रास्पबेरी पाई संचालित आईओटी गार्डन: 18 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

इस परियोजना के प्राथमिक उद्देश्यों में से एक इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) की शक्ति का उपयोग करके एक बगीचे की भलाई को बनाए रखने में सक्षम होना था। वर्तमान उपकरणों और सॉफ्टवेयर की बहुमुखी प्रतिभा के साथ, हमारे प्लांटर को सेंसर के साथ एकीकृत किया गया है जो पौधों की वास्तविक समय की स्थिति की निगरानी करता है। हमने एक स्मार्टफोन ऐप बनाया है जो डेटा तक पहुंचने देता है और यदि आवश्यक हो तो आवश्यक कार्रवाई करता है।

हमारे प्लांटर का डिज़ाइन स्केलेबल, कम लागत वाला और निर्माण में आसान है, जो इसे किसी की छत या पिछवाड़े में हरियाली जोड़ने का सही विकल्प बनाता है। स्मार्ट गार्डन पानी की खपत में अधिक कुशल साबित हुआ है और रखरखाव और निगरानी की सुविधा प्रदान करता है।

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चरण 1: IOT प्रणाली का अवलोकन

IOT सिस्टम निम्नलिखित प्रक्रियाओं के माध्यम से कार्य करता है। रास्पबेरी पाई का उपयोग बगीचे की उपयोगी जानकारी, जैसे चमक, नमी और मिट्टी में नमी की मात्रा को विभिन्न सेंसर से क्लाउड डेटाबेस में रिले करने के लिए किया जाता है। एक बार जब जानकारी क्लाउड में होती है, तो इसे हमारे द्वारा बनाए गए स्मार्टफोन ऐप का उपयोग करके कहीं से भी एक्सेस किया जा सकता है। यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती भी है, उपयोगकर्ता निर्देश भेज सकता है, जैसे कि पानी पंप की स्थिति, वापस बगीचे में जो आवश्यक आदेशों को निष्पादित करेगा।

हमारे बगीचे की कुछ प्रमुख विशेषताएं निम्नलिखित हैं:

बगीचे के विभिन्न सेंसरों की रीयल-टाइम प्रतिक्रिया

बगीचे की स्वास्थ्य स्थिति का डेटाबेस

वैश्विक निगरानी और संचालन क्षमता

ड्रिप सिंचाई प्रणाली

ऐप नियंत्रित जल प्रणाली

स्वचालित पानी देने का कार्यक्रम

हमने Google के Firebase को अपने IOT सिस्टम के मध्यस्थ के रूप में उपयोग करने का निर्णय लिया, ताकि हम अपना स्वयं का निःशुल्क क्लाउड डेटाबेस बना सकें। फिर हमने एक स्मार्टफोन एप्लिकेशन बनाने के लिए MIT के ऐप आविष्कारक का उपयोग किया जो कि फायरबेस डेटाबेस और रास्पबेरी पाई के साथ संगत है। यह एक मुफ्त पायथन लाइब्रेरी की मदद से डेटाबेस के साथ संचार भी कर सकता है।

चरण 2: आवश्यक सामग्री:

आईओटी प्लांटर बनाने के लिए आवश्यक सामग्री स्थानीय या ऑनलाइन दुकानों में आसानी से मिल सकती है। निम्नलिखित सूची आवश्यक सभी भागों का विवरण है।

हार्डवेयर:

1 "पाइन वुड प्लैंक - आयाम; 300 सेमी x 10 सेमी (जैसा कि लकड़ी बाहरी होगी, हम उपचारित लकड़ी की सिफारिश करेंगे)

1/4 "प्लाईवुड - आयाम; 120cm गुणा 80cm

तिरपाल शीट - आयाम; 180 सेमी x 275 सेमी

पीवीसी पाइप - आयाम; लंबाई 30 सेमी, दीया 2 सेमी

सर्जिकल ट्यूब - आयाम; २५० सेमी

कोहनी संयुक्त x 2

लकड़ी का पेंच x 30

इलेक्ट्रॉनिक्स:

रास्पबेरी Pi3 मॉडल बी

ग्रोव पाई + सेंसर शील्ड

12V सोलेनॉइड वाल्व

आर्द्रता और तापमान सेंसर (dht11)

नमी सेंसर

चमक सेंसर

रिले मॉड्यूल

12 वी बिजली की आपूर्ति

इस परियोजना की कुल लागत लगभग ५० USD. है

चरण 3: 3 डी मुद्रित भाग

इस परियोजना के लिए अनुकूलित करने के लिए आवश्यक विभिन्न घटकों को 3डी प्रिंटिंग की सहायता से बनाया गया था। निम्नलिखित सूची में भागों और उनके मुद्रण विनिर्देशों की पूरी सूची है। सभी एसटीएल फाइलें ऊपर संलग्न एक फ़ोल्डर में प्रदान की जाती हैं, जिससे यदि आवश्यक हो तो उनमें आवश्यक संशोधन करने की अनुमति मिलती है।

पाइप संयुक्त x 1, 30% infill

नोजल एडेप्टर x ३, ३०% infill

ट्यूब प्लग x 3, 10% infill

हुक x २, ३०% infill

सेंसर माउंट x 1, 20% infill

वाल्व एडाप्टर x 1, 20% infill

वायरिंग कवर x 1, 20% infill

हमने अपने Creality Ender 3 का इस्तेमाल पुर्जों को प्रिंट करने के लिए किया, जिसमें 12 भागों के लिए लगभग 8 घंटे लगे।

चरण 4: योजनाएं

एक केवल उन आयामों तक सीमित नहीं है जिन्हें हमने अपना प्लांटर बनाने के लिए चुना है, लेकिन ऊपर संलग्न सभी विवरण हैं जो परियोजना को बनाने के लिए आवश्यक हैं। निम्नलिखित चरणों में लकड़ी काटने के लिए इन छवियों का उल्लेख किया जा सकता है।

चरण 5: पक्षों का निर्माण

पौधों को पकड़ने के लिए हमने लकड़ी से एक प्लांटर संरचना बनाने का फैसला किया। हमारे बॉक्स का आंतरिक आयाम 70cm x 50cm है और 10cm की ऊंचाई है। हमने किनारे बनाने के लिए देवदार की लकड़ी के तख्तों का इस्तेमाल किया।

एक गोलाकार आरी का उपयोग करके हमने चार टुकड़ों को लंबाई (ऊपर संलग्न आयाम) में काट दिया। हमने चिह्नित स्थानों पर पायलट छेद ड्रिल किए और छेदों की गिनती की ताकि स्क्रू हेड फ्लश हो जाएं। एक बार हो जाने के बाद, हमने यह सुनिश्चित करते हुए लकड़ी के 8 स्क्रू लगाए कि किनारे चौकोर हों जो फ्रेम को सुरक्षित करते हैं।

चरण 6: निचला पैनल फिट करना

निचला पैनल बनाने के लिए हमने 5 मिमी प्लाईवुड का एक आयताकार टुकड़ा काटा, जिसे हमने साइड फ्रेम में जगह में खराब कर दिया। सुनिश्चित करें कि छेद काउंटरसंक हैं ताकि शिकंजा आधार के साथ फ्लश हो। आवश्यक आयाम ऊपर संलग्न पाए जा सकते हैं।

चरण 7: पाइप के लिए छेद

हमारे प्लांटर को पौधों की तीन पंक्तियों को समायोजित करने के लिए बनाया गया है। इसलिए ड्रिप इरिगेशन सिस्टम के लिए एक तरफ पानी इनपुट के लिए पाइप रखने की जरूरत है।

कनेक्टर्स के व्यास को मापकर शुरू करें और उन्हें फ्रेम के छोटे हिस्से पर समान रूप से बाहर निकालें। चूंकि हमारे पास फोरस्टनर बिट नहीं था, हमने 10 मिमी का छेद ड्रिल किया और फिर इसे एक आरा से चौड़ा किया। खुरदुरे किनारों को चिकना करने के लिए कनेक्टर्स फिट होने तक Dremel का उपयोग कर सकते हैं।

चरण 8: पानी के पाइप को जोड़ना

जोड़ों को जोड़ने के लिए बस 12 सेमी लंबे पीवीसी पाइप के दो टुकड़े काट लें। यह जांचने के लिए सेट अप को सुखाएं कि सब कुछ ठीक से फिट बैठता है या नहीं।

फिर सेंट्रल होल में 3डी प्रिंटेड जॉइंट और दो पीवीसी एल्बो कनेक्टर्स को विपरीत छोर पर तब तक पुश करें जब तक कि वे फ्लश न हो जाएं। पैनल को वापस फ्रेम में संलग्न करें और 3डी प्रिंटेड एडेप्टर के साथ कनेक्टर्स को अंदर से कैप करें। सभी कनेक्शन घर्षण फिट हैं और जलरोधी होना चाहिए, यदि नहीं, तो कोई गर्म गोंद या टेफ्लॉन टेप के साथ जोड़ों को सील कर सकता है

चरण 9: सोलेनॉइड वाल्व

ड्रिप सिंचाई प्रणाली में पानी के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए हमने सोलनॉइड वाल्व का इस्तेमाल किया। वाल्व एक गेट के रूप में कार्य करता है जो तब खुलता है जब एक विद्युत संकेत भेजा जाता है जिससे यह स्वचालित रूप से नियंत्रित हो जाता है। इसे शामिल करने के लिए, हमने एक इंटरमीडियरी एडेप्टर का उपयोग करके एक छोर को पानी के स्रोत से और दूसरे को प्लांटर के पानी के इनपुट पाइप से जोड़ा। वाल्व को सही दिशा में कनेक्ट करना महत्वपूर्ण है, जिसे आमतौर पर पानी के इनपुट (एक नल) के लिए "IN" और पानी के आउटपुट (प्लांटर) के लिए "आउट" के रूप में चिह्नित किया जाता है।

चरण 10: इलेक्ट्रॉनिक्स को तार देना

नीचे विभिन्न मॉड्यूल और सेंसर के साथ एक तालिका है जिसमें ग्रोवपी + शील्ड पर उनके संबंधित पोर्ट हैं।

• तापमान और आर्द्रता सेंसर ==> पोर्ट D4
• रिले मॉड्यूल ==> पोर्ट D3
• नमी सेंसर ==> पोर्ट A1
• लाइट सेंसर ==> पोर्ट A0

संदर्भ के रूप में ऊपर संलग्न वायरिंग आरेख का उपयोग करें।

चरण 11: सेंसर कम्पार्टमेंट

हमने एक कम्पार्टमेंट बॉक्स बनाया जिसमें बचे हुए प्लाईवुड के साथ सभी इलेक्ट्रॉनिक्स थे। हमने इलेक्ट्रॉनिक्स के लेआउट के अनुसार लकड़ी को काटा और टुकड़ों को एक साथ चिपका दिया। एक बार गोंद सूख जाने के बाद हमने बिजली की आपूर्ति और रास्पबेरी पाई को एक स्लॉट के माध्यम से सेंसर के तारों को खिलाते हुए, डिब्बे के बक्से में रखा। स्लॉट्स को कवर करने के लिए हमने किसी भी गैप को सील करने के लिए प्रिंटेड कवर्स में पुश किया।

सेंसर माउंट में खूंटे लगाने के लिए छेद होते हैं जिन पर आप सेंसर लगा सकते हैं। शीर्ष पर चमक और आर्द्रता सेंसर और समायोज्य स्लॉट पर नमी सेंसर संलग्न करें। कम्पार्टमेंट बॉक्स को आसानी से हटाने योग्य बनाने के लिए हमने 3 डी प्रिंटेड हुक और सेंसर माउंट को खराब कर दिया जिससे बॉक्स को मुख्य संरचना पर क्लिप करने की अनुमति मिली। इस तरह, इलेक्ट्रॉनिक और आईओटी सिस्टम यूनिट को किसी भी प्लांटर में आसानी से एकीकृत किया जा सकता है।

चरण 12: डेटाबेस बनाना

पहला कदम सिस्टम के लिए एक डेटाबेस बनाना है। निम्नलिखित लिंक (गूगल फायरबेस) पर क्लिक करें, जो आपको फायरबेस वेबसाइट पर ले जाएगा (आपको अपने Google खाते से लॉग इन करना होगा)। "आरंभ करें" बटन पर क्लिक करें जो आपको फायरबेस कंसोल पर ले जाएगा। फिर "प्रोजेक्ट जोड़ें" बटन पर क्लिक करके एक नया प्रोजेक्ट बनाएं, आवश्यकताएं (नाम, विवरण, आदि) भरें और "प्रोजेक्ट बनाएं" बटन पर क्लिक करके पूरा करें।

हमें केवल फायरबेस के डेटाबेस टूल्स की आवश्यकता है, इसलिए बाईं ओर मेनू से "डेटाबेस" चुनें। अगला "डेटाबेस बनाएं" बटन पर क्लिक करें, "परीक्षण मोड" विकल्प चुनें और "सक्षम करें" पर क्लिक करें। इसके बाद शीर्ष पर ड्रॉप-डाउन मेनू पर क्लिक करके डेटाबेस को "क्लाउड फायरस्टोर" के बजाय "रीयलटाइम डेटाबेस" पर सेट करें। "नियम" टैब का चयन करें और दो "गलत" को "सत्य" में बदलें, अंत में "डेटा" टैब पर क्लिक करें और डेटाबेस यूआरएल की प्रतिलिपि बनाएँ, इसकी बाद में आवश्यकता होगी।

आखिरी चीज जो आपको करने की आवश्यकता होगी वह है प्रोजेक्ट ओवरव्यू के बगल में स्थित गियर आइकन पर क्लिक करना, फिर "प्रोजेक्ट सेटिंग्स" पर, फिर "सर्विस अकाउंट्स" टैब का चयन करना, अंत में "डेटाबेस सीक्रेट्स" पर क्लिक करना और सुरक्षा कोड को नोट करना आपके डेटाबेस का। इस चरण के पूरा होने के साथ, आपने सफलतापूर्वक अपना क्लाउड डेटाबेस बना लिया है जिसे आपके स्मार्टफोन और रास्पबेरी पाई से एक्सेस किया जा सकता है। (कुछ संदेह के मामले में ऊपर संलग्न चित्रों का उपयोग करें, या केवल एक प्रश्न या टिप्पणी टिप्पणी अनुभाग में छोड़ दें)

चरण 13: ऐप सेट करना

IoT सिस्टम का अगला भाग स्मार्टफोन एप्लीकेशन है। हमने अपना खुद का अनुकूलित ऐप बनाने के लिए एमआईटी ऐप आविष्कारक का उपयोग करने का फैसला किया। हमारे द्वारा बनाए गए ऐप का उपयोग करने के लिए सबसे पहले निम्नलिखित लिंक (MIT ऐप आविष्कारक) खोलें, जो आपको उनके वेबपेज पर ले जाएगा। अगला स्क्रीन के शीर्ष पर "ऐप्स बनाएं" पर क्लिक करें और अपने Google खाते से लॉग इन करें।

नीचे लिंक की गई.aia फ़ाइल डाउनलोड करें। "प्रोजेक्ट्स" टैब खोलें और "मेरे कंप्यूटर से इंपोर्ट प्रोजेक्ट (.aia)" पर क्लिक करें, इसके बाद उस फाइल को चुनें जिसे आपने अभी डाउनलोड किया है और "ओके" पर क्लिक करें। घटक विंडो में, "FirebaseDB1" देखने तक सभी नीचे स्क्रॉल करें, उस पर क्लिक करें और "FirebaseToken", "FirebaseURL" को उन मानों में संशोधित करें जिन्हें आपने पिछले चरण में नोट किया था।

एक बार ये चरण पूरे हो जाने के बाद आप ऐप डाउनलोड और इंस्टॉल करने के लिए तैयार हैं। आप "बिल्ड" टैब पर क्लिक करके और "ऐप (.एपीके के लिए क्यूआर कोड प्रदान करें)" पर क्लिक करके और फिर अपने स्मार्टफोन से क्यूआर कोड को स्कैन करके या "ऐप (सेव.एपीके टू माय कंप्यूटर) पर क्लिक करके सीधे अपने फोन पर ऐप डाउनलोड कर सकते हैं।)" आप अपने कंप्यूटर पर एपीके फाइल डाउनलोड करेंगे जिसे आपको अपने स्मार्टफोन पर शिफ्ट करना होगा और फिर इंस्टॉल करना होगा।

चरण 14: रास्पबेरी पाई प्रोग्रामिंग

रास्पबेरी पाई को रास्पियन (रास्पियन) के नवीनतम संस्करण के साथ फ्लैश करने की आवश्यकता है। यदि आप हमारी तरह GrovePi+ शील्ड का उपयोग करने की योजना बना रहे हैं, तो अपने रास्पबेरी पाई को "रोबोट के लिए रास्पियन" के नवीनतम संस्करण (रोबोट के लिए रास्पियन) के साथ फ्लैश करें। एक बार जब आप अपने रास्पबेरी पाई को फ्लैश कर लेते हैं, तो आपको एक अतिरिक्त पायथन लाइब्रेरी स्थापित करने की आवश्यकता होगी। टर्मिनल खोलें और निम्नलिखित कमांड पेस्ट करें:

1. सुडो पाइप इंस्टॉल अनुरोध == 1.1.0
2. sudo pip अजगर-फायरबेस स्थापित करें

एक बार यह हो जाने के बाद, नीचे संलग्न फ़ाइल को डाउनलोड करें और इसे अपने रास्पबेरी पाई पर एक निर्देशिका में सहेजें। फ़ाइल खोलें और लाइन 32 तक स्क्रॉल करें। इस लाइन पर "अपना यूआरएल यहां पेस्ट करें" वाले हिस्से को अपने डेटाबेस के यूआरएल से बदलें जिसे आपने पहले नोट किया था, यूआरएल को ' के बीच में पेस्ट करना सुनिश्चित करें। इसके साथ, आप कर रहे हैं, टर्मिनल खोलें और "पायथन" कमांड का उपयोग करके पायथन स्क्रिप्ट चलाएं।

चरण 15: ऐप का उपयोग करना

हमारे ऐप का इंटरफ़ेस काफी आत्म-व्याख्यात्मक है। शीर्ष चार बक्से प्रतिशत में चमक, तापमान, आर्द्रता और मिट्टी की नमी सामग्री के वास्तविक समय के मूल्यों को प्रदर्शित करते हैं। इन मानों को "मूल्य प्राप्त करें" बटन पर क्लिक करके अद्यतन किया जा सकता है जो रास्पबेरी पाई को क्लाउड डेटाबेस को अपडेट करने के लिए निर्देश देता है, इसके बाद "रीफ्रेश" बटन होता है जो डेटाबेस को अपडेट करने के बाद स्क्रीन को रीफ्रेश करता है।

स्क्रीन का निचला हिस्सा ड्रिप सिंचाई प्रणाली के लिए है। "चालू" बटन पानी के पंप को चालू करता है जबकि "बंद" बटन इसे बंद कर देता है। "ऑटो" बटन दैनिक आधार पर आवश्यक सटीक पानी की गणना करने के लिए विभिन्न सेंसर मानों का उपयोग करता है और पौधों को प्रतिदिन दो बार सुबह 8 बजे और शाम 4 बजे पानी देता है।

चरण 16: तिरपाल लाइनर

चूंकि मिट्टी की नमी समय के साथ लकड़ी को सड़ सकती है, इसलिए हमने तिरपाल की एक शीट को आकार में काट दिया और इसे प्लांटर की आंतरिक सतह पर लगा दिया। इसे पक्षों पर खींचना सुनिश्चित करें और फिर अंत में इसे कुछ गोंद के साथ रखें। एक बार हो जाने के बाद हमने मिट्टी को भर दिया जो हमें एक स्थानीय खेत से मिली थी। मिट्टी को ऊपर तक समान रूप से फैलाएं और फिर ड्रिप इरिगेशन ट्यूबिंग की तीन पंक्तियों को एम्बेड करें।

पानी के पाइप के पास के कोने पर इलेक्ट्रॉनिक बॉक्स फिट करें और नमी सेंसर को मिट्टी में एम्बेड करें। इससे वायरिंग का काम आसान हो जाता है क्योंकि सोलनॉइड वाल्व इलेक्ट्रॉनिक्स के पास होता है और इसे आसानी से जोड़ा जा सकता है।

चरण 17: ड्रिप सिंचाई प्रणाली

प्लांटर की लंबाई (लगभग 70 सेमी) के साथ खींची गई सर्जिकल ट्यूब के तीन टुकड़े काटें, यह पौधों के लिए मुख्य ड्रिप लाइन के रूप में कार्य करेगा। इसलिए पौधों के बीच आवश्यक दूरी की योजना बनाएं और 1 मिमी छेद और अंतराल ड्रिल करें। जांचें कि क्या पानी आसानी से टपकता है और यदि आवश्यक हो तो छेदों को बड़ा करें। सिरों को बंद करने के लिए तीन प्लग का उपयोग करें और सुनिश्चित करें कि पानी केवल ड्रिप छेद से बाहर आने के लिए प्रतिबंधित है।

मिट्टी में ट्यूबों को थोड़ा सा एम्बेड करें और अपने पौधों को पानी देने के लिए तैयार हैं!

चरण 18: रोपण परिणाम

ऊपर की तस्वीरें एक महीने से काम कर रहे आईओटी गार्डन के नतीजे हैं। पौधे स्वस्थ हैं और हम पुदीना और धनिया जैसी जड़ी-बूटियाँ उगाने में कामयाब रहे।

प्रयोग के माध्यम से, हमने देखा है कि ऑटो-मोड प्रति दिन लगभग 12% पानी बचाता है। जैसे ही पौधों को ड्रिप सिंचाई के माध्यम से पानी पिलाया जाता है, उनकी जड़ें सीधी बढ़ती हैं जिससे बोने की मशीन में अधिक पौधे उगाने के लिए अधिक जगह मिलती है। एकमात्र दोष जो हमने देखा वह यह था कि बड़े पौधों को अधिक मिट्टी की गहराई की आवश्यकता होती है। कहा कि मॉड्यूलर निर्माण के कारण कोई भी आसानी से अपनी आवश्यकताओं के लिए एक गहरा आधार जोड़ सकता है।

निष्कर्ष निकालने के लिए, यह प्रणाली न केवल आपके बगीचे को अधिक कुशल बनाती है बल्कि आपके पौधों की भलाई भी सुनिश्चित करती है क्योंकि वास्तविक समय डेटा फीडबैक सही मात्रा में पानी और सूरज की रोशनी देने के लिए एक मजबूत तरीका प्रदान करता है। हम आशा करते हैं कि शिक्षाप्रद उपयोगी था और यह आपको अपना बहुत ही आईओटी उद्यान विकसित करने में मदद करेगा।

हैप्पी मेकिंग!

IoT चैलेंज में प्रथम पुरस्कार