Development of a smart IoT‐based drip irrigation system for precision farming
Precision irrigation scheduling using real‐time sensors has the potential to boost water use efficiency while maximizing resource utilization. Traditional farming is adversely affected by improper resource management. To overcome a farmer's efforts, an IoT‐based drip irrigation system was devel...
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| Veröffentlicht in: | Irrigation and drainage 2023-02, Vol.72 (1), p.21-37 |
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| Format: | Artikel |
| Sprache: | eng |
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| container_title | Irrigation and drainage |
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| creator | S, Vinod Kumar Singh, Chandra Deep Rao, K. V. Ramana Kumar, Mukesh Rajwade, Yogesh Annand |
| description | Precision irrigation scheduling using real‐time sensors has the potential to boost water use efficiency while maximizing resource utilization. Traditional farming is adversely affected by improper resource management. To overcome a farmer's efforts, an IoT‐based drip irrigation system was developed and tested for system performance. It was compared with an ETc‐based drip irrigation system for brinjal crops grown in planter beds filled with vertisols. The developed system, consisting of sensors and microcontrollers, records the environmental parameters, namely, soil moisture content, soil temperature, and relative humidity and temperature. Irrigation scheduling was programmed using upper (field capacity) and lower thresholds (50% plant available water). Irrigation applications were triggered when the soil moisture value reached the lower threshold (33%) and ended after the field capacity was attained (46%). The information captured by the sensors is wirelessly uploaded to the cloud server using IoT technology, which can be accessed from anywhere in the world. It was observed that the IoT‐based drip irrigation testing plant grew 1.3 cm taller than the ETc‐based drip irrigation testing plant. The length and width of brinjal plant leaves also increased more than the ETc‐based drip irrigation treatments. The IoT‐based drip irrigation treatments improved pump operating time, leaf length and width by 85 min, 4.4 cm and 3.1 cm, respectively, compared to 125 min, 3.7 cm and 2.4 cm for the ETc‐based drip irrigation treatment. During a period of 31 days, water savings of 35% were observed compared to ETc‐based drip irrigation. The developed system was rugged, and a water‐resistant enclosure allowed its use in outdoor agriculture fields.
Résumé
La programmation de l'irrigation de précision à l'aide de capteurs en temps réel a le potentiel d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau tout en maximisant l'utilisation des ressources. L'agriculture traditionnelle est affectée négativement en raison d'une mauvaise gestion des ressources. Pour surmonter les efforts d'un agriculteur, un système d'irrigation goutte à goutte basé sur l'IoT (Internet des choses) a été développé et testé pour la performance du système. Il a été comparé à un système d'irrigation goutte à goutte basé sur l'ETc pour les cultures de brinjal (aubergine) cultivées dans des lits de plantation remplis de vertisols. Le système développé, composé de capteurs et de microcontrôleurs, enregistre les pa |
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Résumé
La programmation de l'irrigation de précision à l'aide de capteurs en temps réel a le potentiel d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau tout en maximisant l'utilisation des ressources. L'agriculture traditionnelle est affectée négativement en raison d'une mauvaise gestion des ressources. Pour surmonter les efforts d'un agriculteur, un système d'irrigation goutte à goutte basé sur l'IoT (Internet des choses) a été développé et testé pour la performance du système. Il a été comparé à un système d'irrigation goutte à goutte basé sur l'ETc pour les cultures de brinjal (aubergine) cultivées dans des lits de plantation remplis de vertisols. Le système développé, composé de capteurs et de microcontrôleurs, enregistre les paramètres environnementaux, à savoir, la teneur en eau du sol, la température du sol, l'humidité relative et la température. La programmation de l'irrigation a été réalisée en utilisant des seuils supérieurs (capacité du champ) et inférieurs (50% d'eau disponible pour la plante). Les applications d'irrigation étaient déclenchées lorsque la valeur de l'humidité du sol atteignait le seuil inférieur (33%) et se terminaient lorsque la capacité du champ était atteinte (46%). Les informations captées par les capteurs sont téléchargées sans fil sur le serveur cloud à l'aide de la technologie IoT, qui peut être consulté de n'importe où dans le monde. Il a été observé que la plante de test d'irrigation goutte à goutte basée sur l'IoT a grandi de 1.3 cm plus haut par rapport à la plante de test d'irrigation goutte à goutte basée sur l'ETc. La longueur et la largeur des feuilles du plant de brinjal ont également augmenté plus par rapport aux traitements d'irrigation goutte à goutte basés sur ETc. Les traitements d'irrigation goutte à goutte basés sur l'IoT ont amélioré le temps de fonctionnement de la pompe, la longueur et la largeur des feuilles de 85 min, 4.4 cm et 3.1 cm, respectivement, par rapport à 125 min, 3.7 cm et 2.4 cm pour le traitement d'irrigation goutte à goutte basé sur l'ETc. Pendant 31 jours, des économies d'eau de 35% ont été observées par rapport à l'irrigation goutte à goutte basée sur ETc. Le système développé était robuste, et une enceinte résistante à l'eau a permis son utilisation dans des champs agricoles extérieurs.</description><identifier>ISSN: 1531-0353</identifier><identifier>EISSN: 1531-0361</identifier><identifier>DOI: 10.1002/ird.2757</identifier><language>eng</language><publisher>Chichester: Wiley Subscription Services, Inc</publisher><subject>32 ESP ; Agricultural land ; Agriculture ; automatic irrigation ; Drip irrigation ; efficacité de l'utilisation de l'eau ; Environmental factors ; ESP 32 ; Farming ; Field capacity ; humidité du sol ; Internet of Things ; Irrigation ; irrigation automatique ; Irrigation scheduling ; Irrigation systems ; Irrigation water ; Leaves ; Microcontrollers ; Moisture content ; Moisture effects ; Plants ; Plants (botany) ; Precision farming ; Relative humidity ; Resource management ; Resource utilization ; Résumé ; Sensors ; Soil ; Soil moisture ; Soil temperature ; Temperature ; Testing ; ThingSpeak ; Traditional farming ; Vertisols ; Water content ; Water use ; Water use efficiency ; Width</subject><ispartof>Irrigation and drainage, 2023-02, Vol.72 (1), p.21-37</ispartof><rights>2022 John Wiley & Sons, Ltd.</rights><rights>2023 John Wiley & Sons, Ltd.</rights><lds50>peer_reviewed</lds50><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed><citedby>FETCH-LOGICAL-c2937-84ac43c1265203cfbb7ef511b2f84dba5838a7886538bf84f1149f2778f06b1b3</citedby><cites>FETCH-LOGICAL-c2937-84ac43c1265203cfbb7ef511b2f84dba5838a7886538bf84f1149f2778f06b1b3</cites><orcidid>0000-0003-2901-2091 ; 0000-0002-1331-9622 ; 0000-0002-4416-6198</orcidid></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><linktopdf>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002%2Fird.2757$$EPDF$$P50$$Gwiley$$H</linktopdf><linktohtml>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002%2Fird.2757$$EHTML$$P50$$Gwiley$$H</linktohtml><link.rule.ids>314,776,780,1411,27901,27902,45550,45551</link.rule.ids></links><search><creatorcontrib>S, Vinod Kumar</creatorcontrib><creatorcontrib>Singh, Chandra Deep</creatorcontrib><creatorcontrib>Rao, K. 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Irrigation scheduling was programmed using upper (field capacity) and lower thresholds (50% plant available water). Irrigation applications were triggered when the soil moisture value reached the lower threshold (33%) and ended after the field capacity was attained (46%). The information captured by the sensors is wirelessly uploaded to the cloud server using IoT technology, which can be accessed from anywhere in the world. It was observed that the IoT‐based drip irrigation testing plant grew 1.3 cm taller than the ETc‐based drip irrigation testing plant. The length and width of brinjal plant leaves also increased more than the ETc‐based drip irrigation treatments. The IoT‐based drip irrigation treatments improved pump operating time, leaf length and width by 85 min, 4.4 cm and 3.1 cm, respectively, compared to 125 min, 3.7 cm and 2.4 cm for the ETc‐based drip irrigation treatment. During a period of 31 days, water savings of 35% were observed compared to ETc‐based drip irrigation. The developed system was rugged, and a water‐resistant enclosure allowed its use in outdoor agriculture fields.
Résumé
La programmation de l'irrigation de précision à l'aide de capteurs en temps réel a le potentiel d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau tout en maximisant l'utilisation des ressources. L'agriculture traditionnelle est affectée négativement en raison d'une mauvaise gestion des ressources. Pour surmonter les efforts d'un agriculteur, un système d'irrigation goutte à goutte basé sur l'IoT (Internet des choses) a été développé et testé pour la performance du système. Il a été comparé à un système d'irrigation goutte à goutte basé sur l'ETc pour les cultures de brinjal (aubergine) cultivées dans des lits de plantation remplis de vertisols. Le système développé, composé de capteurs et de microcontrôleurs, enregistre les paramètres environnementaux, à savoir, la teneur en eau du sol, la température du sol, l'humidité relative et la température. La programmation de l'irrigation a été réalisée en utilisant des seuils supérieurs (capacité du champ) et inférieurs (50% d'eau disponible pour la plante). Les applications d'irrigation étaient déclenchées lorsque la valeur de l'humidité du sol atteignait le seuil inférieur (33%) et se terminaient lorsque la capacité du champ était atteinte (46%). Les informations captées par les capteurs sont téléchargées sans fil sur le serveur cloud à l'aide de la technologie IoT, qui peut être consulté de n'importe où dans le monde. Il a été observé que la plante de test d'irrigation goutte à goutte basée sur l'IoT a grandi de 1.3 cm plus haut par rapport à la plante de test d'irrigation goutte à goutte basée sur l'ETc. La longueur et la largeur des feuilles du plant de brinjal ont également augmenté plus par rapport aux traitements d'irrigation goutte à goutte basés sur ETc. Les traitements d'irrigation goutte à goutte basés sur l'IoT ont amélioré le temps de fonctionnement de la pompe, la longueur et la largeur des feuilles de 85 min, 4.4 cm et 3.1 cm, respectivement, par rapport à 125 min, 3.7 cm et 2.4 cm pour le traitement d'irrigation goutte à goutte basé sur l'ETc. Pendant 31 jours, des économies d'eau de 35% ont été observées par rapport à l'irrigation goutte à goutte basée sur ETc. 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The IoT‐based drip irrigation treatments improved pump operating time, leaf length and width by 85 min, 4.4 cm and 3.1 cm, respectively, compared to 125 min, 3.7 cm and 2.4 cm for the ETc‐based drip irrigation treatment. During a period of 31 days, water savings of 35% were observed compared to ETc‐based drip irrigation. The developed system was rugged, and a water‐resistant enclosure allowed its use in outdoor agriculture fields.
Résumé
La programmation de l'irrigation de précision à l'aide de capteurs en temps réel a le potentiel d'améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau tout en maximisant l'utilisation des ressources. L'agriculture traditionnelle est affectée négativement en raison d'une mauvaise gestion des ressources. Pour surmonter les efforts d'un agriculteur, un système d'irrigation goutte à goutte basé sur l'IoT (Internet des choses) a été développé et testé pour la performance du système. Il a été comparé à un système d'irrigation goutte à goutte basé sur l'ETc pour les cultures de brinjal (aubergine) cultivées dans des lits de plantation remplis de vertisols. Le système développé, composé de capteurs et de microcontrôleurs, enregistre les paramètres environnementaux, à savoir, la teneur en eau du sol, la température du sol, l'humidité relative et la température. La programmation de l'irrigation a été réalisée en utilisant des seuils supérieurs (capacité du champ) et inférieurs (50% d'eau disponible pour la plante). Les applications d'irrigation étaient déclenchées lorsque la valeur de l'humidité du sol atteignait le seuil inférieur (33%) et se terminaient lorsque la capacité du champ était atteinte (46%). Les informations captées par les capteurs sont téléchargées sans fil sur le serveur cloud à l'aide de la technologie IoT, qui peut être consulté de n'importe où dans le monde. Il a été observé que la plante de test d'irrigation goutte à goutte basée sur l'IoT a grandi de 1.3 cm plus haut par rapport à la plante de test d'irrigation goutte à goutte basée sur l'ETc. La longueur et la largeur des feuilles du plant de brinjal ont également augmenté plus par rapport aux traitements d'irrigation goutte à goutte basés sur ETc. Les traitements d'irrigation goutte à goutte basés sur l'IoT ont amélioré le temps de fonctionnement de la pompe, la longueur et la largeur des feuilles de 85 min, 4.4 cm et 3.1 cm, respectivement, par rapport à 125 min, 3.7 cm et 2.4 cm pour le traitement d'irrigation goutte à goutte basé sur l'ETc. Pendant 31 jours, des économies d'eau de 35% ont été observées par rapport à l'irrigation goutte à goutte basée sur ETc. Le système développé était robuste, et une enceinte résistante à l'eau a permis son utilisation dans des champs agricoles extérieurs.</abstract><cop>Chichester</cop><pub>Wiley Subscription Services, Inc</pub><doi>10.1002/ird.2757</doi><tpages>17</tpages><orcidid>https://orcid.org/0000-0003-2901-2091</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-1331-9622</orcidid><orcidid>https://orcid.org/0000-0002-4416-6198</orcidid></addata></record> |
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