpeak นอกจากนี้ ThingSpeak ยังทําหน้าที่เป็นส่วนติดต่อโปรแกรมแอปพลิเคชันเพื่อเก็บและเรียกข้อมูลโดยใช้โปรโตคอล HTTP ผ่านอินเทอร์เน็ตหรือผ่าน Local Area Network ซึ่งสามารถดูกราฟของค่าอุณหภูมิ ค่าแสง ค่าความชื้น ของดิน และค่าความชื้นในอากาศได้
ภาพที่ 2 กราฟแสดงผลค่าอุณหภูมิ กราฟข้อมูลตามเวลาจริงสามารถวิเคราะห์ได้ใน ThinkSpeak ซึ่งทําหน้าที่เป็น IoT Hub ตามภาพซึ่งเป็น การแสดงค่าในกราฟตามเวลาจริง โดยกราฟสามารถแสดงข้อมูลของแสง อุณหภูมิ ความชื้นในดิน ความชื้นในอากาศ ได้ ผู้ใช้งานสามารถตัดสินใจในการดําเนินการต่อไปได้อย่างแม่นยํา
ภาพที่ 3 กราฟแสดงผลค่าอุณหภูมิ วารสารสหศาสตร์ศรีปทุม ชลบุรี ปีที่ 3 ฉบับที่ 2 มิถุนายน – กันยายน 2560
21 ในขณะเดียวกัน ระบบสามารถส่งข้อความเตือนได้ตามเงื่อนไขที่กําหนดไว้ ผู้ใช้งานสามารถดูข้อมูลได้จาก โทรศัพท์มือถือ สมาร์ทโฟน ทุกที่ทุกเวลาผ่านแอปพลิเคชัน LINE
สรุปผลการวิจัย เซ็นเซอร์และไมโครคอนโทรลเลอร์จะเชื่อมต่อกันได้อย่างสมบูรณ์ และการสื่อสารแบบไร้สายทําได้ระหว่าง โหนดต่าง ๆ แอปพลิเคชันนี้ยังมีการวิเคราะห์ข้อมูลที่สามารถนํามาใช้ได้ตลอดเวลาโดยใช้พารามิเตอร์ที่ได้รับการ ตรวจสอบเพื่อทําความเข้าใจสภาพแวดล้อมของข้อมูลภาคสนาม โดยรายงานผ่าน IoT Platfrom ThinkSpeak ในรูปแบบกราฟ และการแจ้งเตือนบนมือถือด้วยแอปพลิเคชัน LINE แบบ realtime ผู้ใช้สามารถตัดสินใจได้ด้วย ตัวเองในการดําเนินการต่อไปได้อย่างแม่นยํา
บรรณานุกรม Bangera, Tejas, Chauhan, Akshar, Dedhia, Harsh, Godambe, Ritesh, & Mishra, Manoj. (2016). IOT based smart village. International Journal of Engineering Trends and Technology. 32(6), pp. 301 - 305. Chavan, C. H., & Karande, P. V. (2014). Wireless monitoring of soil moisture, temperature & humidity using zigbee in agriculture. International Journal of Engineering Trends and Technology, 11(10), pp. 493 - 497. Gondchawar, Nikesh, & Kawitkar, R. S. (2016). IoT based smart agriculture. International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering, 5(6), pp. 838 - 842. Jaishetty, Shruti, A., & Patil, Rekha. (2016). IOT sensor network based approach for agricultural field monitoring and control. International Journal of Research in Engineering and Technology, 5(6), pp. 45 - 48. Vyas, Dharti, Borole, Amol, & Singh, Shikha. (2016). Smart agriculture monitoring and data acqusition system. International Research Journal of Engineering and Technology, 3(3), pp. 1823 - 1826. Roham, Vaibhavraj, S., Pawar, Ganesh, A., Patil, Abhijeet, S., & Rupnar, Prasad, R. (2015). Smart Farm using wireless sensor network (Online). Available: http://research.ijcaonline.org/ncac2015/number6/ncac175062.pdf. ศิวาพร เหมียดไธสง, เที่ยง เหมียดไธสง และสราวุฒิ เชาวสกู. (2557). ระบบตรวจวัดสภาพแวดล้อมด้วย เครือข่ายเซ็นเซอร์ไร้สาย สําหรับพืน้ ทีเ่ พาะปลูกมะนาว (ออนไลน์). เข้าถึงได้จาก: http://www.ecti-thailand.org/assets/papers/1653_pub_49.pdf. วารสารสหศาสตร์ศรีปทุม ชลบุรี ปีที่ 3 ฉบับที่ 2 มิถุนายน – กันยายน 2560