ग्रीन हाउस ऑटोमेशन: 11 कदम

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

ग्रीन हाउस ऑटोमेशन एक ऐसी परियोजना है जहां एक ग्रीन हाउस के तीन पैरामीटर, यानी मिट्टी की नमी, तापमान और आर्द्रता की निगरानी उपयोगकर्ता द्वारा दूर से वेब ब्राउज़र का उपयोग करके की जाती है।

चरण 1: आवश्यक घटक

आवश्यक कुछ आवश्यक घटक नीचे सूचीबद्ध हैं

1. रास्पबेरी पीआई मॉडल बी

2. नोडएमसीयू विकास बोर्ड

3. ESP8266 वाईफ़ाई मॉड्यूल

4. नमी सेंसर

5. DHT11 तापमान और आर्द्रता सेंसर

6. 5V सिंगल चैनल रिले

7. 5V सबमर्सिबल वाटर पंप

8. ब्रेड बोर्ड

9. ब्रेड बोर्ड बिजली आपूर्ति मॉड्यूल

चरण 2: भाषा और प्रोटोकॉल

• सी भाषा का प्रयोग माइक्रो नियंत्रकों के लिए किया जाता है।
• MQTT मैसेजिंग: MQTT का मतलब MQ टेलीमेट्री ट्रांसपोर्ट है। यह एक प्रकाशित/सदस्यता, अत्यंत सरल और हल्का संदेश प्रोटोकॉल है, जिसे सीमित उपकरणों और कम बैंडविड्थ, उच्च विलंबता या अविश्वसनीय नेटवर्क के लिए डिज़ाइन किया गया है। डिज़ाइन सिद्धांत नेटवर्क बैंडविड्थ और डिवाइस संसाधन आवश्यकताओं को कम करने के साथ-साथ विश्वसनीयता और वितरण के कुछ हद तक आश्वासन सुनिश्चित करने का प्रयास करते हैं। ये सिद्धांत कनेक्टेड डिवाइसों की उभरती हुई "मशीन-टू-मशीन" (एम2एम) या "इंटरनेट ऑफ थिंग्स" की दुनिया के प्रोटोकॉल को आदर्श बनाते हैं, और मोबाइल अनुप्रयोगों के लिए जहां बैंडविड्थ और बैटरी पावर प्रीमियम पर हैं।
• पायथन प्रोग्राम का उपयोग जल प्रवाह और डेटाबेस कनेक्टिविटी को स्वचालित करने के लिए किया जाता है।

चरण 3: ग्रहण मच्छर MQTT ब्रोकर

यहां मैंने नोड्स के बीच आसान संदेश संचार के लिए मॉस्किटो एमक्यूटीटी ब्रोकर का उपयोग किया।

एक्लिप्स मॉस्किटो एक खुला स्रोत (ईपीएल/ईडीएल लाइसेंस प्राप्त) संदेश दलाल है जो एमक्यूटीटी प्रोटोकॉल संस्करण 5.0, 3.1.1 और 3.1 को लागू करता है। मच्छर हल्का है और कम शक्ति वाले सिंगल बोर्ड कंप्यूटर से लेकर पूर्ण सर्वर तक सभी उपकरणों पर उपयोग के लिए उपयुक्त है।

MQTT प्रोटोकॉल एक प्रकाशित/सदस्यता मॉडल का उपयोग करके संदेश भेजने का एक हल्का तरीका प्रदान करता है। यह इंटरनेट ऑफ थिंग्स मैसेजिंग के लिए उपयुक्त बनाता है जैसे कम पावर सेंसर या मोबाइल डिवाइस जैसे फोन, एम्बेडेड कंप्यूटर या माइक्रो कंट्रोलर।

Mosquitto प्रोजेक्ट MQTT क्लाइंट को लागू करने के लिए C लाइब्रेरी और बहुत लोकप्रिय mosquitto_pub और mosquitto_sub कमांड लाइन MQTT क्लाइंट भी प्रदान करता है।

चरण 4: संपूर्ण परियोजना में डेटा का प्रवाह

ऊपर की छवि में नोड्स हैं

1. नोडएमसीयू
2. रास्पबेरी पाई
3. ईएसपी8266

NodeMCU ग्रीन हाउस का सेंसिंग पार्ट है और ESP8266 एक्चुएटिंग पार्ट है जो सेंसर के अनुसार जमीन को पानी की जरूरत होने पर पानी की आपूर्ति करता है।

रास्पबेरी पीआई में मच्छर ब्रोकर और एक पायथन क्लाइंट होता है जो एमक्यूटीटी ब्रोकर से आने वाले संदेशों की सदस्यता लेता है और डेटा को SQL सर्वर में संग्रहीत करता है।

चरण 5: NodeMCU के साथ सेंसर का कनेक्शन

DHT11 तापमान और आर्द्रता सेंसर और पानी की नमी सेंसर 3.3 वोल्ट पर काम करने में सक्षम है।

NodeMCU 3.3 वोल्ट से अधिक प्रदान नहीं कर सकता। तो सेंसर सीधे NodeMCU माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड से जुड़ सकते हैं।

चरण 6: ESP8266. के साथ सबमर्सिबल वाटर पंप का कनेक्शन

जरूरत पड़ने पर पानी की आपूर्ति के लिए एक सबमर्सिबल वाटर पंप का उपयोग किया जाता है।

वाटर पंप को इसके संचालन के लिए 5 वोल्ट बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है।

मोटर को जोड़ने के लिए सिंगल चैनल रिले की आवश्यकता होती है। जब ESP8266 का GPIO2 पिन सक्रिय होता है तो रिले चालू हो जाता है और सबमर्सिबल वाटर पंप का उपयोग करके स्वचालित रूप से पानी की आपूर्ति करता है।

यहां ESP8266 बोर्ड, रिले और सबमर्सिबल वाटर पंप को बाहरी बिजली की आपूर्ति प्रदान की जाती है।

मेरा पूरा हार्डवेयर कनेक्शन उपरोक्त छवि में है।

चरण 7: रास्पबेरी पाई में मच्छर ब्रोकर और रनिंग पायथन प्रोग्राम स्थापित करना

रास्पबेरी पीआई में मच्छर दलाल स्थापित करने के लिए निम्नलिखित कदम हैं:

टर्मिनल खोलें और निम्न कमांड टाइप करें

sudo apt-add-repository ppa:mosquitto-dev/mosquitto-ppa

सुडो एपीटी-अपडेट प्राप्त करें

sudo apt-मच्छर स्थापित करें

sudo apt-मच्छर-ग्राहक स्थापित करें

यह अपने आप मच्छर शुरू हो जाना चाहिए।

मुझे जिस सेवा का उपयोग करने की आवश्यकता है उसे रोकने और शुरू करने के लिए

सूडो सर्विस मच्छर बंद करो

sudo service start mosquitto

अधिकांश साइटें जिन्हें मैंने खोजा था, जहां प्रारूप का उपयोग किया गया था।

sudo /etc/init.d/mosquitto stop

चरण 8: एमक्यूटीटी कैसे काम करता है?

MQTT IoT परियोजनाओं में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले प्रोटोकॉल में से एक है। यह संदेश कतारबद्ध टेलीमेट्री परिवहन के लिए है।

इसके अलावा, इसे एक हल्के मैसेजिंग प्रोटोकॉल के रूप में डिज़ाइन किया गया है जो क्लाइंट और सर्वर के बीच डेटा का आदान-प्रदान करने के लिए प्रकाशित / सदस्यता संचालन का उपयोग करता है। इसके अलावा, इसका छोटा आकार, कम बिजली का उपयोग, न्यूनतम डेटा पैकेट और कार्यान्वयन में आसानी प्रोटोकॉल को "मशीन-टू-मशीन" या "इंटरनेट ऑफ थिंग्स" दुनिया का आदर्श बनाती है।

किसी भी अन्य इंटरनेट प्रोटोकॉल की तरह, MQTT क्लाइंट और सर्वर पर आधारित है। इसी तरह, सर्वर वह व्यक्ति होता है जो एक दूसरे के बीच डेटा प्राप्त करने या भेजने के क्लाइंट के अनुरोधों को संभालने के लिए जिम्मेदार होता है। MQTT सर्वर को ब्रोकर कहा जाता है और क्लाइंट केवल कनेक्टेड डिवाइस होते हैं।

* जब कोई डिवाइस (क्लाइंट) ब्रोकर को डेटा भेजना चाहता है, तो हम इस ऑपरेशन को "पब्लिश" कहते हैं।

* जब कोई डिवाइस (क्लाइंट) ब्रोकर से डेटा प्राप्त करना चाहता है, तो हम इस ऑपरेशन को "सब्सक्राइब" कहते हैं।

चरण 9: प्रोग्रामिंग NodeMCU और ESP8266

NodeMCU और ESP8266 माइक्रोकंट्रोलर बोर्ड के लिए स्रोत कोड निम्नलिखित हैं:

चरण 10: वेब पेज डिजाइन करना और SQL डेटाबेस से कनेक्ट करना

वेब पेज को HTML, CSS और PHP भाषा का उपयोग करके डिज़ाइन किया गया है।

PHP का उपयोग डेटाबेस से सेंसर रीडिंग निकालने और इसे HTML पेज में दिखाने के लिए किया जाता है।

इस परियोजना के दिल के रूप में एक पायथन कार्यक्रम का उपयोग किया जाता है।

काम करता है कि अजगर कार्यक्रम कर रहे हैं इस प्रकार है।

1. यह उस विषय की सदस्यता लेता है जिसमें सेंसर सेंसर रीडिंग भेजता है।
2. यह MQTT ब्रोकर को वाटर पंप ऑन/ऑफ कमांड प्रकाशित करता है।
3. यह सेंसर रीडिंग को SQL डेटाबेस में स्टोर करता है।

यहाँ मेरे मामले में एक लैपटॉप में अजगर प्रोग्राम और SQL डेटाबेस मौजूद है। स्थानीय होस्ट के माध्यम से चलने वाला वेब पेज।

मेरे अजगर कार्यक्रम का स्रोत कोड निम्नलिखित है।

चरण 11: पूर्ण कार्य

निम्नलिखित चरण हैं जिनमें प्रक्रिया चलती है।

1. NodeMCU सेंसिंग पार्ट के रूप में काम करता है और तापमान, आर्द्रता और मिट्टी की नमी के स्तर को पढ़ता है।
2. यह MQTT ब्रोकर को "टॉपिक 1" विषय के साथ रीडिंग भेजता है।
3. एक लैपटॉप में पायथन प्रोग्राम चल रहा है और यह MQTT ब्रोकर के साथ "टॉपिक 1" विषय की सदस्यता लेता है।
4. जब NodeMCU रीडिंग भेजता है तो मॉस्किटो MQTT ब्रोकर तुरंत डेटा को पायथन प्रोग्राम में भेजता है।
5. पायथन प्रोग्राम तब गणना करता है कि ग्रीन हाउस में पानी की जरूरत है या नहीं। फिर यह रीडिंग को SQL डेटाबेस में स्टोर करता है।
6. यदि ग्रीन हाउस में पानी की आवश्यकता है, तो पायथन प्रोग्राम "टॉपिक 2" विषय के साथ मॉस्किटो एमक्यूटीटी ब्रोकर को वाटर पंप ऑन/ऑफ संदेश प्रकाशित करता है।
7. ESP8266 एक एक्चुएटर के रूप में कार्य करता है। यह "विषय 2" विषय में सदस्यता लेता है जिसमें पायथन प्रोग्राम संदेश प्रकाशित कर रहा है। जब पायथन प्रोग्राम कोई संदेश प्रकाशित करता है तो संदेश तुरंत ESP8266 पर स्थानांतरित हो जाता है। ऑन/ऑफ मैसेज के मुताबिक इसने सबमर्सिबल वॉटर पंप को ऑन/ऑफ किया।
8. वेब पेज में लाइव रीडिंग प्रदर्शित करने का अंतिम चरण। वेब पेज SQL डेटाबेस से डेटा प्राप्त करता है जिसमें पायथन प्रोग्राम डेटा को सीधे स्टोर करता है और पेज में रीडिंग प्रदर्शित करता है।