Original Title: Lora-Iot Based Self-Powered Multi-Sensors Wireless Network For Next Generation Integrated Farming
Source: www.ijstr.org
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

បណ្តាញឥតខ្សែពហុសេនស័រដើរដោយថាមពលខ្លួនឯងផ្អែកលើ Lora-Iot សម្រាប់ការធ្វើកសិកម្មចម្រុះជំនាន់ក្រោយ

ចំណងជើងដើម៖ Lora-Iot Based Self-Powered Multi-Sensors Wireless Network For Next Generation Integrated Farming

អ្នកនិពន្ធ៖ K.S.Balamurugan (Bharat Institute of Engineering and Technology), A.Sivakami (Bharat Institute of Engineering and Technology)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2019, INTERNATIONAL JOURNAL OF SCIENTIFIC & TECHNOLOGY RESEARCH

វិស័យសិក្សា៖ Internet of Things / Smart Agriculture

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ឯកសារនេះដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមក្នុងវិស័យកសិកម្មដូចជា ការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ កង្វះខាតទឹក និងជំងឺសត្វពាហនៈ ដោយស្នើឡើងនូវប្រព័ន្ធកសិកម្មចម្រុះជំនាន់ក្រោយតាមរយៈបច្ចេកវិទ្យា LoRa-IoT ដើម្បីបង្កើនផលិតភាព និងកាត់បន្ថយកម្លាំងពលកម្ម។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះបានរៀបចំជាបណ្តាញកូនកាត់រវាង Wi-Fi និង LoRaWAN ដោយប្រើប្រាស់សេនស័រពាក់នៅលើសត្វ និងសេនស័របរិស្ថាន រួមជាមួយនឹងក្បួនដោះស្រាយសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងបណ្តាញ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Static Gateway (Multiple/Single)
ក្លោងទ្វារបណ្តាញនៅនឹងថ្កល់ (Static Gateway)
មានស្ថេរភាពក្នុងការប្រមូលទិន្នន័យ និងផ្តល់អត្រាទាញយកទិន្នន័យ (DER) ខ្ពស់ប្រសិនបើដាក់ក្នុងចំនួនគ្រប់គ្រាន់។ ការប្រើ Gateway មួយស៊ីថាមពលបណ្តាញ (NEC) ទាប។ ទាមទារការចំណាយទុន (Capital Expenditure) ខ្ពស់លើការទិញ និងដំឡើងឧបករណ៍ច្រើន ប្រសិនបើកសិដ្ឋានមានទំហំធំទូលាយ។ អត្រាទាញយកទិន្នន័យខ្ពស់ ប៉ុន្តែការចំណាយសរុបកើនឡើងតាមទំហំទីតាំង។
Mobile Gateway (Moving along a track with multiple stops)
ក្លោងទ្វារបណ្តាញចល័ត (Mobile Gateway)
កាត់បន្ថយការចំណាយលើការទិញឧបករណ៍ Gateway ច្រើន។ នៅពេលឈប់ចាប់ពី ២ ដងឡើងទៅ វាផ្តល់អត្រាទាញយកទិន្នន័យ (DER) ជិតស្មើនឹង Gateway នៅនឹងថ្កល់។ ប្រសិនបើឈប់តែ ១ ដង (One stop) វានឹងស៊ីថាមពល (NEC) ខ្ពស់បំផុត និងមានអត្រាបាត់បង់កញ្ចប់ទិន្នន័យ (Packet Loss) ច្រើន។ ការប្រើប្រាស់ Gateway ចល័តដែលឈប់ច្រើនជាង ២ ចំណុច មានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ និងជួយកាត់បន្ថយការចំណាយបានយ៉ាងល្អសម្រាប់កសិដ្ឋានធំៗ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ប្រព័ន្ធនេះទាមទារឧបករណ៍ផ្នែករឹង (Hardware) និងកម្មវិធី (Software) ក្នុងកម្រិតមធ្យម ដែលមានតម្លៃសមរម្យសម្រាប់សាងសង់បណ្តាញសេនស័រដោយប្រើប្រាស់ថាមពលព្រះអាទិត្យ។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងដោយអ្នកស្រាវជ្រាវនៅប្រទេសឥណ្ឌា ដោយផ្អែកលើការក្លែងធ្វើ (Simulation) ជាមួយកម្មវិធី LoRaSim (ប្រើសេនស័រ ១០០ ទៅ ១០០០) និងការធ្វើតេស្តជាក់ស្តែងនៅកសិដ្ឋានចិញ្ចឹមគោ។ ទិន្នន័យនេះមានភាពពាក់ព័ន្ធខ្លាំងសម្រាប់កម្ពុជា ដោយសារលក្ខខណ្ឌអាកាសធាតុ និងបរិបទកសិកម្មមានភាពស្រដៀងគ្នា ដែលធ្វើឱ្យការអនុវត្តនេះងាយស្រួលប្រែប្រួលតាមតំបន់។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យា LoRa-IoT នេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការធ្វើបរិវត្តកម្មវិស័យកសិកម្មនៅប្រទេសកម្ពុជា ជាពិសេសការកាត់បន្ថយការចំណាយ និងដោះស្រាយបញ្ហាខ្វះសេវាអ៊ីនធឺណិតនៅតំបន់ដាច់ស្រយាល។

ការរួមបញ្ចូលគ្នារវាងបណ្តាញ LoRaWAN ជាមួយឧបករណ៍សន្សំសំចៃថាមពល គឺជាដំណោះស្រាយដ៏មានប្រសិទ្ធភាព និងចំណាយតិច ដើម្បីជួយកសិករកម្ពុជាឈានទៅរកកសិកម្មឆ្លាតវៃ (Smart Farming)។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃឧបករណ៍: ចាប់ផ្តើមដោយការស្វែងយល់ពីរបៀបដំណើរការរបស់ Arduino Uno និង Raspberry Pi 3 រួមទាំងការតភ្ជាប់បណ្តាញ LoRaWAN ប្រេកង់ 868MHz ឫ 915MHz។
  2. បង្កើតគំរូសាកល្បងខ្នាតតូច (Prototype): ដំឡើងសេនស័រដូចជា DS18b20 (វាស់សីតុណ្ហភាព) និង SHT10 (វាស់សំណើម) ភ្ជាប់ជាមួយ LoRa SX1272 module ហើយសាកល្បងបញ្ជូនទិន្នន័យក្នុងចម្ងាយខ្លី។
  3. រៀបចំម៉ាស៊ីនមេ និងកម្មវិធីបញ្ជូនទិន្នន័យ: កំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ Raspberry Pi ជា Gateway និងប្រើប្រាស់ Python script ដើម្បីបញ្ជូនទិន្នន័យទៅកាន់ Cloud server ដូចជា ThingSpeak សម្រាប់ការបង្ហាញទិន្នន័យ (Data Visualization)។
  4. អនុវត្តក្បួនដោះស្រាយ LLR: សរសេរកូដបញ្ចូលក្បួនដោះស្រាយ Log Likelihood Ratio (LLR) និង Weight Factored Distribution ដើម្បីឱ្យប្រព័ន្ធអាចរើសយកបណ្តាញ (Wi-Fi ឬ LoRa) ដែលល្អបំផុតដោយស្វ័យប្រវត្តិ។
  5. ធ្វើតេស្តនៅកសិដ្ឋានផ្ទាល់ និងវាយតម្លៃ: យកប្រព័ន្ធទៅដាក់នៅទីតាំងកសិដ្ឋានពិតប្រាកដ រួចធ្វើការប្រៀបធៀបទិន្នន័យ Data Extraction Rate (DER) និងកម្រិតស៊ីថ្ម ដើម្បីកំណត់ថាគួរប្រើ Gateway នៅនឹងថ្កល់ ឫចល័ត។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
LoRaWAN® ជាបច្ចេកវិទ្យាបណ្តាញឥតខ្សែដែលអាចបញ្ជូនទិន្នន័យបានចម្ងាយឆ្ងាយ (រហូតដល់១០០គីឡូម៉ែត្រ) ដោយប្រើប្រាស់ថាមពលថ្មតិចតួចបំផុត ដែលស័ក្តិសមសម្រាប់ការប្រើប្រាស់សេនស័រតាមកសិដ្ឋានធំៗដែលគ្មានសេវាអ៊ីនធឺណិតកម្រិតខ្ពស់។ ដូចជាការប្រើឧបករណ៍អាយកូម (Walkie-Talkie) ពិសេសមួយដែលអាចនិយាយឆ្លងខេត្តបានដោយប្រើថ្មពិលតូចមួយ ហើយថ្មនោះកាន់បានរាប់ឆ្នាំ។
Log Likelihood Ratio Algorithm [LLR] ជាក្បួនគណិតវិទ្យាស្ថិតិដែលប្រព័ន្ធប្រើដើម្បីគណនា និងសម្រេចចិត្តដោយស្វ័យប្រវត្តិថា តើឧបករណ៍គួរភ្ជាប់ទៅកាន់បណ្តាញមួយណា (ឧទាហរណ៍ រវាងបណ្តាញ Wi-Fi និង LoRa) ដើម្បីទទួលបានសេវាល្អបំផុត និងសន្សំសំចៃថាមពល។ ដូចជាការថ្លឹងថ្លែងរបស់ប្រព័ន្ធទូរស័ព្ទឆ្លាតវៃរបស់អ្នក ដែលចេះប្តូរដោយស្វ័យប្រវត្តិពីសេវា 4G ទៅ Wi-Fi នៅពេលវាដឹងថា Wi-Fi ដើរលឿនជាង និងជួយកាត់បន្ថយការស៊ីថ្ម។
Gateway ជាឧបករណ៍កណ្តាល (ដូចជាអង់តែន ឬ Router) ដែលមានតួនាទីប្រមូលទិន្នន័យពីសេនស័រតូចៗរាប់រយនៅតាមវាលស្រែ ឬលើសត្វពាហនៈ រួចបំប្លែងទិន្នន័យទាំងនោះបញ្ជូនបន្តទៅកាន់ប្រព័ន្ធអ៊ីនធឺណិត (Cloud) ឱ្យម្ចាស់កសិដ្ឋានមើលឃើញលើទូរស័ព្ទ។ ដូចជាមេភូមិដែលដើរប្រមូលព័ត៌មានពីកូនភូមិម្នាក់ៗ រួចយកព័ត៌មានទាំងអស់នោះទៅរាយការណ៍ប្រាប់ចៅហ្វាយស្រុក។
Data Extraction Rate (DER) ជារង្វាស់ដែលបង្ហាញពីភាគរយនៃទិន្នន័យដែលបានផ្ញើចេញពីសេនស័រ ហើយទៅដល់គោលដៅ (ម៉ាស៊ីនមេ) ដោយជោគជ័យ ដោយមិនមានការបាត់បង់កញ្ចប់ទិន្នន័យនៅតាមផ្លូវ។ ដូចជាការផ្ញើសំបុត្រ ១០០ ច្បាប់តាមប្រៃសណីយ៍ បើមានសំបុត្រ ៩៥ ច្បាប់ទៅដល់ដៃអ្នកទទួលដោយសុវត្ថិភាព នោះមានន័យថាអត្រាជោគជ័យ (DER) គឺ ៩៥%។
Network Energy Consumption (NEC) ជាទំហំថាមពលសរុបដែលឧបករណ៍សេនស័រ និងបណ្តាញទាំងមូលបានប្រើប្រាស់ដើម្បីបញ្ជូនទិន្នន័យបានជោគជ័យ។ ការរក្សា NEC ឱ្យនៅទាបជួយឱ្យប្រព័ន្ធដំណើរការបានយូរដោយមិនបាច់ផ្លាស់ប្តូរថ្មញឹកញាប់។ ដូចជាការគណនាថាតើអ្នកត្រូវប្រើសាំងអស់ប៉ុន្មានលីត្រដើម្បីដឹកទំនិញពីភ្នំពេញទៅបាត់ដំបងដោយជោគជ័យ។
Energy Harvesting ជាបច្ចេកវិទ្យាក្នុងការស្រូបយកថាមពលពីបរិស្ថានជុំវិញ (ដូចជាពន្លឺព្រះអាទិត្យ) មកបំប្លែងជាអគ្គិសនីដើម្បីសាកថ្មឱ្យឧបករណ៍សេនស័រដោយស្វ័យប្រវត្តិ ដែលធ្វើឱ្យវាអាចដំណើរការដោយខ្លួនឯងជាអចិន្ត្រៃយ៍។ ដូចជានាឡិកាដៃដែលដើរដោយថាមពលពន្លឺព្រះអាទិត្យ ឱ្យតែត្រូវពន្លឺ វានឹងសាកថ្មដោយខ្លួនឯងរហូតមិនបាច់ទិញថ្មដូរ។
Received Signal Strength Indicator (RSSI) ជារង្វាស់ដែលប្រាប់ពីកម្រិតភាពខ្លាំង ឬខ្សោយនៃរលកសញ្ញា (សេវា) ដែលឧបករណ៍មួយទទួលបានពីអង់តែនបញ្ជូន។ ប្រព័ន្ធប្រើទិន្នន័យនេះដើម្បីវាយតម្លៃថាតើការតភ្ជាប់មានភាពរឹងមាំកម្រិតណា។ ដូចជាការមើលចំនួនកាំសេវា (Bars) នៅលើអេក្រង់ទូរស័ព្ទរបស់អ្នក បើមានកាំច្រើន មានន័យថាសេវាខ្លាំង និយាយទូរស័ព្ទមិនរអាក់រអួល។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖