The Feasibility of a Cloud-Based Low-Cost Environmental Monitoring System Via Open Source Hardware in Greenhouses

One of the most critical parameters in agricultural production isenvironmental conditions. It is of vital importance to ensure andmonitor suitable climatic conditions for various controlled agriculturalstructures and production systems such as greenhouses. To this aim,most data monitoring systems cannot be efficiently used due to highcost and insufficient technical knowledge. It is possible to design lowcostand scalable monitoring, control and data acquisition systems viaopen source hardware in order to monitor climatic data foragricultural practices in small enterprises and rural areas. In thisstudy, a low-cost system designed via open source hardware wastested under real conditions. Temperature and relative humidity weremeasured via the sensors in the system and sent to a data serverthrough a wireless network. In addition, collected data was comparedto reference devices for statistical analysis. The results suggest thatthese low-cost systems, which are designed via open source hardware,can be used as a data collection and decision support system byagricultural enterprises.

Açık Kaynaklı Donanım ile Bulut Tabanlı ve Düşük Maliyetli Bir Çevre Koşulları İzleme Sisteminin Seralarda Uygulanabilirliği

Tarımsal üretimi etkileyen en önemli parametre çevre koşullarıdır. Uygun iklim koşullarının sağlanması ve bu koşulların takip edilmesi özellikle kontrollü üretim yapıları olan seralar başta olmak üzere birçok tarımsal yapılarda ve üretim sistemlerinde hayati önem arz etmektedir. Bu amaçla kullanılan birçok veri izleme sistemi, yüksek maliyet ve yeterli teknik bilgi olmadığından yaygın bir şekilde kullanılamamaktadır. Özellikle küçük işletmelerde ve kırsal bölgelerde, tarımsal faaliyetler için hayati öneme sahip iklim verilerinin izlenmesi amacıyla, açık kaynak donanımlar ile düşük maliyetli ve ölçeklenebilir izleme, kontrol ve veri toplama sistemleri tasarlanması mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada açık kaynak donanımlarla düşük maliyetle tasarlanan sistem, gerçek koşullarda test edilmiştir. Tasarlanan bu sistemde sıcaklık ve oransal nem değerleri sensörler ile ölçülerek kablosuz bir ağ üzerinden veri sunucusuna aktarılmıştır. Ayrıca bu veriler referans cihazlarla karşılaştırılarak istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, açık kaynak donanımlar ile tasarlanan düşük maliyetli bu tür sistemlerin tarımsal işletmelerde veri toplama-izleme ve karar destek sistemi olarak kullanılabileceği göstermiştir.

___

Buechley L, Eisenberg M (2008). The LilyPad Arduino: Toward Wearable Engineering for Everyone. IEEE Pervasive Computing, 7, 12-15. doi: 10.1109/MPRV.2008.38

Dargie W, Poellabauer C (2010). Fundamentals of Wireless Sensor Networks. doi: 10.1002/9780470666388

Dedrick RR, Halfman JD, Brooks McKinney D (2000). An inexpensive, microprocessor-based, data logging system. Computers and Geosciences, 26, 1059-1066. doi: 10.1016/S0098-3004(00)00020-0

ESP8266 Datasheet E (2015). ESP8266EX Datasheet. Espressif Systems Datasheet, 1-31.

Faugel H, Bobkov V (2013). Open source hard- and software: Using Arduino boards to keep old hardware running. Fusion Engineering and Design, 88, 1276-1279. doi: DOI:101016/jfusengdes201212005

Fisher DK, Gould PJ (2012). Open-Source Hardware Is a Low-Cost Alternative for Scientific Instrumentation and Research. Modern Instrumentation, 1, 8-20. doi: 10.4236/mi.2012.12002

Fisher DK, Kebede H (2010). A low-cost microcontroller-based system to monitor crop temperature and water status. Computers and Electronics in Agriculture, 74, 168-173. doi: 10.1016/j.compag.2010.07.006

Gomaa R, Adly I, Sharshar K, Safwat A, Ragai H. (2013). ZigBee wireless sensor network for radiation monitoring at nuclear facilities. Wireless and Mobile Networking Conference (WMNC), 2013 6th Joint IFIP. Gordon D, Beigl M, Neumann MA. (2010). Dinam: A wireless sensor network concept and platform for rapid development. Networked Sensing Systems (INSS), 2010 Seventh International Conference on.

Gubbi J, Buyya R, Marusic S, Palaniswami M (2013). Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future Generation Computer Systems, 29, 1645-1660. doi: 10.1016/j.future.2013.01.010

Hicks SD, Aufdenkampe AK, Montgomery DS (2011). Sensor Networks, Dataloggers, and Other Handy Gadgets Using Open-Source Electronics for the Christina River Basin CZO. AGU Fall Meeting Abstracts.

Koenka IJ, Saiz J, Hauser PC (2014). Instrumentino: An open-source modular Python framework for controlling Arduino based experimental instruments. Computer Physics Communications, 185, 2724-2729. doi: 10.1016/j.cpc.2014.06.007

Kornuta JA, Nipper ME, Brandon Dixon J (2013). Lowcost microcontroller platform for studying lymphatic biomechanics in vitro. Journal of Biomechanics, 46, 183-186. doi: 10.1016/j.jbiomech.2012.09.031

LM35 Datasheet L (2016). LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors (Rev. G). Texas Instruments.

Mai TD, Pham TTT, Pham HV, Sáiz J, Ruiz CG, Hauser PC (2013). Portable Capillary Electrophoresis Instrument with Automated Injector and Contactless Conductivity Detection. Analytical Chemistry, 85, 2333-2339. doi: 10.1021/ac303328g

Mesas-Carrascosa FJ, Verdú Santano D, Meroño JE, Sánchez de la Orden M, García-Ferrer A (2015). Open source hardware to monitor environmental parameters in precision agriculture. Biosystems engineering, 137, 73-83. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2015.07.005

Pi R. (2016). Raspberry Pi Documentation. Retrieved 30.11.2016, from https://www.raspberrypi.org/documentation/

Polo J, Hornero G, Duijneveld C, García A, Casas O (2015). Design of a low-cost Wireless Sensor Network with UAV mobile node for agricultural applications. Computers and Electronics in Agriculture, 119, 19-32. doi: 10.1016/j.compag.2015.09.024

Riley TC, Endreny TA, Halfman JD (2006). Monitoring soil moisture and water table height with a low-cost data logger. Computers and Geosciences, 32, 135- 140. doi: 10.1016/j.cageo.2005.05.009

Sáiz J, Mai TD, Hauser PC, Garcia-Ruiz C (2013). Determination of nitrogen mustard degradation products in water samples using a portable capillary electrophoresis instrument. Electrophoresis, 34, 2078-2084. doi: 10.1002/elps.201300054

Sáiz J, Mai TD, López MaL, Bartolomé C, Hauser PC, Garcia-Ruiz C (2013). Rapid determination of scopolamine in evidence of recreational and predatory use. Science & Justice, 53, 409-414. doi: 10.1016/j.scijus.2013.08.001

Sethi VP, Sumathy K, Lee C, Pal DS (2013). Thermal modeling aspects of solar greenhouse microclimate control: A review on heating technologies. Solar Energy, 96, 56-82. doi: 10.1016/j.solener.2013.06.034

SI7021 Datasheet S (2015). Si7021-A20 I2C Humidity and Temperature Sensor. Silicon Laboratories, 1- 36.

Stallman RM, Gay J (2009). Free Software, Free Society: Selected Essays of Richard M. Stallman.

Steinhart JS, Hart SR (1968). Calibration curves for thermistors. Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts, 15, 497-503. doi: 10.1016/0011- 7471(68)90057-0

Thomson KE, White HS (2014). A novel open-source drug-delivery system that allows for first-of-kind simulation of nonadherence to pharmacological interventions in animal disease models. Journal of Neuroscience Methods, 238, 105-111. doi: 10.1016/j.jneumeth.2014.09.019

Von Zabeltitz C (2011). Integrated Greenhouse Systems for Mild Climates: Climate Conditions, Design, Construction, Maintenance, Climate Control. Integrated Greenhouse Systems for Mild Climates: Climate Conditions, Design, Construction, Maintenance, Climate Control, 285- 311. doi: 10.1007/978-3-642-14582-7_12

Zhang J, Ong SK, Nee AYC. (2009). Design and Development of a Navigation Assistance System for Visually Impaired Individuals. Proceedings of the 3rd International Convention on Rehabilitation Engineering & Assistive Technology. New York, NY, USA: ACM.
KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi-Cover
  • ISSN: 2619-9149
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2018
Sayıdaki Diğer Makaleler

Türkiye’nin Eskişehir, Sakarya ve Düzce İllerinden Topraksolucanı (Clitellata, Annelida) Kayıtları

Mete MISIRLIOĞLU, Osman ŞEN, Veli TEMEL

Macroscopic and Histological Structures of Testes in Three Different Tentyria Species

GAMZE TURGAY İZZETOĞLU, Mehtap GÜLMEZ

In vitro Şartlar Altında 'Bursa Siyahı' (Ficus carica L.) İncir Çeşidinin Morfolojisi Üzerine Tuzun Etkisi

Yelda EMEK

Farklı Samanlarda Lignin Peroksidaz Enzimi Kullanımının Yem Değeri Üzerine Etkisi

Abdiwali Mohamoud ABDİ, ÜNAL KILIÇ

Alternatif Tahıl: Eskinin Unutulmuş Yeni Bitkisi Tef (Eragrostis tef [Zucc.] Trotter)

UĞUR SARI, İSKENDER TİRYAKİ

Galata Köprüsü Olta Balıkçılığının Av Araçları, Birim Çabadaki Av Miktarları ve Sosyolojik Özellikleri Bakımından Yapısal Analizi

TUĞRUL ZAHİT ALIÇLI, DİDEM GÖKTÜRK, TOMRİS DENİZ

Hatay İli Kırıkhan –Reyhanlı Bölgesi Çayır-Mera Topraklarının Besin Elementi Durumları ve Bazı Toprak Özellikleri ile İlişkileri

MEHMET YALÇIN, K. Mesut ÇİMRİN, Yusuf TUTUŞ

Alman Hamamböceği Blatella germanica (L.)'nın Erginlerinde İki Fungal İzolata Karşı Eikosanoidlerin Nodülasyon Reaksiyonları Üzerine Olan Fonksiyonu

HASAN TUNAZ, ALİ ARDA IŞIKBER, M. Kubilay ER

Türkiye’de Odun Dışı Orman Ürünlerinin Yönetimi

KENAN OK, Yusuf Ziya TENGİZ

Koçaş Tarım İşletmesinde Yetiştirilen Siyah Alaca (Holştayn) Sığırlarda Bazı Süt Verimi Özellikleri ve İlişkili Genlerin Ekspresyonu

FATİH YILDIRIM, SELÇUK ÖZDEMİR, AHMET YILDIZ