Original Title: Technologies, Protocols, and applications of Internet of Things in greenhouse Farming: A survey of recent advances
Source: doi.org/10.1016/j.inpa.2024.04.002
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

បច្ចេកវិទ្យា ប្រូតូកូល និងការអនុវត្តនៃអ៊ីនធឺណិតនៃវត្ថុ (IoT) ក្នុងកសិកម្មផ្ទះកញ្ចក់៖ ការស្ទង់មតិអំពីវឌ្ឍនភាពថ្មីៗ

ចំណងជើងដើម៖ Technologies, Protocols, and applications of Internet of Things in greenhouse Farming: A survey of recent advances

អ្នកនិពន្ធ៖ Khalid M. Hosny (Zagazig University), Walaa M. El-Hady (Zagazig University), Farid M. Samy (Zagazig University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024 (Information Processing in Agriculture)

វិស័យសិក្សា៖ Smart Agriculture / Internet of Things

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះឆ្លើយតបទៅនឹងតម្រូវការក្នុងការផ្លាស់ប្តូរពីកសិកម្មប្រពៃណីមកជាកសិកម្មទំនើប ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាការថយចុះដីដាំដុះ កង្វះខាតទឹក ការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ និងតម្រូវការស្បៀងអាហារពិភពលោកដែលកំពុងកើនឡើង។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អត្ថបទនេះធ្វើការស្ទង់មតិ និងវិភាគយ៉ាងទូលំទូលាយលើបច្ចេកវិទ្យា IoT ស្ថាបត្យកម្ម និងការអនុវត្តនៅក្នុងកសិកម្មផ្ទះកញ្ចក់ ដោយបែងចែកជាបីប្រភេទសំខាន់ៗគឺ ផ្ទះកញ្ចក់ឆ្លាតវៃ អ៊ីដ្រូប៉ូនិច និងកសិកម្មបញ្ឈរ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Wi-Fi Protocol
ការប្រើប្រាស់បណ្តាញ Wi-Fi សម្រាប់ការតភ្ជាប់ឧបករណ៍
មានល្បឿនបញ្ជូនទិន្នន័យខ្ពស់ (រហូតដល់ 6.75 Gb/s) សាកសមសម្រាប់ការបញ្ជូនវីដេអូ ឬរូបភាពធំៗ។ ប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់ និងមានចម្ងាយតភ្ជាប់ខ្លី (20-100 ម៉ែត្រ)។ សាកសមសម្រាប់កសិដ្ឋានដែលមានប្រភពថាមពលគ្រប់គ្រាន់ និងត្រូវការបញ្ជូនទិន្នន័យច្រើន។
LoRa (Long Range)
បច្ចេកវិទ្យាបញ្ជូនទិន្នន័យចម្ងាយឆ្ងាយដោយប្រើថាមពលទាប
អាចបញ្ជូនបានឆ្ងាយ (រហូតដល់ 20km) និងប្រើថាមពលថ្មតិចបំផុត។ ល្បឿនបញ្ជូនទិន្នន័យទាប (0.3-50 kb/s) មិនអាចបញ្ជូនរូបភាពឬវីដេអូបានទេ។ ជាជម្រើសល្អបំផុតសម្រាប់ការត្រួតពិនិត្យកសិដ្ឋានធំៗដែលនៅដាច់ស្រយាល។
ZigBee Protocol
បណ្តាញ Mesh Network សម្រាប់ការតភ្ជាប់ឧបករណ៍ច្រើន
ប្រើប្រាស់ថាមពលតិច និងអាចបង្កើតបណ្តាញតភ្ជាប់គ្នារវាងឧបករណ៍រាប់ពាន់ (Mesh Topology)។ ចម្ងាយបញ្ជូនខ្លី (10-100 ម៉ែត្រ) ប្រសិនបើមិនមានឧបករណ៍បន្តសេវាច្រើន។ អាចគាំទ្រឧបករណ៍រហូតដល់ 65,000 គ្រាប់ សាកសមសម្រាប់ផ្ទះកញ្ចក់ដែលមានឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាច្រើន។
Vertical Farming (IoT-based)
ការធ្វើកសិកម្មបញ្ឈរដោយប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យា IoT
សន្សំសំចៃផ្ទៃដី មិនប្រើប្រាស់ថ្នាំសម្លាប់សត្វល្អិត និងអាចដាំបានក្នុងទីក្រុង។ ចំណាយថ្លៃដើមខ្ពស់លើការសាងសង់ ប្រព័ន្ធភ្លើង (LED) និងថាមពលអគ្គិសនី។ ផ្តល់ទិន្នផលខ្ពស់ និងមិនពឹងផ្អែកលើអាកាសធាតុខាងក្រៅ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តប្រព័ន្ធនេះទាមទារការវិនិយោគលើឧបករណ៍ Hardware និងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រង ប៉ុន្តែតម្លៃត្រូវបានកាត់បន្ថយតាមរយៈការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ Open-source ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះប្រមូលផ្តុំទិន្នន័យពីការស្រាវជ្រាវនៅប្រទេសចិន ឥណ្ឌា និងអឺរ៉ុប ដែលមានអាកាសធាតុខុសប្លែកពីកម្ពុជា។ ម៉ូដែលនៃការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពមួយចំនួនអាចត្រូវការការកែសម្រួលសម្រាប់អាកាសធាតុក្តៅហើយសើមរបស់កម្ពុជា។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យានេះមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងសម្រាប់កម្ពុជា ក្នុងការផ្លាស់ប្តូរទៅរកកសិកម្មទំនើប (Smart Farming) ដើម្បីទប់ទល់នឹងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ។

ការប្រើប្រាស់ IoT អាចជួយបង្កើនគុណភាព និងទិន្នផលដំណាំនៅកម្ពុជា ប៉ុន្តែបញ្ហាប្រឈមធំគឺកង្វះខាតចំណេះដឹងបច្ចេកទេសរបស់កសិករ និងថ្លៃដើមដំបូង។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី ១៖ សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះ IoT និង Microcontroller: ចាប់ផ្តើមរៀនប្រើប្រាស់បន្ទះសៀគ្វី Arduino ឬ ESP8266 (NodeMCU) ដើម្បីអានទិន្នន័យពីសេនស័រ (Sensors) ដូចជា DHT11 (កម្ដៅ/សំណើម) និង Soil Moisture Sensor។
  2. ជំហានទី ២៖ បង្កើតប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យខ្នាតតូច (Prototype): សាងសង់គំរូសួនបន្លែតូចមួយ (Mini Greenhouse) ដែលអាចបញ្ជាកង្ហារ ឬម៉ូទ័រទឹកដោយស្វ័យប្រវត្តិនៅពេលសីតុណ្ហភាពឡើងខ្ពស់ ឬដីស្ងួត។
  3. ជំហានទី ៣៖ ការតភ្ជាប់បណ្តាញ និង Cloud: រៀនបញ្ជូនទិន្នន័យពីឧបករណ៍ទៅកាន់អ៊ីនធឺណិតដោយប្រើប្រាស់ MQTT protocol និងបង្ហាញទិន្នន័យនៅលើ Dashboard (អាចប្រើកម្មវិធី Blynk ឬ ThingsBoard)។
  4. ជំហានទី ៤៖ សិក្សាពីបច្ចេកវិទ្យា LoRaWAN: ដោយសារកសិដ្ឋាននៅកម្ពុជាច្រើនតែនៅឆ្ងាយពីប្រភព Wi-Fi និស្សិតគួរពិសោធន៍ជាមួយបច្ចេកវិទ្យា LoRa ដើម្បីបញ្ជូនទិន្នន័យបានឆ្ងាយដោយប្រើថាមពលតិច។
  5. ជំហានទី ៥៖ ការវិភាគទិន្នន័យនិង AI (កម្រិតខ្ពស់): ប្រមូលទិន្នន័យដែលបានពីសេនស័រ ដើម្បីវិភាគរកលំនាំនៃការលូតលាស់របស់ដំណាំ ដោយអាចប្រើប្រាស់ Python និង Machine Learning ដើម្បីព្យាករណ៍ទិន្នផល។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Hydroponics បច្ចេកទេសកសិកម្មដែលដាំដំណាំដោយមិនប្រើប្រាស់ដី ប៉ុន្តែប្រើទឹកដែលលាយជាមួយសារធាតុចិញ្ចឹម (Nutrients) ចាំបាច់ដើម្បីឱ្យឫសដំណាំស្រូបយកដោយផ្ទាល់។ ប្រៀបដូចជាការចិញ្ចឹមរុក្ខជាតិឱ្យផឹកទឹកដែលមានជីជំនួសឱ្យការរកចំណីក្នុងដី។
Vertical farming វិធីសាស្ត្រដាំដំណាំជាជាន់ៗ តម្រៀបគ្នាទៅលើ (បញ្ឈរ) នៅក្នុងបរិយាកាសដែលគ្រប់គ្រងដោយបច្ចេកវិទ្យា ដើម្បីសន្សំសំចៃផ្ទៃដី និងអាចដាំក្នុងទីក្រុង។ ដូចជាការរស់នៅខុនដូ (Condo) ដែរ គឺយើងដាំដំណាំជាជាន់ៗជំនួសឱ្យការដាំរាយលើដីរាបស្មើ។
Actuators ឧបករណ៍មេកានិចដែលបំប្លែងសញ្ញាបញ្ជា (ពីកុំព្យូទ័រ ឬមីក្រូកុងត្រូល័រ) ទៅជាចលនារូបវន្ត ដូចជាការ បិទ/បើក វ៉ានទឹក ឬការរុះរើវាំងនន។ ប្រៀបដូចជា "ដៃ" របស់ប្រព័ន្ធដែលធ្វើសកម្មភាពជាក់ស្តែង (ឧ. បើកទឹក) តាមការបញ្ជារបស់ "ខួរក្បាល"។
Wireless sensor networks (WSN) បណ្តាញនៃឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា (Sensors) ជាច្រើនដែលដាក់ពង្រាយនៅទីតាំងផ្សេងៗគ្នា និងតភ្ជាប់គ្នាដោយឥតខ្សែ ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យបរិស្ថានដូចជា សីតុណ្ហភាព ឬសំណើម។ ដូចជាភ្នែកនិងត្រចៀកជាច្រើនដែលដាក់ពង្រាយពេញចំការ ដើម្បីស្តាប់និងមើលស្ថានភាព ហើយរាយការណ៍មកម្ចាស់ចំការ។
Fog/Edge computing បច្ចេកវិទ្យាដែលធ្វើការគណនា និងវិភាគទិន្នន័យនៅកៀកនឹងកន្លែងដែលទិន្នន័យត្រូវបានបង្កើត (ដូចជានៅលើឧបករណ៍ Sensor ផ្ទាល់) ជំនួសឱ្យការបញ្ជូនទិន្នន័យទាំងអស់ទៅកាន់ Cloud ដើម្បីកាត់បន្ថយភាពយឺតយ៉ាវ។ ដូចជាការសម្រេចចិត្តដោះស្រាយបញ្ហាភ្លាមៗនៅនឹងកន្លែងកើតហេតុ ដោយមិនចាំបាច់រាយការណ៍សុំយោបល់ពីការិយាល័យកណ្តាលគ្រប់រឿង។
LoRa (Long Range) បច្ចេកវិទ្យាទំនាក់ទំនងឥតខ្សែដែលមានសមត្ថភាពបញ្ជូនទិន្នន័យបានចម្ងាយឆ្ងាយ (រាប់គីឡូម៉ែត្រ) ដោយប្រើប្រាស់ថាមពលថ្មតិចបំផុត ស័ក្តិសមសម្រាប់កសិដ្ឋានធំៗ។ ប្រៀបដូចជាវិទ្យុទាក់ទង (Icom) ដែលអាចនិយាយបានឆ្ងាយ និងប្រើថ្មបានយូរ ប៉ុន្តែមិនអាចផ្ញើរូបភាពធំៗបាន។
Microcontrollers កុំព្យូទ័រខ្នាតតូច (ដូចជា Arduino ឬ ESP8266) ដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីគ្រប់គ្រងមុខងារជាក់លាក់ណាមួយក្នុងប្រព័ន្ធអេឡិចត្រូនិច ដូចជាការអានទិន្នន័យពីសេនស័រ និងបញ្ជាម៉ូទ័រ។ គឺជា "ខួរក្បាល" របស់ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចដែលចាំទទួលបញ្ជា និងចាត់ចែងការងារ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖