Original Title: Design of Hybrid Sprinkler: The IOT-Powered Robot for Watering Plants
Source: doi.org/10.1051/matecconf/202439304004
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការរចនាប្រព័ន្ធស្រោចទឹកកូនកាត់៖ មនុស្សយន្តដើរដោយថាមពល IOT សម្រាប់ស្រោចទឹករុក្ខជាតិ

ចំណងជើងដើម៖ Design of Hybrid Sprinkler: The IOT-Powered Robot for Watering Plants

អ្នកនិពន្ធ៖ Dr. Jayasheel Kumar KA (New Horizon College of Engineering, India), Mannaan Akhtar (New Horizon College of Engineering, India), C. Mohammed Talha (New Horizon College of Engineering, India), Gokul VG (New Horizon College of Engineering, India)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024 (MATEC Web of Conferences 393)

វិស័យសិក្សា៖ Agricultural Robotics and IoT

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ពិភពលោកកំពុងប្រឈមនឹងបញ្ហាកង្វះខាតទឹក ដែលទាមទារឱ្យមានការអភិវឌ្ឍវិធីសាស្ត្រប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិត និងគិតគូរដល់បរិស្ថាន ដើម្បីស្រោចទឹករុក្ខជាតិដោយស្វ័យប្រវត្តិ និងសន្សំសំចៃទឹកខ្ពស់។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះប្រើប្រាស់ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃការរចនាផ្នែករឹង (Hardware Design) ការបង្កើតគំរូតាមកុំព្យូទ័រ (CAD) និងការភ្ជាប់ប្រព័ន្ធបណ្ដាញ (IoT) ដើម្បីអភិវឌ្ឍមនុស្សយន្តស្រោចទឹកដោយស្វ័យប្រវត្តិ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
IoT-Powered Hybrid Sprinkler Robot (Proposed)
មនុស្សយន្តស្រោចទឹកកូនកាត់ដើរដោយ IoT (វិធីសាស្ត្រស្នើឡើង)
មានស្វ័យប្រវត្តិកម្មខ្ពស់ សន្សំសំចៃទឹកដោយស្រោចតែរុក្ខជាតិដែលត្រូវការជាក់ស្តែង (ផ្អែកលើទិន្នន័យសេនស័រ) និងមានមុខងារសន្សំថាមពល (Sleep Modes)។ ការកំណត់អត្តសញ្ញាណរុក្ខជាតិប្រើប្រាស់ RFID ធ្វើឱ្យការស្រោចទឹកមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។ ចំណុះទឹកមានកម្រិតត្រឹមតែ ៣លីត្រ ដោយសារដែនកំណត់ទម្ងន់នៃម៉ូទ័រ (DC Motors)។ ទាមទារខ្សែគំនូសពណ៌ខ្មៅលើផ្ទៃសសម្រាប់ឱ្យមនុស្សយន្តដើរតាម (Line-following) ដែលពិបាកអនុវត្តលើដីកសិកម្មជាក់ស្តែង។ ប្រព័ន្ធអាចកំណត់អត្តសញ្ញាណរុក្ខជាតិបានត្រឹមត្រូវក្នុងចម្ងាយអតិបរមា ៤អ៊ីញ និងអាចទំនាក់ទំនងទិន្នន័យឥតខ្សែបានចម្ងាយរហូតដល់ ១០០ម៉ែត្រ។
Conventional Sprinkler System (Baseline)
ប្រព័ន្ធស្រោចទឹកធម្មតា ឬប្រពៃណី (វិធីសាស្ត្រប្រៀបធៀប)
មានតម្លៃដើមទាប ងាយស្រួលក្នុងការតម្លើង និងមិនសូវទាមទារការថែទាំផ្នែកបច្ចេកទេស ឬសេនស័រស្មុគស្មាញច្រើន។ ខ្ជះខ្ជាយធនធានទឹកច្រើន គ្មានប្រព័ន្ធតាមដានសំណើមដីជាក់ស្តែង និងមិនមានសមត្ថភាពវិភាគទិន្នន័យដើម្បីសម្របខ្លួនទៅនឹងបរិស្ថាន (Lack of intelligent decision-making)។ ខ្វះសមត្ថភាពក្នុងការកំណត់កាលវិភាគស្រោចទឹកដោយស្វ័យប្រវត្តិផ្អែកលើតម្រូវការជាក់លាក់របស់រុក្ខជាតិនីមួយៗ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអភិវឌ្ឍប្រព័ន្ធមនុស្សយន្តនេះទាមទារការរួមបញ្ចូលនូវគ្រឿងបន្លាស់ផ្នែករឹង (Hardware components) កម្មវិធីរចនាគំរូ និងចំណេះដឹងផ្នែកប្រព័ន្ធបង្កប់ (Embedded Systems)។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការស្រាវជ្រាវនេះត្រូវបានធ្វើឡើងជាទម្រង់គំរូសាកល្បង (Prototype) នៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍នៃប្រទេសឥណ្ឌា ដោយផ្តោតលើបរិស្ថានដែលបានរៀបចំទុកជាមុន ដូចជាការប្រើខ្សែគំនូសខ្មៅលើផ្ទៃសសម្រាប់ចលនារបស់មនុស្សយន្ត។ ទោះបីជាការរៀបចំនេះមិនឆ្លុះបញ្ចាំងពីស្ថានភាពដីកសិកម្មរដុប ឬចម្ការធំៗនៅកម្ពុជាក៏ដោយ ប៉ុន្តែវាជាគំរូមូលដ្ឋានដ៏ល្អសម្រាប់ការសិក្សាពីសមាហរណកម្មបច្ចេកវិទ្យា (IoT Integration) ក្នុងវិស័យកសិកម្ម។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

ប្រព័ន្ធមនុស្សយន្តស្រោចទឹកនេះ ពិតជាមានសក្តានុពលក្នុងការជំរុញវិស័យកសិកម្មឆ្លាតវៃ (Smart Agriculture) នៅកម្ពុជា ជាពិសេសសម្រាប់កសិដ្ឋានដែលមានការគ្រប់គ្រងបរិស្ថានបានល្អ។

សរុបមក ទោះបីជាប្រព័ន្ធនេះមានចំណុះទឹកតូចត្រឹម ៣លីត្រ និងប្រឈមនឹងបញ្ហាប្រតិបត្តិការលើដីធម្មជាតិក្តី វាជាជំហាននវានុវត្តន៍ដ៏សំខាន់មួយដែលអាចយកមកកែច្នៃបន្ថែម ដើម្បីប្រើប្រាស់ក្នុងវិស័យកសិកម្មខ្នាតតូចនៅកម្ពុជាប្រកបដោយចីរភាព។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី១៖ សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃ IoT និង Microcontrollers: និស្សិតគួរចាប់ផ្តើមរៀនពីរបៀបប្រើប្រាស់ Arduino Uno ការអានទិន្នន័យពីសេនស័រសំណើមដី (YL-69) និងការបញ្ជាម៉ូទ័រឆ្លាស់ (DC Motors) តាមរយៈបន្ទះសៀគ្វី L293D
  2. ជំហានទី២៖ ស្វែងយល់ពីប្រព័ន្ធទំនាក់ទំនងឥតខ្សែ (Wireless Communication): អនុវត្តការតភ្ជាប់បណ្ដាញរវាងឧបករណ៍និងឧបករណ៍ (Node-to-Node) ដោយប្រើប្រាស់ម៉ូឌុល Xbee (Series 1) ឬម៉ូឌុលតម្លៃសមរម្យដូចជា ESP8266 / ESP32 ដើម្បីបញ្ជូនទិន្នន័យពីចម្ងាយដោយជោគជ័យ។
  3. ជំហានទី៣៖ អភិវឌ្ឍប្រព័ន្ធរុករកនិងសម្គាល់រុក្ខជាតិ (Navigation & Identification): សរសេរកូដដើម្បីបញ្ចូលឧបករណ៍អាន RFID EM-18 Reader សម្រាប់សម្គាល់ទីតាំងដើមឈើនីមួយៗ និងសេនស័រ IR/LDR Sensor សម្រាប់ឱ្យមនុស្សយន្តអាចដើរតាមគន្លងខ្សែ (Line-following)។
  4. ជំហានទី៤៖ រចនាគំរូមនុស្សយន្ត 3D (CAD Modeling): ប្រើប្រាស់កម្មវិធីរចនាដូចជា CATIASolidWorks ដើម្បីគូរតួខ្លួនមនុស្សយន្ត គណនាទម្ងន់ផ្ទុក (Load constraints) និងរៀបចំទីតាំងដាក់ធុងទឹក ថ្ម និងសេនស័រឱ្យមានតុល្យភាព។
  5. ជំហានទី៥៖ តម្លើងគំរូសាកល្បង និងកែលម្អ (Prototyping & Iteration): ផ្គុំគ្រឿងបន្លាស់ទាំងអស់ បង្កើតមនុស្សយន្តខ្នាតតូចដែលអាចផ្ទុកទឹកបាន ៣លីត្រ ហើយសាកល្បងដំណើរការក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ រួចស្វែងរកដំណោះស្រាយមេកានិចថ្មីៗ ដើម្បីបង្កើនចំណុះទឹក និងជម្នះឧបសគ្គលើផ្ទៃដីរដុប។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
IoT បណ្ដាញទំនាក់ទំនងនៃឧបករណ៍រូបវន្តនានា (ដូចជាសេនស័រ និងមនុស្សយន្ត) ដែលត្រូវបានភ្ជាប់គ្នាដើម្បីប្រមូល និងផ្លាស់ប្តូរទិន្នន័យពីចម្ងាយ ធ្វើឱ្យពួកវាអាចវិភាគ និងធ្វើការសម្រេចចិត្តស្រោចទឹកបានដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ ដូចជាមនុស្សក្នុងក្រុមការងារតែមួយប្រើប្រាស់ទូរស័ព្ទដៃដើម្បីផ្ញើសារប្រាប់គ្នាទៅវិញទៅមកពីបរិមាណទឹកដែលត្រូវស្រោច។
RFID EM-18 Reader Module ឧបករណ៍អានរលកសញ្ញាវិទ្យុដែលបញ្ចេញដែនម៉ាញ៉េទិច ដើម្បីចាប់យកព័ត៌មានពីប្លាកសញ្ញា (Tag) ដែលបំពាក់លើរុក្ខជាតិនីមួយៗ ជួយឱ្យមនុស្សយន្តដឹងថាវាកំពុងស្ថិតនៅក្បែររុក្ខជាតិមួយណា។ ដូចជាម៉ាស៊ីនស្កេនកាតសិស្សនៅមាត់ទ្វារសាលា ដែលស្គាល់អត្តសញ្ញាណសិស្សគ្រាន់តែយកកាតទៅក្បែរម៉ាស៊ីននោះដោយមិនបាច់ប៉ះ។
LDR sensors សេនស័រពន្លឺដែលផ្លាស់ប្តូររេស៊ីស្តង់របស់វាទៅតាមកម្រិតពន្លឺដែលជះមកលើវា។ ក្នុងគម្រោងនេះ វាត្រូវបានប្រើដើម្បីបែងចែកពណ៌ (ខ្មៅ និងស) ជួយតម្រង់ទិសឱ្យមនុស្សយន្តដើរតាមខ្សែគំនូសផ្លូវបានត្រឹមត្រូវ។ ដូចជាភ្នែករបស់មនុស្សដែលបិទបើកប្រស្រីភ្នែកទៅតាមពន្លឺថ្ងៃ និងអាចចំណាំមើលគំនូសពណ៌ខ្មៅនៅលើក្រដាសសដើម្បីដើរតាមផ្លូវនោះ។
Xbee (Series 1) Module ម៉ូឌុលទំនាក់ទំនងឥតខ្សែដែលប្រើប្រាស់រលកសញ្ញាវិទ្យុ ដើម្បីបញ្ជូនទិន្នន័យពីសេនស័រនៅនឹងកន្លែង (ដូចជាកម្រិតសំណើមដី) ទៅកាន់ប្រព័ន្ធបញ្ជារបស់មនុស្សយន្តក្នុងចម្ងាយរហូតដល់ ១០០ម៉ែត្រ។ ដូចជាអាយកូម (Walkie-talkie) ដែលសន្តិសុខប្រើប្រាស់ដើម្បីទាក់ទងគ្នាពីអគារមួយទៅអគារមួយទៀតដោយមិនបាច់ប្រើខ្សែរយីងរយោង។
YL-69 Soil Moisture Sensor សេនស័រមានជើងពីរសម្រាប់ដោតចូលទៅក្នុងដី ដើម្បីវាស់កម្រិតចរន្តអគ្គិសនីឆ្លងកាត់ដីនោះ ដែលអាចប្រាប់យើងពីបរិមាណជាតិទឹក ឬសំណើមនៅក្នុងដីយ៉ាងជាក់លាក់។ ដូចជាការយកចង្អុលដៃលូកស្ទាបចូលក្នុងដីអំបោះ ដើម្បីចង់ដឹងថាដីនោះសើមឬស្ងួត មុននឹងសម្រេចចិត្តស្រោចទឹក។
12 V single channel relay module (SPDT) កុងតាក់អគ្គិសនីដែលបញ្ជាដោយចរន្តតូចពីខួរក្បាលកុំព្យូទ័រ (Arduino) ដើម្បីទៅបើកឬបិទចរន្តធំ (សម្រាប់ម៉ាស៊ីនបូមទឹក 12V) ការពារមិនឱ្យបន្ទះសៀគ្វីរងការខូចខាតដោយសារចរន្តខ្លាំង។ ដូចជាការប្រើតេឡេបញ្ជាដើម្បីបើកទូរទស្សន៍ ដោយយើងចំណាយកម្លាំងតែបន្តិចចុចលើតេឡេ ឯតេឡេនោះទើបទៅបញ្ជាប្រព័ន្ធភ្លើងធំនៅក្នុងទូរទស្សន៍ឱ្យដំណើរការ។
Computer Aided Designing (CAD) ការប្រើប្រាស់កម្មវិធីកុំព្យូទ័រ (ដូចជា CATIA) ដើម្បីគូរ និងរចនាគំរូមនុស្សយន្តជាទម្រង់ 3D មុននឹងផលិតចេញជាវត្ថុពិត ដែលជួយក្នុងការវាស់វែងវិមាត្រ និងរៀបចំគ្រឿងបន្លាស់ឱ្យត្រូវគ្នា។ ដូចជាការគូរប្លង់ផ្ទះនៅលើកុំព្យូទ័រដើម្បីមើលរូបរាងទាំងមូល និងរៀបចំបន្ទប់នានា មុននឹងចាប់ផ្តើមចាក់គ្រឹះសាងសង់មែនទែន។
Autonomous operation ប្រតិបត្តិការដែលប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រ ឬមនុស្សយន្តអាចធ្វើការសម្រេចចិត្ត និងបំពេញការងារស្រោចទឹកដោយខ្លួនឯង ផ្អែកលើទិន្នន័យសេនស័រ ដោយមិនចាំបាច់មានមនុស្សចាំបញ្ជាពីក្រោយឡើយ។ ដូចជារថយន្តបើកបរដោយខ្លួនឯង (Self-driving car) ដែលចេះបត់ និងឈប់តាមស្តុបដោយស្វ័យប្រវត្តិដោយមិនបាច់មានតៃកុងឡាន។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖