Système de surveillance de l’agriculture intelligente basé sur l’IoT

Qu’est-ce que l’agriculture intelligente utilisant l’IoT ?

L’agriculture intelligente avec la technologie IoT (Internet des objets) est un hybride de l’ancien monde agricole et de la prochaine génération de technologie. Les capteurs, actionneurs et analyses cloud connectés fonctionnent tous de concert pour fournir aux agriculteurs une visibilité sur la santé des cultures, la santé des sols et les facteurs environnementaux associés ayant un impact sur la productivité agricole.

Composants essentiels de l’agriculture intelligente IoT
» Réseaux de capteurs : Les réseaux de capteurs sont un groupe de capteurs déployés qui mesurent et fournissent des données en temps réel, telles que les niveaux d’humidité du sol, la température, l’humidité, l’analyse des éléments nutritifs et les niveaux de pH.
» Infrastructure de connectivité : Les réseaux WiFi, LoRa ou cellulaires offrent une connectivité au niveau de l’autoroute, depuis les données des capteurs vers un service cloud.
» Composants essentiels de l’agriculture intelligente IoT Les services, tels qu’Adafruit IO, AWS IoT, ThingSpeak, stockent, traitent et visualisent les données agricoles provenant d’un réseau de capteurs.
» Analyse de données : L’apprentissage automatique permet d’analyser la reconnaissance des formes, les problèmes prévus et les solutions basées sur les données et les IMU
» Contrôle automatisé : Les actionneurs/automatisations intelligents (pompe, vanne, éclairage, etc.) peuvent être gérés par des réponses directes aux données d’un capteur connecté ou par le biais d’instructions à distance de l’agriculteur.

Le schéma fonctionnel de l’agriculture intelligente utilisant l’IoT, fourni plus loin dans l’article, donne des exemples d’interaction de composants et d’un système sophistiqué. Le cadre architectural des applications IoT dans l’agriculture a été utilisé pour prendre en charge des applications d’agriculture de précision qui n’étaient autrefois disponibles que dans des applications commerciales très coûteuses.

Matériel

Services cloud pour une agriculture intelligente utilisant l’IoT

Agriculture intelligente utilisant le schéma fonctionnel et le schéma de circuit de l’IoT

Le diagramme fonctionnel de l’agriculture intelligente utilisant l’IoT illustre l’architecture complète du système, montrant comment les données des capteurs circulent des appareils de terrain via le microcontrôleur NodeMCU ESP8266 vers l’agriculture intelligente utilisant la plate-forme cloud IoT (Adafruit IO). Le schéma complet du Système agricole intelligent est donné ci-dessous :

Connexions de capteurs pour les applications IoT dans l’agriculture

Pourquoi Adafruit IO pour les applications IoT dans l’agriculture ?

∗ Point de départ sans frais : Le niveau de base avec accès à 30 points de données par minute prendra en charge les petites exploitations agricoles intelligentes utilisant le projet IoT.
∗MQTT : Protocole utilisé par la plupart des systèmes IoT pour communiquer, fournissant une connexion fiable, même en cas de connectivité inégale depuis l’emplacement de la ferme.
∗ La force du nombre : Tableaux de bord avec capacités de création de tableaux de bord par glisser-déposer, avec jauges, possibilité de voir les tendances au fil du temps (données tracées et graphiques) sur les données historiques et d’activer ou de désactiver des éléments.
∗ REPOS : API RESTful pour accéder à votre propre application personnalisée, ou même à un logiciel agricole d’un autre fournisseur, en utilisant les données du projet dans le module de votre choix.
∗ Conserver les données : Trente jours de données agricoles historiques seront conservés pour votre analyse des tendances et pour les recommandations sur la saison de plantation.

Configuration du compte Adafruit IO étape par étape

⇒ Étape 1 : Créez votre compte Adafruit IO

Un aperçu complet de la structure technique du projet et des détails de mise en œuvre est présenté ici, ainsi que le référentiel GitHub pour un accès transparent au flux de travail de développement. Tous les codes sources, fichiers imprimables en 3D, schémas de circuits et documentation supplémentaire de ce projet d’agriculture intelligente utilisant l’IoT sont librement disponibles sur GitHub.

Améliorations futures des applications IoT dans l’agriculture

Expansion multidimensionnelle : Ajoutez un capteur de pH, un capteur NPK (azote, phosphore, potassium) et un compteur EC (conductivité électrique) pour fournir une analyse complète du sol.
Ajout de caméra : Le Le module ESP32-CAM est capable de prendre des photos en accéléré et d’utiliser l’IA pour reconnaître automatiquement les espèces envahissantes.
Irrigation goutte à goutte : Utilisez une électrovanne avec des conduites d’égouttement et éliminez la pompe pour distribuer correctement l’eau plus efficacement sur les cultures en rangs.
Solaire: Autorisez le système à être hors réseau à l’aide d’un panneau solaire de 20 W, d’une batterie 12 V 7 Ah et d’un contrôleur de charge PWM.
LoRa : Utilisez LoRaWAN pour transférer des données à plus d’un kilomètre dans les grandes fermes qui ne disposent pas de communication cellulaire
Apprentissage automatique : Utilisez les données antérieures pour analyser et utiliser TensorFlow Lite pour formuler des recommandations prédictives en matière d’irrigation.
Application mobile : Créez une application mobile personnalisée sur Android/iOS à l’aide de l’API Adafruit IO pour permettre une interaction utilisateur de marque.

Foire aux questions – Agriculture intelligente utilisant l’IoT

⇥ 1. Est-il possible d’utiliser Arduino au lieu de NodeMCU pour une agriculture intelligente ?
Oui! Vous pouvez créer un système agricole intelligent avec Arduino ; cependant, vous aurez besoin d’un module WiFi séparé (bouclier ESP8266 ou ESP32) pour vous connecter à l’IoT. NodeMCU est généralement recommandé car il dispose d’un WiFi intégré, il est peu coûteux et il est entièrement compatible Arduino, ce qui est pratique pour l’agriculture intelligente avec l’IoT.

⇥ 2. Quels sont les meilleurs cas d’utilisation de l’IoT pour l’agriculture ?
Sur la base du cas d’utilisation de l’IoT dans l’agriculture, les meilleures applications sont les systèmes d’irrigation goutte à goutte automatisés, la surveillance de la santé des sols, les conseils en matière d’entretien des cultures basés sur des informations météorologiques inclusives, le suivi du bétail par collier GPS, la surveillance par drone pour la détection des parasites, le contrôle climatique des serres et les délais prédictifs de récolte. Ces applications ont réduit les coûts de 30 % et ont augmenté le rendement de façon exponentielle !

⇥ 3. Quelle est la méthode du système d’agriculture intelligente basé sur le cloud IoT ?
L’agriculture intelligente basée sur le cloud IoT utilise Internet et des plateformes en ligne comme Adafruit IO, ThingSpeak ou AWS IoT pour stocker et visualiser les données. En utilisant leur téléphone portable ou leur ordinateur, les agriculteurs peuvent accéder aux tableaux de bord en direct depuis n’importe quel endroit et à tout moment. Le cloud computing joue un rôle important dans le processus de transformation des données en informations utiles grâce à l’analyse des données, aux tendances historiques et à la possibilité de contrôler à distance les systèmes et le matériel d’irrigation.

⇥ 4. Combien coûte la mise en œuvre d’un système agricole intelligent IoT ?
Un projet de base d’agriculture intelligente DIY utilisant l’IoT peut coûter entre 25 et 50 $ pour les composants (NodeMCU, capteurs, pompe). En revanche, les systèmes agricoles intelligents IoT disponibles dans le commerce coûtent entre 200 et 2 000 dollars, selon la taille de la ferme et ses capacités fonctionnelles. Des plateformes de programmes cloud gratuites telles qu’Adafruit IO sont également disponibles pour les opérations à petite échelle, ce qui rend la mise en œuvre d’entrée de gamme très abordable.

⇥ 5. L’agriculture intelligente peut-elle être comprise à l’aide d’un schéma fonctionnel IoT ?
Un diagramme fonctionnel agro-IoT intelligent affiche cinq niveaux : collecte de données au niveau de la couche de capteurs, logique du microcontrôleur de traitement, couche de communication -WiFi/MQTT, stockage/visualisation des données de la couche cloud et contrôle de la pompe/LED de la couche d’actionneur. Les différents blocs sont des composants fonctionnels et facilitent le flux de données vers le tableau de bord de l’agriculteur depuis le champ, facile à comprendre.

⇥ 6. Quels capteurs s’appliquent à l’agriculture intelligente utilisant des appareils IoT ?
Les capteurs communément reconnus pour l’agriculture intelligente sont les capteurs d’humidité du sol (capacitifs/résistifs), DHT11/DHT22 pour la température et l’humidité, les sondes étanches (DS18B20) pour la température du sol, les capteurs de pH, les capteurs NPK pour la lecture des éléments nutritifs du sol, les capteurs de lumière (LDR), les capteurs de pluie et les capteurs de CO2 pour une serre. Plusieurs capteurs offrent une expérience de surveillance complète dans les environnements de culture.

⇥ 7. Quel langage de programmation est utilisé pour le projet IoT pour l’agriculture intelligente ?
La programmation de toute agriculture intelligente installée sur un NodeMCU/Arduino utilisera les langages de programmation C/C++ utilisant l’environnement Arduino IDE. Un code de programmation appelle une bibliothèque de code, telle que , , et . Pour le système Raspberry Pi, Python est un autre langage couramment sélectionné. Lors de l’utilisation de NodeMCU/Arduino ou Raspberry Pi, des connaissances de base en programmation et en interface avec un capteur sont nécessaires pour mettre en œuvre le projet.

Conclusion

Systèmes IoT intelligents pour la surveillance des sols, des eaux usées et des conditions météorologiques

Comment créer un système de surveillance météorologique basé sur l’IoT à l’aide d’Arduino ?

Ce projet de station météo IoT DIY ne nécessite que quelques capteurs environnementaux et la carte WiFi polyvalente Arduino UNO R4. Il combine l’IoT, le développement Web et la programmation intégrée, ce qui en fait un projet IoT idéal pour les débutants, les étudiants et les passionnés de technologie intéressés par les systèmes météorologiques intelligents, les projets Arduino et la surveillance des données en temps réel.

Alerte de surveillance et de maintenance des eaux usées à l’aide de l’IoT

Dans cet article, nous allons construire un appareil intelligent capable de détecter quand le système de drainage est bloqué et si l’eau déborde à cause de ce blocage, nous enverrons une notification à l’autorité municipale pour prendre les mesures nécessaires.

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Dans ce projet, nous allons construire une solution connectée à faible coût avec un moniteur de sol préconçu utilisant différents composants. Cette conception de projet élégante a été rendue possible grâce aux cartes PCB fabriquées par PCBWay. Nous vous montrerons également comment la carte a été conçue et commandée auprès de PCBway.

Retrouvez l’histoire de Raspberry Pi dans cette vidéo :