Implementation of WSN based smart irrigation system

• Autorzy: Mohammed Emad Ahmed , Zaidan Hakam Marwan , Mohammed Zaid Ghanim

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.06.06

Warianty tytułu

PL

Wdrożenie inteligentnego systemu nawadniania opartego na WSN

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This research paper introduces a real-time, fully automated wireless sensor network (WSN) prototype for irrigation systems in agricultural fields. This automated WSN depends on the soil conditions, like the soil moisture, and takes action accordingly. The WSN is based on the ZigBee protocol represented in the XBee module. The aim is to protect the crops from over/under watering resulting in better crop quality and quantity. Also, this WSN reduces human intervention costs and eliminates or reduces water waste to the minimum acceptable extent. The WSN nodes are classified into three types, the coordinator node, the sensing node, and the relaying node. Sleep mode is used in the sensing node while inactive to achieve the best possible energy savings strategy. Four zones are to be considered in this experimental study. Results showed that the water flows only about 35% of the time of the six observation hours on average in the four zones.

PL

W tym artykule badawczym przedstawiono działający w czasie rzeczywistym, w pełni zautomatyzowany prototyp bezprzewodowej sieci czujników (WSN) dla systemów nawadniających na polach rolniczych. Ten zautomatyzowany WSN jest zależny od warunków glebowych, takich jak wilgotność gleby, i podejmuje odpowiednie działania. WSN jest oparty na protokole ZigBee reprezentowanym w module XBee. Celem jest ochrona upraw przed nadmiernym/niedostatecznym podlewaniem, co skutkuje lepszą jakością i ilością plonów. Ponadto ten WSN zmniejsza koszty interwencji człowieka i eliminuje lub zmniejsza marnotrawstwo wody w minimalnym akceptowalnym stopniu. Węzły WSN dzielą się na trzy typy: węzeł koordynujący, węzeł wykrywający i węzeł przekazujący. Tryb uśpienia jest używany w węźle czujnikowym, gdy jest nieaktywny, aby osiągnąć najlepszą możliwą strategię oszczędzania energii. W tym badaniu eksperymentalnym należy wziąć pod uwagę cztery strefy. Wyniki pokazały, że woda przepływa średnio tylko przez około 35% czasu z sześciu godzin obserwacji w czterech strefach.

Słowa kluczowe

EN

WSN; Zigbee; Xbee; irrigation

PL

WSN; Zigbee; inteligentny system nawadniania

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 6
• Strony: 27--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., rys.

Twórcy

autor

Mohammed Emad Ahmed

• Northern Technical University/ Technical Engineering College/ Mosul

autor

Zaidan Hakam Marwan

• Northern Technical University/ Technical Engineering College/ Mosul

autor

Mohammed Zaid Ghanim

• Northern Technical University/ Technical Engineering College/ Mosul

Bibliografia

• [1] T. Rymarczyk, K. Niderla, K. Kania, M. Maj, and P. Nita, “Wear able sensor for biopotential measurements of patients’ health monitoring,” Przegl ˛ad Elektrotechniczny, vol. 96, 2020.
• [2] S. Bhushan, S. G. Antoshchuk, P. O. Teslenko, V. V. Kuzmenko, W. Wójcik, O. Mamyrbaev, and U. Zhunissova, “Hybrid ap proach to energy efficient clustering for heterogeneous wireless sensor network using biogeography based optimization and k means. przegl ˛ad elektrotechniczny, 95,” Przegl ˛ad Elektrotech niczny, vol. 95, 2019.
• [3] M. A. Ragab, “Iot based smart irrigation system,” International Journal of Industry and Sustainable Development, vol. 3, no. 1,pp. 76–86, 2022.
• [4] L. García, L. Parra, J. M. Jimenez, J. Lloret, and P. Lorenz, “Iot based smart irrigation systems: An overview on the recent trends on sensors and iot systems for irrigation in precision agri culture,” Sensors, vol. 20, no. 4, p. 1042, 2020.
• [5] R. Liao, S. Zhang, X. Zhang, M. Wang, H. Wu, and L. Zhangzhong, “Development of smart irrigation systems based on real-time soil moisture data in a greenhouse: Proof of concept,” Agricultural Water Management, vol. 245, p. 106632, 2021.
• [6] O. SZCZEPANIAK, D. SAWICKI, G. WĘGRZYN, and R. SZCZYGIEŁ, “Przegląd elektrotechniczny vol 2021, no 10.”
• [7] A. Kumar, K. Kamal, M. O. Arshad, S. Mathavan, and T. Vadamala, “Smart irrigation using low-cost moisture sensors and xbee-based communication,” in IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC 2014), 2014, pp. 333–337.
• [8] C. Z. Zulkifli, N. M. Noor, and N. H. A. Hassan, “Performance evaluation of integrated moisture with zigbee mesh network for automated irrigation system.”
• [9] T. Savic and M. Radonjic, “Wsn architecture for smart irrigation system,” in 2018 23rd International Scientific Professional Con ference on Information Technology (IT). IEEE, 2018, pp. 1–4.
• [10] J. Anghan and H. Parveen Sultana, “Smart irrigation systemusing raspberry pi,” International Journal of Scientific & Engi neering Research, vol. 9, no. 6, pp. 197–210, 2018.
• [11] V. M. Ramya, B. Palaniappan, and B. George, “Embedded system for automatic irrigation of cardamom field using xbee pro technology,” International Journal of Computer Applications, vol. 53, pp. 36–43, 2012.
• [12] G. I. Hapsari, G. A. Mutiara, L. Rohendi, and A. Mulia, “Wireless sensor network for monitoring irrigation using xbee pro s2c,” Bulletin of Electrical Engineering and Informatics, vol. 9, no. 4, pp. 1345–1356, 2020.
• [13] Digi XBee S2C Zigbee, Digi International Inc., 11 2022. [On line]. Available: https://www.digi.com/resources/library/data sheets/ds_xbee_zigbee
• [14] R. Hussian, S. Sharma, and V. K. Sharma, “Wsn applica tions: Automated intelligent traffic control system using sen sors,” 2013.
• [15] M. Frei, C. Deb, R. Stadler, Z. Nagy, and A. Schlueter, “Wireless sensor network for estimat ing building performance,” Automation in Construc tion, vol. 111, p. 103043, 2020. [Online]. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580519307472
• [16] A. T. Demetillo, M. V. Japitana, and E. B. Taboada, “A system for monitoring water quality in a large aquatic area using wire less sensor network technology,” Sustainable Environment Re search, vol. 29, no. 1, pp. 1–9, 2019.
• [17] V. Boonsawat, J. Ekchamanonta, and K. Bumrungkhet, “Xbee wireless sensor networks for temperature monitoring,” 2010.
• [18] N. Gondchawar and R. S. Kawitkar., “Iot based smart agricul ture,” International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering, vol. 5, no. 6, pp. 838–842, 2016.