Original Title: Enhancing precision agriculture: An IoT-based smart monitoring system integrated LoRaWAN, ML and AR
Source: doi.org/10.4108/eetsc.7286
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការលើកកម្ពស់កសិកម្មច្បាស់លាស់៖ ប្រព័ន្ធតាមដានឆ្លាតវៃផ្អែកលើ IoT ដែលរួមបញ្ចូល LoRaWAN, ML និង AR

ចំណងជើងដើម៖ Enhancing precision agriculture: An IoT-based smart monitoring system integrated LoRaWAN, ML and AR

អ្នកនិពន្ធ៖ D. T. Huong (Gunma University), N. T. H. Duy (Gunma University, Posts and Telecommunications Institute of Technology), P. V. M. Tu (Posts and Telecommunications Institute of Technology), H. H. Hanh (Posts and Telecommunications Institute of Technology), K. Yamada (Gunma University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024 EAI Endorsed Transactions on Smart Cities

វិស័យសិក្សា៖ Precision Agriculture

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមក្នុងការតាមដាន និងគ្រប់គ្រងកសិដ្ឋានខ្នាតធំដោយដៃ ដែលចំណាយពេលវេលាច្រើន និងខ្វះភាពច្បាស់លាស់ តាមរយៈការស្នើឡើងនូវប្រព័ន្ធតាមដានកសិកម្មឆ្លាតវៃ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រអភិវឌ្ឍប្រព័ន្ធកសិកម្មច្បាស់លាស់ឈ្មោះថា Farmerly ដោយធ្វើការសាកល្បងផ្ទាល់នៅកសិដ្ឋានដាំស្លឹកត្រចៀកក្រាញ់ (Centella) ក្នុងប្រទេសវៀតណាម។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Random Forest (RF)
ម៉ូដែល Random Forest (RF)
មានសមត្ថភាពខ្ពស់ក្នុងការរៀនពីទិន្នន័យស្មុគស្មាញ និងកាត់បន្ថយបញ្ហា Overfitting ដែលធ្វើឱ្យការទស្សន៍ទាយមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។ ទាមទារទិន្នន័យច្រើន និងកម្លាំងម៉ាស៊ីន (Computing Power) ខ្ពស់បន្តិចក្នុងការបង្ហាត់ម៉ូដែលបើធៀបនឹងម៉ូដែលសាមញ្ញ។ អាចទស្សន៍ទាយអាកាសធាតុត្រូវចំនួន ១០៨ លើ ១២០ ថ្ងៃ (ភាពត្រឹមត្រូវ ៩០%)។
Logistic Regression (LR)
ម៉ូដែល Logistic Regression (LR)
សាមញ្ញ ងាយស្រួលយល់ និងមិនតម្រូវឱ្យមានធនធានកុំព្យូទ័រខ្ពស់ក្នុងការអនុវត្ត។ មិនសូវមានប្រសិទ្ធភាពនៅពេលប្រើជាមួយទិន្នន័យអាកាសធាតុដែលមានទំនាក់ទំនងស្មុគស្មាញ និងមិនមែនជាបន្ទាត់ត្រង់ (Non-linear)។ អាចទស្សន៍ទាយអាកាសធាតុត្រូវចំនួន ១០៥ លើ ១២០ ថ្ងៃ (ភាពត្រឹមត្រូវ ៨៧.៥%)។
Traditional Manual Monitoring
ការតាមដានកសិដ្ឋានដោយផ្ទាល់តាមបែបប្រពៃណី
មិនត្រូវការការចំណាយលើប្រព័ន្ធបច្ចេកវិទ្យា និងងាយស្រួលសម្រាប់កសិករដែលមិនមានចំណេះដឹងផ្នែកឌីជីថល។ ចំណាយពេលវេលា និងកម្លាំងពលកម្មច្រើន ហើយមិនអាចទស្សន៍ទាយហានិភ័យបរិស្ថានបានជាមុន។ ចំណាយពេលច្រើនជាងការប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធ AR និង IoT រហូតដល់ទៅ ៨០% ក្នុងការតាមដាន និងធ្វើការសម្រេចចិត្ត។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអភិវឌ្ឍប្រព័ន្ធនេះទាមទារការវិនិយោគលើឧបករណ៍រឹង (Hardware) សេនស័រ និងប្រព័ន្ធក្លោដ (Cloud) ក្នុងកម្រិតមធ្យម តែមានអត្ថប្រយោជន៍ខ្ពស់ក្នុងការសន្សំសំចៃថាមពលអគ្គិសនីក្នុងរយៈពេលវែងតាមរយៈបណ្តាញ LoRaWAN។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅតំបន់កសិកម្ម Quang Tho ខេត្ត Thua Thien Hue នៃប្រទេសវៀតណាម ដោយផ្តោតលើដំណាំស្លឹកត្រចៀកក្រាញ់ (Centella) ដែលធន់នឹងអាកាសធាតុត្រូពិច និងងាយរងគ្រោះដោយទឹកជំនន់។ ដោយសារប្រទេសកម្ពុជាមានលក្ខខណ្ឌអាកាសធាតុ និងភូមិសាស្ត្រស្រដៀងគ្នាច្រើនទៅនឹងតំបន់នេះ ទិន្នន័យ និងវិធីសាស្ត្រនេះអាចយកមកកែសម្រួលប្រើប្រាស់នៅកម្ពុជាបានយ៉ាងងាយស្រួល។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

វិធីសាស្ត្រនេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ខ្លាំងក្នុងការយកមកអនុវត្តនៅប្រទេសកម្ពុជា ដើម្បីពន្លឿនការផ្លាស់ប្តូរទៅកាន់កសិកម្មឆ្លាតវៃ (Agriculture 4.0)។

ការដាក់បញ្ចូលបច្ចេកវិទ្យា IoT ជាមួយ AI និង AR នឹងជួយកាត់បន្ថយហានិភ័យនៃការខូចខាតដំណាំដោយសារបម្រែបម្រួលអាកាសធាតុ និងបង្កើនផលិតភាពកសិកម្មនៅកម្ពុជាប្រកបដោយភាពច្បាស់លាស់។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃ IoT និងបណ្តាញឥតខ្សែ: ចាប់ផ្តើមស្វែងយល់ពីការអភិវឌ្ឍន៍ឧបករណ៍ Hardware ដោយប្រើប្រាស់ Microcontrollers ដូចជា STM32ESP32 និងការភ្ជាប់សេនស័របរិស្ថានទៅកាន់ប្រព័ន្ធ LoRaWAN ដើម្បីប្រមូលទិន្នន័យចម្ងាយឆ្ងាយ។
  2. ប្រមូលទិន្នន័យ និងសាងសង់ម៉ូដែលការព្យាករណ៍: ប្រមូលទិន្នន័យអាកាសធាតុ និងសីតុណ្ហភាពពីកសិដ្ឋានផ្ទាល់ ហើយប្រើប្រាស់ភាសា Python រួមជាមួយបណ្ណាល័យ Scikit-learn ដើម្បីបង្ហាត់ម៉ូដែល Random Forest សម្រាប់ការទស្សន៍ទាយហានិភ័យអាកាសធាតុប្រចាំថ្ងៃ។
  3. អភិវឌ្ឍប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងទិន្នន័យលើ Cloud: បង្កើតមូលដ្ឋានទិន្នន័យដោយប្រើ MongoDB និងតភ្ជាប់ទិន្នន័យពី LoRaWAN Gateway ទៅកាន់ប្រព័ន្ធ Cloud តាមរយៈ The Things Network (TTN) ដើម្បីរក្សាទុក និងវិភាគទិន្នន័យ។
  4. បង្កើតកម្មវិធីទូរសព្ទរួមបញ្ចូល Augmented Reality (AR): ប្រើប្រាស់ ARKit (សម្រាប់ iOS) ឬ ARCore ជាមួយកម្មវិធី Unity ដើម្បីបង្កើតកម្មវិធីដែលអាចបង្ហាញទិន្នន័យ 3D និងដំណាក់កាលលូតលាស់ដំណាំត្រួតលើរូបភាពពិតៗនៃកសិដ្ឋានតាមទូរសព្ទដៃ។
  5. សាកល្បងផ្ទាល់នៅកសិដ្ឋានគំរូ និងធ្វើការវាយតម្លៃ: នាំយកប្រព័ន្ធនេះទៅសាកល្បងនៅកសិដ្ឋានជាក់ស្តែង ធ្វើការប្រៀបធៀបពេលវេលា និងភាពងាយស្រួលក្នុងការសម្រេចចិត្តធៀបនឹងវិធីសាស្ត្រចាស់ រួចប្រមូលមតិកែលម្អពីកសិករដើម្បីកែសម្រួលចំណុចប្រទាក់កម្មវិធី (UI/UX)។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
LoRaWAN ជាបច្ចេកវិទ្យាបណ្ដាញទំនាក់ទំនងឥតខ្សែដែលអនុញ្ញាតឱ្យឧបករណ៍សេនស័រ (Sensors) អាចបញ្ជូនទិន្នន័យបានក្នុងចម្ងាយឆ្ងាយ (រាប់គីឡូម៉ែត្រ) ដោយប្រើប្រាស់ថាមពលថ្មតិចតួចបំផុត ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ក្នុងកសិដ្ឋានធំៗដែលគ្មានសេវាអ៊ីនធឺណិតគ្រប់គ្រាន់។ ដូចជាការប្រើវិទ្យុទាក់ទង (Walkie-talkie) ដែលអាចបញ្ជូនសារបានឆ្ងាយៗកាត់វាលស្រែដោយមិនបាច់មានសេវាទូរសព្ទ ប៉ុន្តែសម្រាប់តែការផ្ញើសារខ្លីៗប៉ុណ្ណោះ។
Augmented Reality ជាបច្ចេកវិទ្យាដែលយកទិន្នន័យកុំព្យូទ័រ (ដូចជាអក្សរ តួលេខ ឬរូបភាព 3D) មកបង្ហាញត្រួតស៊ីគ្នាពីលើរូបភាពពិតៗនៃពិភពខាងក្រៅតាមរយៈកាមេរ៉ាទូរសព្ទដៃ ដើម្បីឱ្យកសិករអាចមើលឃើញព័ត៌មានអាកាសធាតុនិងកម្រិតសំណើមដីភ្លាមៗនៅលើទីតាំងដីផ្ទាល់។ ដូចជាការពាក់វ៉ែនតាវេទមន្ត ឬការមើលតាមកាមេរ៉ាទូរសព្ទ ហើយឃើញតួលេខសីតុណ្ហភាពអណ្តែតនៅពីលើដើមរុក្ខជាតិ។
Random Forest ជាក្បួនដោះស្រាយ (Algorithm) នៃបញ្ញាសិប្បនិម្មិត ដែលបង្កើត "ដើមឈើសម្រេចចិត្ត" (Decision Trees) ជាច្រើនដើម ដើម្បីវិភាគទិន្នន័យអាកាសធាតុប្រវត្តិសាស្ត្រ រួចបោះឆ្នោតជ្រើសរើសចម្លើយរួមមួយដែលមានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់បំផុតក្នុងការទស្សន៍ទាយអាកាសធាតុនាពេលអនាគត។ ដូចជាការសួរសំណួរទៅកាន់ទីប្រឹក្សាជំនាញ ១០០ នាក់ផ្សេងៗគ្នា រួចយកចម្លើយដែលអ្នកជំនាញភាគច្រើនឆ្លើយដូចគ្នា ដើម្បីធ្វើការសម្រេចចិត្តចុងក្រោយ។
Precision Agriculture គឺជាវិធីសាស្ត្រគ្រប់គ្រងកសិដ្ឋានដោយប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាទំនើបៗ (ដូចជា IoT និង AI) ដើម្បីវាស់ស្ទង់សីតុណ្ហភាព សំណើមដី និងតម្រូវការរបស់ដំណាំនីមួយៗយ៉ាងជាក់លាក់ ដើម្បីផ្តល់ទឹកនិងជីបានត្រឹមត្រូវ កាត់បន្ថយការខ្ជះខ្ជាយ និងបង្កើនទិន្នផលជារួម។ ដូចជាការកាត់ខោអាវតម្រូវតាមទំហំខ្លួនអតិថិជនម្នាក់ៗ (Tailor-made) ជំនួសឱ្យការកាត់ខោអាវទំហំតែមួយសម្រាប់មនុស្សគ្រប់គ្នាស្លៀក។
Edge computing គឺជាការកែច្នៃ និងសម្អាតទិន្នន័យបឋមនៅនឹងកន្លែង (លើឧបករណ៍កសិដ្ឋានផ្ទាល់) មុននឹងបញ្ជូនទៅកាន់ប្រព័ន្ធ Cloud កណ្តាល ដែលជួយសន្សំសំចៃទំហំអ៊ីនធឺណិត និងបង្កើនល្បឿននៃការបញ្ជូនទិន្នន័យ។ ដូចជាការរើសយកតែផ្លែឈើល្អៗទុក និងបោះចោលផ្លែស្អុយនៅឯចម្ការផ្ទាល់ មុននឹងដឹកជញ្ជូនយកទៅលក់នៅផ្សារ ដើម្បីសន្សំសំចៃសោហ៊ុយឡាន។
Microcontroller ជាបន្ទះឈីបកុំព្យូទ័រខ្នាតតូចដែលដើរតួជាខួរក្បាលបញ្ជាសម្រាប់ឧបករណ៍ IoT ក្នុងការប្រមូលទិន្នន័យពីសេនស័រ (ដូចជាសេនស័រសំណើមដី) ដំណើរការទិន្នន័យបឋម និងបញ្ជូនទិន្នន័យទាំងនោះទៅកាន់ប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងកណ្តាល។ ដូចជាខួរក្បាលរបស់មនុស្សយន្តតូចមួយ ដែលចាំទទួលអារម្មណ៍ពីស្បែក (សេនស័រ) រួចរាយការណ៍ប្រាប់ទៅមេបញ្ជាការ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖