I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m bedd e d Sy s t em s   ( I J RE S)   Vo l.  11 ,   No .   1 , M a r ch   20 22 ,   p p .   1 ~ 1 2   I SS N:  2089 - 4 8 6 4 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijre s . v 11 . i 1 . pp 1 - 1 2       1       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   A nov el auto no m o us remo te  sy ste m a pplied in  ag riculture  using   trans mis sio n cont ro l proto co l       Der o us s i A na s s 1 ,   Ab des s a la m   Ait   M a di 1 ,   I m a m   Aliha m idi 1 ,   L a lla   Am ina   Cha ra f 1 ,   M o ha m m ed  Sa ber 1 Ana s s   E rr a o ui 2 ,   A dn a ne  a dd a im 3   1 D e p a r t me n t   o f   A d v a n c e d   S y s t e ms   E n g i n e e r i n g   L a b o r a t o r y ,   I b n   T o f a i l   U n i v e r si t y ,   K e n i t r a ,   M o r o c c o     2 D e p a r t me n t   o f   A u t o m a t i o n   a n d   I n f o r mat i o n   T e c h n o l o g y ,   N e w Er a C o m   C o mp a n y ,   R a b a t ,   M o r o c c o   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   M o h a mm a d i a   S c h o o l   o f   E n g i n e e r s,   M o h a me d   V   U n i v e r s i t y ,   R a b a t ,   M o r o c c o       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   2 2 0 2 1   R ev is ed   Dec   27 2 0 2 1   Acc ep ted   J an   10 2 0 2 2       An   in tern e o t h in g (Io T)  irri g a t io n   sy ste m   is  c h a ll e n g e d   b y   se v e r a issu e s,   su c h   a c o st,  e n e rg y   c o n su m p ti o n ,   a n d   d a ta  sto ra g e .   Th is  p a p e p ro p o se a   n o v e e n e r g y - e fficie n t ,   c o st - e ffe c ti v e   Io sy ste m   c a ll e d   " Ne wA g riCo m "   to   m o n it o r   a g ricu lt u ra l   field   wa t e flo w.  Ne wA g riC o m   wo r k with   a n   e m b e d d e d   e n e rg y   h a r v e stin g   sy s tem ,   is  a n   a u t o n o m o u s   re m o te  s u p e rv is o ry   c o n tro a n d   d a ta  a c q u isi ti o n   ( S CAD A )   b a se d   o n   a   g e n e ra p a c k e ra d io   se rv ice   ( G P RS )   c e ll u lar  n e two rk   th a e ffe c ti v e l y   c o m m u n ica tes   irri g a ti o n   field   d a t a   t o   t h e   No d e . js  se rv e u sin g   S IM 8 0 8   EVBV3 . 2   m o d e m .   In   jav a sc rip o b jec n o tati o n   ( JSO N )   fo rm a t,   d a ta  is   tran sm it ted   o v e th e   h y p e rte x tran sfe p ro t o c o l   ( HTT P )   p r o to c o t o   t h e   M y S QL   d a tab a se .   Th e n   d a ta  a re   tran sfe rre d   t o   t h e   p r o p o s e d   Io T   p latf o rm ,   wh ich   g iv e u a   h a n d   to   c o n tro a c tu a t o rs,  v isu a li s e ,   sto re   a n d   d o wn l o a d   th e   d a ta.   Ne wA g riCo m   c a n   sig n ifi c a n t ly   re d u c e   wa ter  c o n su m p ti o n .   It   c a n   se a   sc h e d u le  to   c o n tro l   wa ter  a u to m a ti c a ll y   a s p e c ifi c   t ime in   v a ri o u s   m o d e s,  in c lu d i n g   n o rm a l,   li g h t ,   a n d   d e e p   sle e p   m o d e s.  It  r e g u larly   p ro v i d e th e   l o c a ti o n ,   ti m e ,   sig n a l   stre n g th ,   a n d   th e   sta te  o a c tu a to rs  with   t h e   i d e n t ifi e o e v e ry   d e v ice   re m o tely   o n   t h e   Io P latfo rm .   K ey w o r d s :   Ar d u in o   C ellu lar   n etwo r k   Data   s to r ag e   E n er g y   ef f icien cy   I n ter n et  o f   th in g s     R em o te  s en s in g   R em o te  s er v er   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   An ass   Der o u s s i   L ab o r ato r y   o f   Ad v an ce d   Sy s tem s   E n g in ee r in g ,   Natio n al  Sch o o l o f   A p p lied   Scien ce s ,   I b n   T o f ail  Un iv er s ity   B P 2 4 2   Av .   Fro m   t h Un iv er s i ty ,   Ken itra   1 4 0 0 0 ,   Mo r o cc o   E m ail: a n ass . d er o u s s i@ u it.a c. m a       1.   I NT RO D UCT I O N   R e c e n tl y   a g r i c u l t u r e   s e c t o r s   h av e   b e e n   t h r e a t e n e d   b y   m a n y   d i f f e r e n t   f a c t o r s   li k e   t h e   i n c r e as ed   d e m a n d   f o r   a g r i c u l t u r a l   p r o d u c t s ,   cl i m a t e   c h a n g e s ,   a n d   d e c r e as e d   wat e r   r e s o u r c es .   I n   a d d i t i o n ,   m o s t   i r r i g a t i o n   s y s te m s   a r e   c o n t r o l l e d   b y   a   m a n u a l   o p e r a t o r   w h e r e   f a r m e r s   p e r i o d ic a l l y   v is i t   t h e i r   a g r i c u lt u r e   f i el d s   t o   v e r i f y   w at e r   r e q u i r e m e n t s   a n d   i r r i g at e   t h e   r e s p e c ti v e   f i e l d s .   A ls o ,   t h e   f a r m e r   n e e d s   t o   w ai t   f o r   a   c e r t a i n   p e r i o d   b e f o r e   t u r n i n g   o f f   m o t o r s   s o   t h a t   w a t e r   c a n   f l o w   i n   s u f f i c i e n t   q u a n t i t y   i n   t h e   r e l e v a n t   f i e l d s .   C o n s e q u e n t l y ,   t h i s   o p e r a t i o n   r a i s es  c o s ts   a n d   c o n s u m e s   r e s o u r c es,   s u c h   a s   w a t e r ,   ti m e ,   a n d   l ab o u r ,   e s p e c i a l l y   w h e n   w e   i r r ig a t e   m u l t i p l e   f i el d s   d i s t r i b u t e d   i n   d i f f e r e n t   g e o g r a p h i c   a r e a s .   M o r e o v e r ,   A g r i c u l t u r a n n u a l ly   a b s o r b s   n e a r l y   7 0 o f   t h e   t o t a l   v o l u m e   o f   f r e s h wa t e r   o f   t h w o r l d ,   as  m e n t i o n e d   i n   [ 1 ] m a k i n g   i t   o n e   o f   t h e   s e c t o r s   w it h   t h e   h i g h es t   w at e r   c o n s u m p t i o n .   F u r t h e r m o r e ,   h u m a n   e r r o r s   a n d   n o n - a c c u r a c y   i n   i r r i g a t i o n   s t r e s s   p l a n t s   a n d   a f f e ct   t h e i r   g r o w t h   b y   h u m i d i t y   p e s t s .   O t h e r w is e ,   m a n y   i r r i g a t i o n   s y s t e m s   a r e   e x t e n s i v e   a n d   i n c l u d e   h u n d r e d s   o f   m i l e s   o f   p i p e s ,   d e p e n d i n g   o n   t h e   s i z e   o f   t h e   p r o c e s s .   I n   a d d i t i o n ,   s o m e   s y s t e m s   l o c a ted   i n   s p a r s e l y   p o p u l a t e d   a r e as  m a y   t a k e   h o u r s   f o r   i n d i v i d u a l s   t o   t r a v el   t o   f o r   m o n i t o r i n g .   O t h e r   a r e a s   a r e   ex p e r i e n c i n g   c h a n g e s   i n   e x t r em e   t e m p e r a t u r es ,   le a v i n g   t h s y s te m   v u l n e r a b l t o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2089 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t Vo l.  11 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   1 - 12   2   s c o r c h i n g   t e m p e r a t u r es   a n d   t h c o s t l y   p r o b l e m s   t h a t   c o u l d   e n s u e .   A g r i c u l t u r a l   r e p o r ts   i n d i c a te   t h a t   a t   l ea s t   1 5 o f   f a r m e r s   o v e r   i r r i g a t e   t h e i r   cr o p s ,   a n d   e x c e s s i v e   i r r i g a ti o n   c a n   r e d u c e   e f f i c i e n c y ,   i n c r e as r e s o u r c e   c o s ts ,   a n d   r u i n   s e v e r a t y p e s   o f   c r o p s ,   as   i n d i ca t e d   i n   [ 2 ] A l t h es e   th i n g s   p u t   s i g n i f i c a n t   p r e s s u r o n   a g r i c u l t u r e   a n d   i n c r e a s e   t h e   r i s k   o f   d is r u p t i o n .   T o   d e f e a t   t h e   c o m p et i ti o n ,   e l im i n a t e   t h es e   p r o b l e m s .   At   t h e   s a m e   ti m e ,   li b e r a t i n g   w o r k e r s   t o   f o c u s   o n   r e a l   i s s u e s ,   i n c r e as e   f o o d   p r o d u c t i o n ,   a n d   c o n s e r v e   n a t u r a l   r e s o u r c e s ,   s u p e r v is o r y   c o n t r o l   a n d   d a t a   a c q u i s i t i o n   ( S C A D A )   t e c h n o l o g y   c a n   b u s e d   i n   m a n y   w a y s   w i t h   i r r i g a t i o n   s y s t e m s .   F i r s t ,   it   c a n   t r i g g e r   o r   s h u t   o f f   i r r i g a t i o n   r e m o t e l y   i n   r e a l - t i m e .   S o ,   w e   c a n   a v o i d    w a s t i n g   t i m e   a n d   l a b o r .   S e c o n d ,   i t   c a n   p r e d i c t   t h e   f r o s t   t e m p e r a t u r e   a n d   c r o p   w a t e r i n g   t o   s a v s e n s i ti v e   p l a n t s .   T h i r d ,   i t   c a n   u s s e n s o r s   t o   d e t e r m i n e   w h e n   t o   wa t e r   a n d   h o w   m u c h   w a t e r   t o   u s e   t o   s a v e   w a t e r ,   r e d u c e   r u n - o f f ,   l e a c h i n g ,   a n d   r e d u c e   e v a p o r a t i o n .   W e   c a n   d es i g n   SC AD i r r i g a t i o n   s y s t e m   t h at   is   s t r ai g h t f o r w a r d   o r   as   c o m p le x   as   n e c ess a r y   f o r   t h a r e a   c o n c e r n e d .   F o r   s m a l f a r m s ,   r a d i o - c o n t r o ll e d   i r r i g a t io n   s y s te m s   a r e   a d e q u at e .   I n   c o n t r a s t ,   c el l u l a r - c o n t r o l l e d   i r r i g a ti o n   s y s t e m s   t h a t   r e l y   o n   c e ll u l a r   m o d e m s   f o r   r e a l - t i m e   m o n it o r i n g   m a y   b e t t er   s e r v e   l a r g e - s c a le  f a r m s .   I n   t h i s   c o n t e x t ,   t h is   w o r k   a i m s   t o   d e v e l o p   a n   e n e r g y - e f f i c i e n t ,   c o s t - e f f e c t i v e   au t o n o m o u s   S C AD i r r i g a t i o n   I o T   s y s t e m   t h a t   s e n s e s t r a n s m it s   d a t a   t o   t h e   c u s t o m e r ,   a n d   c o n t r o l s   t h e   w a t e r   f l o w   r e m o t e l y S o   w e   c a n   r e d u c e   a n d   c a l c u l a te   w a te r   c o n s u m p t i o n   a n d   m a k e   t h e   w o r k   m u c h   m o r e   m a n a g e a b l e .   T h e   m a i n   c o n t r i b u t i o n s   o f   t h i s   p r o p o s e d   p a p e r   a r e :   i )   B u i l d   a n   a u t o n o m o u s   l o w - c o s t   i n t e r n et   o f   t h i n g s   ( I o T )   d e v i c e   [ 3 ] [ 5 ]   t h a t   c o n tr i b u t e s   t o   s o l v i n g   t h p r e v i o u s l y   m e n ti o n e d   p r o b l e m s   t a k i n g   i n t o   a c c o u n d a t p r o c e s s i n g ,   s t o r a g e   c a p ac i t y ,   a n d   d a t a   t r a n s f e r ;   i i )   C r e at e   an   e m b e d d e d   e n e r g y   h a r v e s t i n g   s y s t e m   t o   b a l a n c e n e r g y   c o n s u m p t i o n ;   i i i )   B u il d   N o d e . j s   s e r v e r   t h a t   m a n a g es   co m m u n i c a t i o n   e f f e c t i v e l y   i n   r ea l - t i m e   b e tw e e n   t h e   N e w A g r iC o m   d e v i c e   a n d   M y S Q L   d a t a b as e   u s i n g   t r a n s m is s i o n   c o n t r o l   p r o t o c o l   ( T C P )   p r o t o c o l s ;   i v )   C r e a t e   S t a n d - a l o n e   a n d   M y S QL   D at ab a s e   t o   s t o r e   a n d   p r o c es s   d a t a ;   v )   C r ea t e   a n   e as e - of - u s e   u s e r   i n t e r f a c e   t o   c o n t r o a n d   s u p e r v i s t h e   N e w A g r i C o m   d e v i c e ;   v i )   E x p l o i t   d i f f e r e n t   s o l u t i o n   s o f tw a r e   a n d   h a r d wa r e   t o   i n c r e as t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   I o T   d e v i c e   [ 6 ] .   T h r o u g h o u t   t h e   r e s t ,   t h i s   p a p er   h a s   o r g a n is e d   t h o u g h t s   i n   t h e   f o l l o w i n g   w a y .   Se c t i o n   2   g iv e s   r e l at e d   w o r k s   o f   I o T   i r r i g a t i o n   s y s t em s .   I n   S e c ti o n   3 ,   w e   p r e s e n t   th e   p r o p o s e d   I o T   A r c h i t e c t u r e   a n d   i t s   c o m p o n e n t s .   T h i s   s e c ti o n   s h o ws   t h e   p r o t o ty p e   o f   t h e   N ew A g r iC o m   d e v ic e   a n d   t h e   d i f f e r e n t   c o m p o n en t s   u s e d   i n   i t .   T h e n e r g y   c o n s u m p t i o n   o f   N e w A g r i C o m   a n d   o u r   s t r a t e g y   t o   s a v e   t h e i r   e n e r g y   a n d   i t s   c o s t   e s tim a t i o n   a r e   p r e s e n t e d .   A f t e r   w e   al s o   o f f e r   o u r   a p p r o a c h   t o   s t o r e   d a t a   i n   a   s t a n d - a l o n e   a n d   w i r e l es s   d at a l o g g e r .   O t h e r   c o m p o n e n t s   u s e d   i n   t h e   p r o p o s e d   I o T   a r c h i t e c tu r e ,   s u c h   a s   N o d e . js ,   M y S QL ,   N e x m o   r e p r e s e n t a ti o n a l   s ta t e   t r a n s f e r   ( R E S T )   a p p l i c a t i o n   p r o g r a m m i n g   i n t e r f a c e   ( A P I ) ,   c o m m u n i c at i o n   p r o t o c o l ,   a r e   i n v e s t i g a te d .   F u r t h er m o r e ,   t h e   p r o p o s e d   g r a p h i c a l   u s e r   i n t e r f a c ( GUI )   i s   g i v e n   h e r e ,   u s e d   t o   p r es e n t   d a t a   a n d   p r o v i d e   a n   i n t e r f a ce   t o   c o m m a n d   a n d   m o n i t o r   t h e   I o T   d e v i c e .   F i n a l l y ,   S e c t i o n   4   c o n c l u d es   t h is   w o r k .       2.   RE L AT E WO RK   T h i s   s e ct i o n   w il l   p r e s e n t   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   l i n e a r   a n d   p i v o t   i r r i g a t i o n   s y s t e m s   [ 7 ]   i n   w h i c h   o u r   N e w A g r iC o m   d e v i ce   c a n   b u s e d   a n d   s o m I o T   i r r i g at i o n   s y s te m s .   I n   i r r i g a t i o n ,   w e   ca n   u s e   li n e a r   o r   p i v o i r r i g a t i o n   t y p es   li k e   s p r a y ,   g r av i t y ,   d r i p ,   m i c r o - s p r a y ,   f l o o d ,   a n d   v a r i a b l e   r a t i r r i g a ti o n   ( VR I )   a n d   m a k e   t h em   m o r e   p r e c i s e .   M a n y   s o l u t i o n s   ar e   p r o p o s e d   i n   t h e   l i te r a t u r e   l i k e :   S p r i n k l e r /s p r a y   i r r i g a t i o n   i s   a   m e t h o d   t o   c o n t r o l   w a t e r i n g   s i m i l a r l y   t o   r a i n f a l l .   T h e   w a t e r   d i s t r i b u t ed   t h r o u g h   a   n e t w o r k   c o n s is ts   o f   p u m p s   t o   p r e s s u r i s e   t h e   w a t e r ,   v a l v e s   t o   c o n t r o l   t h e   w a t e r   f l o w ,   p i p e s   t o   d is t r i b u t t h e   w a t e r ,   a n d   s p r i n k l e r s   t o   s p r a y   t h e   w a t e r   i n t o   t h e   a i r   t o   c r e at e   a n   a r t i f ic i a l   r ai n   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   D r i p   i r r i g at i o n   is   a   m ic r o - i r r ig a t i o n   s y s t e m   t h a c a n   s a v w a t e r   a n d   n u t r i e n ts   b y   a l l o win g   w a t e r   t o     d r i p   s l o w l y   t o   t h e   r o o ts   o f   p l an t s   a n d   m i n i m is e   e v a p o r a t i o n   [ 3 ] T h e   d r i p   i r r i g a t i o n   s y s t e m   w a s   d es i g n e d   f o r   h i l l y   a n d   m o u n t a i n o u s   a r e a s ,   o f t e n   w i t h   t e r r a c i n g   p r a c t ic e .   T h e   w a t e r   i s   d r i p p i n g   o n   t h e   s o i l   a t   m e a g r e   r a t es    (2 2 0   L i t re s /H o u r ,   m o s c o m m o n l y   3 . 5   L / H )   f r o m   a   s m al l   p l a s ti c   p i p e li n e   s y s te m ,   s o   i o n l y   m o i s te n s   t h e   r o o z o n e   p l a n t   i n   s m al l   q u a n t i ti es   b u t   m o r e   f r e q u e n t l y .   I t   i s   u s e d   to   i r r i g a t e   g a r d e n s   a n d   t r e es   wi th   a   t y p i c a l   p r e s s u r r a n g e   f r o m   0 . 2   t o   2   b a r s .   T h i s   s y s t e m   is   m o r e   e f f i ci e n t   b u t   i m p l i e s   m o r e   i m p l e m e n t at i o n   c o s t s   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   I n   t h e   v a l l e y   v a r i a b l e   r a t e   i r r i g a t i o n   ( V R I ) ,   t h e   s y s t e m   a l l o w s   f o r   v a r y i n g   t h e   r a t e   o f   w a t e r   a p p l i e d   a c r o s s   f i e l d s   t o   s u i t   t h e   n e e d s   o f   c r o p s ,   s o i l   t y p e ,   a n d   f a r m   o p e r a t i o n .   V R I   i s   s p l it   i n to   d i f f e r e n t   t y p e s   o f   t e c h n o l o g y   t o   c r e a t e   a   m o r e   f o c u s e d   a p p r o a c h   t o   w a t e r i n g ,   s a v e   m o n e y   a n d   i m p r o v e   f a r m s '   o p e r a t i o n   a n d   e n v i r o n m e n t   p r a c t i c e   li k e   v a r i ab l e   i n d i v i d u a l   s p r i n k l e r s ,   V R I   Z o n e ,   V R I   S p ee d ,   a n d   V R I -   E A C   [ 1 0 ] .   T h e   g r a v i t y - f e d   i r r i g a t i o n   s y s te m   [ 1 1 ]   i s   a   c h e a p ,   e f f e ct i v e   w a y   t o   p r o v i d e   w a t e r   f o r   a   s m a l l e r   c u lt u r a r e a .   I t   w o u l d   b e   p a r t i c u l a r l y   p r o f i t a b l e   i f   t h e   a r e a' s   c li m a t e   co u l d   p r o v i d e   e n o u g h   p r e c i p i t a ti o n   t o   s y s t e m a ti c a ll y   k e e p   a   r e s e r v o i r   f i l le d   u s i n g   r a i n w a t e r   r e c o v e r y   t ec h n i q u e s .   T h e   b a s i c   s y s te m   i s   c o n t r o l l ed   e i t h e r   b y   h a n d   o r   t i m e r   t h a t   c o n t r o l s   t h e   r a t e   o f   wa t e r i n g .     A n   i n d e p e n d e n t   I o T   s y s t e m   as   p a r t   o f   t h e   S C AD A   s y s t e m   is   an   i n n o v a t i v e   a p p r o a c h   e x p l o i t e d   i n   m a n y   a p p l i c a t i o n s   s u c h   a s   i r r i g at i o n .   T h i s   s y s t e m   ca n   c o n t r o l   v a l v es   o r   p u m p s ,   m a i n t e n a n c e   e q u ip m e n t ,   s t o r a g e   d a t a ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  R ec o n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4 8 6 4       A   n o ve l a u to n o m o u s   r emo te  s ystem  a p p lied   in   a g r icu ltu r u s in g   tr a n s mis s io n   co n tr o   ( Dero u s s i A n a s s )   3   d i s p l a y   i n f o r m a t i o n   s u c h   as   p o s i ti o n s ,   s e n s o r   m e a s u r e m e n t s ,   a n d   p r e s e n t   h i s t o r ic a l   d a t a   i n   l iq u i d - c r y s t a l   d is p l a y   ( L C D )   o r   G U I   [ 1 2 ] R e c e n t l y ,   t h e   S C A DA   s y s t e m   e x p l o i t s   n e w   t e c h n o l o g i e s   t h a t   c a n   e a s e   t h e   s u p e r v i s o r y   p r o c e s s es   a n d   a u t o m at e   s o l u ti o n s   f o r   e n e r g y - e f f i c i e n t   a n d   c o s t - e f f e ct i v e   i r r i g at i o n   s y s te m s .   A m o n g   t h es t e c h n o l o g i e s ,   t h e   c e l l u l a r   i r r ig a t i o n   s y s t e m   p r o v i d e s   a   wid e   r a n g e   o f   b e n e f it s   f o r   w at e r   t r e at m e n t   a n d   m a n a g e m e n t   [ 7 ] ,   [ 1 3 ] w h e r e   t h e y   i n t e r a ct   w it h   t h e   p h y s i c a e n v i r o n m e n t   t h r o u g h   a   p i v o t   o r   l i n e a r   i r r i g at i o n   e q u i p m e n t .   W e   h a v e   a   h i g h   v a r i a b l e   i n   a g r i c u l t u r e   l i k s o i l   i n f i l t r at i o n   r a t e ,   a v a i l ab l e   w a t e r   c a p a c it y ,   t o p o g r a p h y ,   p r e c i p i t a t i o n ,   a n d   c u r r e n t   w a t e r i n g   r e q u i r e m e n t s .   S o ,   w a t e r   i s   n e e d e d   w h e n e v e r   n e c e s s a r y   a n d   o n l y   w i t h   t h e   a m o u n t   r e q u i r e d   b y   th e   s o il   a s p e ci f i c   t i m [ 7 ] ,   [ 1 4 ] S o m e   w o r k s   r e l at e d   t o   au t o m a t e d   i r r i g at i o n   c o n t r o l ,   S C A DA   a n d   I o T   s y s t em s   a r e   b r i e f l y   d es c r i b e d   t o   c r e at e   a n   e f f e c t i v e   s y s t e m .   S a h u   a n d   B e h e r a   in   [ 4 ]   f o c u s   o n   t h e   a u t o m at i c o n t r o l   o f   w a t e r ,   u s i n g   m o t o r   a n d   s e le c t i n g   t h d i r e c t i o n   i n   w h ic h   w a t e r   s h o u l d   f l o w   i n   a   p i p e .   A   c o s t - e f f ec t i v e   p r o t o t y p e   c o n n e c ts   s e n s o r s / a c t u at o r s   t o   a n   A r d u i n o   U N a n d   s e n d s   s en s o r s   d a ta   t o   R as p b e r r y wh e r e   d a t a   i s   p r o c e s s e d .   T h en   w e   c a n   m o n i t o r     t h e   e m b e d d e d   s y s t e m   w i t h   a   s c r e e n   t o   s e e   t h e   c u r r e n t   i r r i g a t i o n   s t a t u s   a n d   e x p l o i t   d a t a   p r o c e s s e t o   d e c i d w h e t h e r   it   a ct i v a te s   o r   d e a c ti v a t e s   i r r i g a ti o n .   W e   c a n   s e n d   s h o r t   m e s s a g e   s e r v i ce   ( SM S )   o r   G - m a i n o t i f i c at i o n s   t o   t h e   u s e r .     K h e l i f a   e t   a l [ 1 5 ]   p r o p o s e   n e w   s t r a t e g y   t o   o p t i m is w a te r   c o n s u m p t i o n .   B as e d   o n   I o T   a n d   n e c o m m u n i c a t i o n   t ec h n o l o g i e s d e v e l o p i n g   r e m o t e   c o n t r o a n d   m o n i t o r i n g   i r r i g at i o n   s y s t e m   u s i n g   wi r e l es s   s e n s o r   n e t w o r k   ( W S N )   t o   g at h e r   d a t a n d   s m a r g a t e wa y   wi t h   r o u t i n g   p r o t o c o l   R P L   c o n n e c t s   t h Z ig b e e   W S w it h   t h i n t e r n e t   v i a   4 G   l o n g - t e r m   e v o lu t i o n   ( LTE )   J y o s ts n a   V a n a j a   et   a l [ 1 6 ]   p r o p o s e   a   p r o t o t y p e   w i t h   a   P I C 1 6 F 8 7 7 A - m i c r o c o n t r o l l e r ,   a   Si m 9 0 0   g l o b a l   s y s te m   f o r   m o b i l e   c o m m u n i c a t i o n s   ( G SM )   m o d u l e ,   a n d   d i f f e r e n t   s e n s o r s   i n t e r f a c e d   f o r   t e m p e r a t u r e   a n d   s o i m o i s t u r e   c o n d i t i o n   a n d   t h e   i n t r u d e r   d e t e c t i o n   m o n i t o r i n g   b y   t h e   A n d r o i d   A p p l i c a t i o n   t h a t   s h o w s   t h t e m p e r a t u r e ,   h u m i d i t y ,   m o is t u r e   a n d   t h e   i n t r u d e r   d e t e c ti o n .   P o d d e r   e t   a l [ 1 7 ]   d e v e l o p   a n   in t e l l i g e n t a g g r o t e c h   s y s t e m   t o   v e r i f y   u r b a n   f a r m i n g   p a r a m e t er s   b a s e d   o n   E S P 8 2 6 6   N o d e MC U ,   w h i c h   is   f e as i b l e   i f   w e   h a v w i r el e s s   f i d e li t y   ( W I F I ) ,   w h i c h   is   im p o s s i b l f o r   m o s A g r i c u l t u r e   a p p l i c at i o n s ,   w it h   d i f f e r e n t   s e n s o r s   i n te r f a c e d   b u w i t h   a   s h o r t   c o v e r a g e   a r e a .   T h e   d a t t r a n s m i s s i o n   f r o m   t h e   s y s t e m   t o   a   w e b   s e r v er   t a k e s   i n e f f ic i e n t   t i m e .   R a o   a n d   S r i d h a r   [ 1 8 ]   p r o p o s e   a   R as p b e r r y P i   b as e d   a u t o m a t i c   i r r i g at i o n   s y s t e m   t o   im p r o v e   t h e   p r o d u c t i v i t y   o f   t h e   c r o p   a t   a   l o w   q u a n t i t y   o f   w a t e r   b a s e d   o n   t e m p e r a t u r e ,   t h e   h u m i d i t y   o f   t h e   s o i l ,   d u r a t i o n   o f   s u n s h i n e   p e r   d a y   a n d   c al c u l a te  t h e   w a te r   q u a n t i t y   r e q u i r e d   f o r   i r r i g a t i o n .   H o w e v e r ,   i n   t h is   r es e a r c h ,   t h e   c o s t   a n d   e n e r g y   a r e   n o t   t a k e n   i n t o   c o n s id e r a t i o n .   I n   o u r   p r o j e c t ,   w e   a i m   t o   c r e a t a n   I o T   s y s t e m   t o   c o n t r o l   a n d   s u p e r v i s e   t h e   w a te r   c o n s u m p t i o n   o f   e v e r y   f a r m e r .   F o r   t h at ,   o u r   p a p e r   p r o p o s e s   a n d   d e s c r i b e s   t h e   d es i g n   o f   a n   a u t o n o m o u s   I o T   SC ADA   i r r i g at i o n   s y s t e m   t h a t   t a k e s   s e v e r a l   li m i ta t i o n s   o f   t h i s   s it u a t i o n   i n t o   a c c o u n t .   I n c l u d e   t h a t   e a c h   N e w A g r i C o m   d e v i c e   s h o u l d   b e   s t a n d - a l o n e   i n   e v e r y   a s p e ct   li k e   e n e r g y   a n d   c o m m u n i c at i o n   w i t h   t h e   s e r v e r   a n d   b p l a c e d   i n   e v e r y   f i el d   wi t h   c e l l u l a r   n et w o r k   a c c ess   [ 1 5 ] W e   c o n s i d e r   c o n s t r a i n ts   li k e   co m p l e x i t y   a n d   r e s o u r c e   t h a t   f it  o u r   n e e d s ;   f o r   t h at ,   w e   c h o s e   t o   w o r k   w i t h   A r d u in o   M e g a ,   u n l i k e   [ 4 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 1 8 ] F u r t h e r   p r o t e c t i o n   o f   o u r   I o T   d e v i c e s   d u r i n g   s t o r m y   w e at h e r   li k e   r a i n   a n d   s u n ,   r e l i a b l e   c o m m u n i c a t i o n   w it h   t h e   GU I ,   a n d   t r a n s m is s i o n   o f   a   l o r a t e   o f   d at e v e r y   m i n u t e   o v e r   g e n e r a l   p ac k e t   r a d i o   s e r v ic e   ( GP R S )   c e ll u l a r   n e t w o r k ,   f o r   a   l o n g - d i s t an c e ,   a r e   t a k e n   i n t o   c o n s i d e r a t i o n .       3.   P RO P O SE New Ag riCo m   ARCH I T E C T UR E   F i g u r e   1   i l l u s t r a t es   t h e   p r o p o s ed   N e w A g r iC o m   a r c h i t ec t u r e   b a s e d   o n   a   SC A DA   s y s t e m   a n d   i n t e r n e t   o f   t h i n g s   t e c h n o l o g y .   I n   o r d e r   t o   g a t h e r ,   t r a n s m i t ,   s t o r e   a n d   p r e s e n t   d a t a ,   a   v a r i e t y   o f   h a r d w a r e / s o f tw a r e   a n d   c o m m u n i c a t i o n   t e c h n o l o g i es   a r e   u s e d ,   i n c l u d i n g :     Ne w A g r iC o m   V 0 . 0   t el e m e t r y   d e v i c e   g at h e r s   d a t a n d   c o n t r o l s   t h e   e n v i r o n m e n i n   r ea l - t i m u s i n g   s e n s o r s / a c t u at o r s   s u c h   a s   t h e   W o l t m a n n   i r r i g a t i o n   w at e r   p u l s e   m e t e r   a n d   v a l v e   s o l e n o i d   l a tch .       G PR S   c el l u l a r   n et w o r k   a n d   T C P   p r o t o c o l :   t o   c r e at e   r e li a b l e   c o m m u n i c a t i o n   d a t a   wi t h   N o d e . js   s e r v e r .     N o d e . j s   s e r v e r :   m a n a g e   t h e   c o m m u n i c a t i o n   b e t w ee n   S Q L   d ata b a s e   a n d   N ew A g r iC o m   d e v i ce   V 0 . 0 .     M y S Q L   d a ta b a s e   t h a t   h e l p s   t o   s t o r e   a n d   p r o c e s s   d a t a .     N e x m o ' s   R E S T   A P I   a p p li c a ti o n   f o r   m a n a g i n g   S M S   c o m m u n ic a t i o n s       A p a c h e   h y p e r t e x t   t r a n s f e r   p r o t o c o l   ( H T T P )   s e r v e r   u s e d   t o   p r es e n t   d a t a   i n   I o T - b a s e d   p l a t f o r m .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2089 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t Vo l.  11 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   1 - 12   4       Fig u r 1 T h g lo b al  ar ch itect u r o f   t h p r o p o s ed   New Ag r iC o m   b ased   o n   a n   I o T   s y s tem       3 . 1 .     T he  New Ag riCo m   V0 . 0   I o T   dev ice   T h e   N e w A g r i C o m   t e l e m et r y   d e v i c e   V 0 . 0   is   a n   e m b e d d e d   s y s t e m   t h a t   e x p l o it s   a c t u a t o r s /s en s o r s .   I t   i s   b a s e d   o n   t h A r d u i n o   Me g a   m i c r o c o n t r o l l e r   p r o g r a m m e d   in   C /C + l a n g u a g e   a n d   o t h e r   s h i el d s   w i t h   o t h e r   i n t e g r a t e d   c i r c u i t s   ( I C s )   t o   g a t h e r ,   p r o c e s s   d a ta ,   a n d   c o n t r o l   t h e   e n v i r o n m e n t .   U s i n g   t h e   p r o p o s e d   N e w A g r i C o m   V 0 . 0   d e v i c e ,   w a t e r   f l o w s   a r e   m o n i t o r e d   a n d   c o n t r o l l e d   w i t h   m i n i m a l   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   an d   l o w   c o s t .   F o r   t h a t ,   a c t u at o r s   a n d   s e n s o r s   c h o s e n   h e r e   a r e   ch a r a c t e r is e d   b y   l o c o s t   a n d   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .   T o   f u r t h e r   r e d u c e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n ,   w e   e x p l o i t   a n   e m b e d d e d   a l g o r i t h m   t h a i n t e r a c ts   w it h   t h e   I o T   s y s t e m   to   c o n t r o l   t h e   s l ee p   m o d e ;   f u r t h e r m o r e ,   w e   u s e   a   s o l a r   p a n e l   t o   h a r v e s t   e n e r g y .     N e w A g r iC o m   d e v i c e s   u s e   S I M 8 0 8   V 3 . 2   t o   t r a n s m i t   d a t a   v i a   T C P   p r o t o c o l   o v e r   t h e   G PR S   n e t w o r k   a n d   s e n d   d a t a   t o   t h e   N o d e . j s   s e r v e r .   A s   o u r   p r e c i s i o n   i r r i g a t i o n   a p p l i c a t i o n   h a s   t o   u s t h e   l o c a t i o n   o f   t h e   N e w A g r iC o m   d e v i c es ,   w e   u s e   S I M 8 0 8   V 2   t o   r e c e i v e   t h e   g l o b a l   p o s i ti o n i n g   s y s t e m   ( GP S )   l o c a t i o n   a s   w e ll .     3 . 1 . 1 .     M a t er iel   A s   m e n ti o n e d   i n   F i g u r e   1 ,   u s i n g   o u r   c o n s t r a i n e d   e m b e d d e d   s y s t e m   [ 1 9 ] N ew A g r iC o m   V 0 . 0   p r o p o s e d   d e v i c e   is   c o n n e c t e d   t o   a   s o l a r   p a n e l   t o   h a r v e s t   e n e r g y ,   a   l at ch i n g   s o l e n o i d   v a l v e   ac t u a t o r   to   c o n t r o l   t h e   w at e r   f o l l o w s ,   a n d   a ls o   a   W o l t m a n n   ir r i g a t i o n   w a t e r   p u ls e   s e n s o r   t o   c a l c u l a te   w a te r   c o n s u m p t i o n :       a.   S o l a r   p a n e l   T h e   s o l a r   p a n e l   c h o s e n   is   a   2 0   W / 1 2 V   P O L YC R I S T A L L I N ,   w h i c h   p r e s e n t s   t h e   b e s p e r f o r m a n c e / p r i c e   r a ti o   a n d   c h a r g e s   t h l e a d - a ci d   b a tt e r y .   T h es e   s o l a r   p a n el s   p r o d u c e   m o r e   el e c t r i ci t y   t h a n   o t h e r   p a n e l s   d u r i n g   c l o u d l e s s   d a y s   b e c a u s e   t h ei r   b l u e   c o l o u r s   a l l o w   t h e m   t o   a b s o r b   t h e   s u n ' s   r a y s   l es s   t h a n   t h e   b l ac k   c e l ls   o f   a   m o n o c r y s t a ll i n e   o n e ,   a n d   t h e r e f o r e ,   t h e y   d o   n o t   h e a t   u p .     b.   S o l a r   c h a r g in g   c o n t r o l l e r   T h i s   s y s t e m   i n c l u d es   a   s o l a r   c h a r g i n g   c o n t r o l l e r   10   A ,   1 2 v / 2 4 v   P W M     , wh i c h   i s   c o n s i d e r e d   a n   a u t o m a t i c   r e g u l at o r   f o r   s o l a r   p a n e l s   c a p a b l e   o f   a u t o m a t ic a l l y   r e c o g n i s i n g   1 2 v   a n d   2 4 v   l e a d - a c i d   b a t t e r i es .       c.   W o l t ma n n   ir r i g a t i o n   w a t e r   pu l s e   me t e r   T h e   w a t e r   p u ls e   m et e r   is   c o n n e c t e d   t o   a   R ee d   s e n s o r   a s   a   p as s i v e   p u l s a r .   D es i g n e d   as   a   p o te n t i a l   f r e n o r m a l l y   o p e n   c o n t a c t   b y   a   s e r i a l l y   i n t e g r at e d   m a g n e t   w i t h in   t h e   c o u n t e r ,   i t   c l o s e d   a u t o m a t i c a ll y   a t   f r e q u e n c y   p r o p o r t i o n a l l y   t o   t h e   f l o w   r a t e   a n d   o p e n e d   i t s e l f   a u t o m a t i c all y   a g a i n .   T h e   t y p i c a l   p u l s e   v a l u e s   a r e   1 0 0 ,   1 0 0 0 ,   a n d   1 0 , 0 0 0   L / I m p   d e p e n d i n g   o n   m e t e r   s iz e   a n d   m o u n t i n g   p o s i ti o n .   T h e   R e e d   s e n s o r   d o e s   n o t   n ee d   t o   b p o w e r e d   a n d   i s   a n   i d e al   p a r t n e r   f o r   a d d i t i o n a l   e l e ct r o n i c   d e v i ce s   w h o s e   e n e r g y   s u p p l y   c o m e s   f r o m   a   b a t t e r y .       d.   L a t c h in g   s o l e n o id   v a l v e   T h e   l a t c h i n g   s o l e n o i d   v a l v h as   t h a d v a n t a g o f   c o n s u m i n g   p o w e r   o n l y   w h e n   s wi t c h i n g   p o s i ti o n s .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   t h e   s t a n d a r d   s o l e n o i d   v a l v e s   r e q u i r e   c o n t i n u o u s   e l e ct r i c al   p o w e r   t o   k e e p   t h v a l v e   o p e n .   S o ,   t o   c o n t r o l   t h v a l v e   s o l e n o i d   l a tc h ,   w e   u s a   v e r y   s h o r t   i m p u l s i o n ,   w h i c h   i s   i d e al   f o r   l o w   p o w e r   c o n s u m p t i o n ,   g e n e r a t e s   v e r y   li t t le   h e a t ,   p r o l o n g s   b a t t e r y   l i f e ,   a n d   a l l o ws   f as s o l a r   r e c h a r g i n g .     e.   I P 6 5   w a t e r p r o o f   b o x   O u r   p r o t o t y p e   u t i l i s es   t h e   I P 6 5   w a t e r p r o o f   box  a s   a   m e a n s   o f   h i g h l y   p r o t e c t i n g   t h e   p r o p o s e d   d e v i c f r o m   s o l i d   o b j e c ts   a n d   i n c r e as in g   i t s   w at e r p r o o f   p r o t e c t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  R ec o n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4 8 6 4       A   n o ve l a u to n o m o u s   r emo te  s ystem  a p p lied   in   a g r icu ltu r u s in g   tr a n s mis s io n   co n tr o   ( Dero u s s i A n a s s )   5   T h e   G PR S   N ew A g r iC o m   V 0 . 0   p r o t o t y p e   w a s   d e s i g n e d   u s i n g   A r d u i n o   M e g a   a n d   S I M 808   m o d e m   a s   a   G S M /   a n d   G PS   h a r d w a r e   t o   m a n a g e   d a t a   a c q u i r e d   f r o m   t h e   en v i r o n m e n t   a n d   o t h e r   c o m p o n e n t s .       3 . 1 . 2 .     P ro t o t y pe   G P S - b as e d   a p p l i c at i o n s   i n   p r ec i s i o n   f a r m i n g   a r e   u s e d   f o r   f a r m   p l a n n i n g ,   f i e l d   m a p p i n g ,   s o i l   s a m p l i n g ,   t r a c t o r   g u i d a n c e ,   c r o p   s c o u ti n g ,   v a r i a b l e   r at e   a p p li c a ti o n s ,   a n d   y i e l d   m a p p i n g   [ 2 0 ] G PS   a ll o w s   f a r m e r s   t o   w o r k   d u r i n g   l o w   v is i b i li t y   f i e l d   c o n d i t i o n s   s u c h   as   r ai n ,   d u s t ,   f o g ,   a n d   d a r k n e s s .   I n   o u r   p r o t o t y p e   p r o p o s e d   in     F i g u r e   2 ,   w e   a i m   t o   c o m b i n e   r e a l - t i m e   d a t a   c o l le c t i o n   w it h   a c c u r a t e   p o s i t i o n   i n f o r m a t i o n   an d   c r e a t e   a   r e l i a b l e   c o m m u n i c a t i o n   w it h   t h e   G U I   th a t   m a n i p u l a t es   a   l a r g e   s e t   o f   g e o s p a t i al   d a t a .   T h is   p r o t o t y p e   in c l u d e s :       a.   A r du i n o   M e g a   O u r   e m b e d d e d   c o d e   i n   t h e   m i cr o c o n t r o l l e r   e x p l o i ts   s e n s o r s / a ct u a t o r s   t o   g e t   e n v i r o n m e n t   d at a S I M 8 0 8   t o   h a v e   t h GP l o c a ti o n ,   a n d   s t o r e   d at a   i n   S ec u r e   d i g it a ( S D )   c a r d .   F u r t h e r m o r e ,   t h GPR m o d e m   t r a n s m i ts   t h i s   d a t a   t o   N o d e . j s .   t h i s   p r o t o ty p e   r e q u i r e s   u s   t o   w o r k   w i t h   s ta t i c   r a n d o m   a c c e s s   m e m o r y   ( SR A M )   as   s m al l   as   4   K B   a n d   r e l a t i v el y   l a r g e   F l a s h   m e m o r y   w i t h   e n o u g h   d i g i t a l   a n d   a n a l o g u e   p o r t s .   S o   w e   c h o s e   t h e   A r d u i n o   M e g a   2 5 6 0   m i c r o c o n t r o l l e r   [ 2 1 ] .     b.   R e l a y s   T h e r e   a r e   s e v e r al   w a y s   t o   co n t r o l   v a l v e   s o l e n o i d   l a t c h es .   A n   H - b r i d g e   a p p e a r s   i n e x p e n s i v e   a n d   s t r a i g h t f o r w a r d ,   b u t   i t   d o e s   n o p r o v i d e   g a l v a n i c   i s o l a t i o n   a n d   g e n e r a t e s   e l e c t r i c a l   n o is e .   A n   a l t e r n a ti v e   s o l u t i o n   i s   t o   u s f o u r   r e l a y s   t o   b u i l d   a   m e c h a n i c al   c o p y   o f   t h e   H - b r i d g e ,   b u t   t h is   c o u l d   ca u s e   d am a g e   t o   t h e   p o wer   s u p p l y   o r   t h e   p r o t o t y p e   c i r c u i t   [ 5 ] N e v e r t h e l e s s ,   t h e   b e t t e r   s o l u t i o n   w o u l d   b e   t o   r e v e r s e   p o l a r i t y   i n   t w o   5 V   D C   r e l a y s .   T h e y   c o n t r o t h e   v a lv e   s o l e n o i d   la t c h   t o   o p e n   an d   c l o s e   wi t h   p o s i t i v e   a n d   n e g a t i v e   i m p u ls i o n ,   r e s p e c t i v el y ,   w it h o u t   r i s k i n g   a   s h o r t   c i r c u it   a n d   s p e n d i n g   e x t r a   m o n e y .           Fig u r 2 New Ag r iC o m   p r o to t y p e       c.   S I M 8 0 8   E V B   V 3 . 2   T h e   S I M 8 0 8   V 3 . 2   m a n u f a c t u r e d   b y   S I MC o m   i s   a   c o m p le t e   q u a d - b a n d   G P R S /G S m o d u l e   t h a t   w o r k s   o n   G S M   8 5 0   M H z ,   E G SM   9 0 0   M H z ,   D C S   1 8 0 0   M Hz ,   a n d   P C S   1 9 0 0   M Hz ,   w h ic h   i n t e g r at e s   G PS   te c h n o l o g y   f o r   s a t e l li t e   n a v i g a t i o n ,   GP R c o d i n g   s c h e m e s   C S - 1 ,   C S - 2 ,   C S - 3 ,   a n d   C S - 4   GS M   a n d   B lu e t o o t h   e n g i n e s   a n d   c h a r a c t e r is e d   b y   l o w   p o w e r   co n s u m p t i o n .   T h e   c o m p a c t   d e s i g n   t h a t   i n t e g r a t es   GP R S   a n d   G P S   i n   a   s u r f a c e   m o u n t   t e c h n o l o g y   ( S M T )   p ac k a g e   w i ll   s i g n i f i ca n t l y   s a v e   ti m e   a n d   c o s f o r   c u s t o m e r s   w is h in g   t o   d e v e l o p   GP S - e n a b l e d   a p p l i c a t i o n s .   I n   t h i s   m o d u l e ,   S I M C OM   e n h a n c e d   A T   c e l l u l a r   c o m m a n d s   a r e   u s e d   t h r o u g h   a   s e r i a l   p o r t o   c o n t r o l   t h e   m o d u l e   [ 2 2 ] .     d.   SD   mi c r o   c a rd   S t o r i n g   a n d   r e t r ie v i n g   d a t a   i s   o n e   o f   t h e   m o s c r i ti c a l   p a r t s   o f   o u r   p r o j e c t .   M o r e o v e r ,   s i n c e   t h m i c r o c o n t r o l l e r   e l e ct r i c al l y   e r a s a b l e   p r o g r a m m a b l e   r e a d - o n l y   m e m o r y   ( E E P R O M )   m e m o r y   t h a t   k e p t   i n f o r m a t i o n   w h e n   t h e   b o a r d   i s   t u r n e d   o f f   i s   i n s u f f i ci e n t   a n d   h a s   a   l i m i te d   l i f e   o f   e r a s e/w r i t e   c y c le s   b e f o r e   i Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2089 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t Vo l.  11 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   1 - 12   6   b e c o m e s   u n s ta b l e ,   w e   u s e   a n   SD   m i c r o   c a r d .   F o r   t h at ,   w e   e x p l o i t   t h e   s e r i al   p e r i p h e r a l   i n t e r f ac e   ( SPI )   p r o t o c o l   t o   c o m m u n i c a t e   w it h   a n   S D   m e m o r y   c a r d   ( m a x   s i z e :   1 6   GB )   a n d   w r i t e   o r   r e a d   t h e   i n f o r m a ti o n   o n   i t .     3 . 1 . 3 .     E nerg y   ha rv esting   E n e r g y   h a r v e s t i n g   p l a y s   v i ta l   r o l e   i n   i n c r e as i n g   t h e   li f e t im e   o f   o u r   N e wA g r iC o m   d e v ic e   [ 2 3 ] f o r   t h a t ,   w e   u s e   a   1 2 v   v a l v e - r eg u l a t e d   l e a d - a c i d   ( V AR B )   b a t t e r y   f o r   p o w e r - e f f i c i e n t   s t o r a g e .   V A R B s   a r r e c h a r g e a b l e   b a t t e r i es   t h a t   u ti l is e   a b s o r b e n t   g l a s s   m a t   b a tt e r y   ( A G M )   w i t h   a   m u c h   l o n g e r   l i f e s p a n   t h a n   c o n v e n t i o n a l   b a t t e r i e s   t o   e n s u r e   t h e   s t r e n g t h   o f   s o l a r   p a n e ls   o r   w i n d   p o w e r   e q u i p m e n t .   A   wa t e r p r o o f   b a t t e r y   i s   m o r e   e f f i c i e n t h a n   a   t r a d it i o n a l   b a t te r y   t h a n k s   t o   s h o r t   co n n e c t i o n s ;   m o r e o v e r ,   t h e   c o m p o n e n t s   p r o v i d e x c e l l e n t   v o lt a g e   c o n t i n u i t y   a n d   r e q u i r e   l o w   m a i n t e n a n c e .     3 . 1 . 4 .     P o wer   s up ply   a nd   ener g y   co ns um ptio n   T h e   S o l a r   s y s t e m   i n t e g r a t e d   i n t o   o u r   d e v i c e   h a r v es ts   e n e r g y   an d   f e d   S I M 8 0 8   V 3 . 2   w i t h   a   1 2 V   b a t t e r y .   T h e   S I M 8 0 8   p r o v i d e s   t h e   p o we r   s u p p l y   t o   a   v o lt a g e   r e g u l at o r   L 7 8 0 9   t h a t   p o w e r   A r d u i n o   M e g a   V i n   w it h   9 V.   L i k e w is e ,   i t   c a n   p o w e r   t h e   L C D ,   SD   c a r d   a n d   c o n t r o th e   r e l a y   w i t h   5 V .   I n   o r d e r   t o   e s t i m at e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   f o r   N e w A g r iC o m   e m b e d d e d   s y s t e m ,   w e   m o d el   e a c h   c o m p o n e n t' s   e n e r g y   b e h a v i o u r   i n   t h e   s y s t e m b o t h   d u r i n g   a c t i v e   a n d   s l e e p   m o d e .   T o   c a l c u l a t e   t o t al   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   i s   o b t a i n e d   b y   s u m m i n g   u p   t h e   i n d i v i d u a l   e n e r g y   a m o u n ts   o f   e a c h   c o m p o n e n t .   T h e   f o ll o w i n g   a r e   S o m p r o p o s e d   s o l u t i o n s   s u g g e s t e d   i n   t h is   w o r k   t h a t   c a n   l e a d   t o   e n e r g y   e f f i c i e n c y :     W i t h   a   9 V   p o w e r   s u p p l y ,   t h e   A r d u i n o   M e g a   h a s   a   p o w e r   c o n s u m p t i o n   o f   7 3 . 1 9   m A ,   l e s s   t h a n   A r d u i n o   U n o   w i t h   9 8 . 4 3   m A .   I f   w e   r e d u c e   t h e   c l o c k   s p e e d ,   t h e   p o we r   c o n s u m p t i o n   d e c r e a s es   t o   6 1 . 7 6   m A ,   a n d   i f   w e   u s e   a   l o w - p o w e r   m o d e   w it h   a   9 V   p o w e r   s u p p l y ,   w e   ca n   a ch i e v e   a   c u r r e n t   o f   2 6 . 8 7   m A .     W i t h   t h e   e m b e d d e d   s o f t w a r in   A r d u i n o   M e g a ,   w c a n   e n a b l e   o r   d i s a b l e   t h e   l i g h s l e e p   m o d e   o f   S I M 8 0 8   t h r o u g h   S M m e s s a g es   s e n t   b y   G U I .   F u r t h e r m o r e ,   t o   m i n im i s t h e   c o n s u m p t i o n ,   i f   t h f a r m e r   d o e s   n o c o n s u m e   w at e r   i n   r e a l - ti m e ,   w e   e x p l o i t h d e e p   s l e e p   m o d e   o f   S I M 8 0 8   a n d   t h e   l o p o w e r   m o d e   o f   A r d u i n o   M e g a .       I f   t h e   f a r m   s t a r ts   t o   c o n s u m e   wa t e r ,   a   s w i t c h   i s   t r i g g e r e d   t o   e x it   t o   n o r m a l   m o d e .     I t   c a n   g e t   i n   a n d   o u t   o f   t h e   l i g h t   s l e e p   m o d e   b y   s e n d i n g   a n   S M S   s le e p   r e s p e ct i v e l y   w a ke u p   m e s s a g es .   T h l i g h t   s l e e p   a c ti v a t es   t h e   d e c r e a s e   o f   c l o c k   s p e e d   a n d   d e a c t i v a t e s   t h e   T C P   c o m m u n i c a t i o n ,   b u t   i t   a l l o w s   c o m m u n i c a t i o n   o v e r   S MS   w it h   t h e   N e wA g r i C o m   d e v i ce .     3 . 1 . 5 .     Co s t   a na ly s is   C o n t r o l l i n g   t h e   a g r i c u l t u r a l   e n v i r o n m e n t   w i t h   I o T   i r r i g at i o n   d e v i c es   t y p i ca l l y   r e q u i r e s   c o s t ly   e q u i p m e n t .   N e v e r t h e l es s ,   i n   t h i s   p r o j e c t ,   f o r   t h e   N e w A g r iC o m   d e v e l o p m e n t ,   w e   e x p l o i t   l o w - p r i c e d   h a r d w a r e   e a s il y   b o u g h t   a n d   i m p l e m e n te d   i n   M o r o c c o .   T a b l e   1   s h o w s   t h e   c o s t   e s t i m a ti o n   o f   t h e   h a r d w a r e   u s e d   i n   N e w A g r iC o m   V 0 . 0 .   T h e   c o s r a n g e   o f   t h e   u s e d   h a r d w a r i n   N e w A g r iC o m   V 0 . 0   i s   4 0 $   t o   5 0 $   a p p r o x i m a t i v e l y ,   w h i c h   i s   a   m e a g r e   p r i c e   c o m p ar i s o n   w it h   o t h e r   s o l u ti o n s   i m p le m e n t e d   f o r   i r r i g a t i o n   m o n i t o r in g .       T ab le   1 Ap p r o x i m atio n   co s t o f   th u s ed   h ar d war i n   New Ag r iC o m   V0 . 0   C o m p o n e n t   U n i t   c o st   ( U S D )   Q u a n t i t y   A r d u i n o   M e g a   $ 7 . 3 9   1   S I M 8 0 8 V 3 . 2   $ 1 2 . 0 4   1   LC D   2 0 x 4   $ 4 . 2   1   Tw o - r e l a y   mo d u l e   5 V   $ 0 . 5 8   1   S D   r e a d e r   m o d u l e   $ 0 . 3 3   1   r e g u l a t o r   L 7 8 0 9   $ 0 . 0 5   1   1 2 V   v a l v e   r e g u l a t e d   l e a d   a c i d   7 A h   $ 1 9   1   M i c r o   S D   c a r d   3 2   G B   $ 0 . 9 9   1   To t a l   $ 4 4 . 5 8   8       3 . 1 . 6 .     Da t a lo g g ing   A s   m e n t i o n e d   i n   t h i s   r es e a r c h ,   w e   w o r k   w i t h   t h e   W o l t m a n n   ir r i g a t i o n   w a t e r   p u l s e   m e te r   c o n n e c t e d   t o   t h e   N e w A g r iC o m   d e v i c e   t h a t   c h e c k s   t h e   i n p u t   s t a t e   a n d   c o u n t s   p u l s es   w h e r e   t h e   n u m b e r   c o r r e s p o n d s   t o   w a t e r   c o n s u m p t i o n .   A f te r   N ew A g r iC o m   s t o r es   d a ta   t o   a   s t a n d - a l o n e   d a t a   l o g g e r .   F u r t h e r m o r e ,   wh e n   t h e   u s e r   s e n d s   s c h e d u l i n g   i r r i g a t i o n   p l a n ,   t h N e w A g r iC o m   d e v ic e   s a v es   d a ta   u n d e r   a   j a v a s c r i p t   o b j ec t   n o ta t i o n   ( J S ON )   f il e   i n   t h e   SD   c a r d   as   a   s t a n d - a l o n e   d a t a   l o g g e r .   I c o m p a r e s   t h a D at a   wi t h   t h c o u r a n t e   d at e .   Ne wA g r i C o m   e x e c u t es  t h e   c o m m a n d   O N / O FF   t o   o p e n / c l o s e   t h e   v a l v e   s o l e n o i d   l a t ch   i f   t h e   t i m e   i n   t h e   c o m m a n d   a n d   t h e   c o u r a n t   t i m e   a r e   e q u a l .   S o ,   o u r   s o l u ti o n   w o r k s   w i t h   t w o   t y p es   o f   d a t a   l o g g in g :   s t a n d a l o n e   a n d   wi r e l es s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  R ec o n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4 8 6 4       A   n o ve l a u to n o m o u s   r emo te  s ystem  a p p lied   in   a g r icu ltu r u s in g   tr a n s mis s io n   co n tr o   ( Dero u s s i A n a s s )   7     S t a n d a l o n e   d at a   l o g g i n g :   t h r e m o t e   t e r m i n a l   u n it s   r e a d   t h e   d a t e v e r y   m i n u t o f   s e n s o r s   a n d   t h e   d a ta   c a m m i n g   f r o m   t h e   u s e r   a n d   s a v e   t h e m   i n   J S O N   f o r m a t .   I t   c a n   a c c u m u l a t e   w a t e r   c o n s u m p t io n ,   w i t h   d a t e s ,   s i g n a l   q u a li t y ,   a n d   s c h e d u l e d   co m m a n d s   s e n t   b y   t h e   u s e r   i n   an   S D   c a r d   i n t e g r at e d   w it h   o u r   d e v i c e .       W i r el e s s   d a t l o g g e r :   T h e   I o T   d e v i c e   s e n t   t h e   a cc u m u l a t e d   d a t a   i n   t h e   s ta n d - a l o n e   d a t a l o g g e r   b e t w e e n   t h e   l a s t   T C P   c o n n e c ti o n     a n d   t h e   a c t u a l   c o n n e c t i o n   t o   N o d e . j s ,   t h e n   N o d e . j s   s e n d   t h e   d a t a   t o   t h M y S Q L   d a ta b a s e   o v e r   H T T P   p r o t o c o l .     3 . 2 .     No de. j s   N o d e . j s   s e r v e r   o f f e r s   f r ee   J av a S c r i p t   r u n t i m e n v i r o n m e n u s e d   t o   c r e a te   a n   e x p r e s s   API   G a t e w a y   w i t h   [ 2 4 ]   w as   e x p l o i t e d   i n   o u r   p r o j e c t   t o   m a n a g e   c o m m u n i c ati o n   b e t w e e n   M y SQ L   D at a b as a n d   N e w A g r iC o m   i n   r e a l - t i m e .   T h e   d a t a   is   t r a n s f e r r e d   f r o m   N e w A g r iC o m   t o   M y S Q L   Da t a b as e   t h r o u g h   N o d e . j s   b y   p u b l i s h i n g   s e n s o r   d a t a   i n   J SO N   f i l e   f o r m   a n d   s e n d i n g   t h e   s c h e d u l e d   c o m m a n d s   t o   N e w A g r iC o m   d e v i c e   o v e r   G P R S   u s i n g   T C P   p r o t o c o l   t o   b e   e x e c u t e d   a c c o r d i n g   t o   t h e   s c h e d u l e d   c o m m a n d s   i n   r e a l - t i m e .   M ea n w h i l e ,   N o d e . js   a n d   M y S Q L   c o m m u n i c at e d   v i a   H T T P .       3 . 3 .     M y SQ L   d a t a ba s e   A   c o m m o n   as p e c t   o f   a l I o T   im p l e m e n t a t i o n s   is   t h a t   t h e y   u s e   a   c o n s i d e r a b l a m o u n t   o f   d a ta   c o l l e ct ed   f r o m   I o T   d e v i c e s   [ 2 5 ] C o n s e q u e n t l y ,   w e   n e e d   a   p l a t f o r m   t h a t   c a n   h a n d l e   t h o s e   d a t a   e f f e c t i v e l y   wi t h   h i g h   a v a i l a b i li t y   a n d   e x c el l e n p e r f o r m a n c e . M y S Q L   d at a b a s p l at f o r m   i s   t h e   b e s t   k n o w n   a n d   v i a b l e   s o l u t i o n   f o r   s y s te m   t h a t   i n t e r a ct s   wi t h   I o T .   I t   i s   e x c e p t i o n a l l y   s e c u r e   a n d   h a s   a   p r o v e n   t r a c k   r e c o r d   o f   h a n d l i n g   t h e   l a r g e   a m o u n t   o f   d a t a   g e n e r a t e d   b y   I o T   d e v i c e s ,   wi t h   h i g h - p e r f o r m a n c e   f l e x i b i l it y   a n d   a v a i l a b i l it y   [ 2 6 ] .     3 . 4 .     Nex m o   RE ST   AP I   a pp li ca t io n   T h e   p r o p o s e d   G U I   s h o u l d   h av e   t h e   a b i li t y   t o   a c c es s   t h e   Ne w A g r iC o m   D e v ic e   i n   n o r m a a n d   s l ee p   m o d e   r e m o t e l y .     T h e   n o r m a l   o p e r a t i o n   m o d e   h a s   d i f f e r e n m o d e s   l i k e   G SM / G PR S   S L E E P ,   G SM   I D L E ,   G SM   T A L K ,   G PR S   S T A NDB Y ,   a n d   GP R S   D A T A .     I n   t h e   s l e e p   m o d e   o f   S I M 8 0 8 V3 . 2 ,   t h e   c u r r e n t   c o n s u m p t i o n   i s   a s   l o w   as   1 . 2   m A .     T o   s a v e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n ,   w e   c a n   r e m o t e l y   e n a b l e   o r   d is ab l e   t h e   G S M/ GP R S   s l ee p   m o d e   t o   r e d u ce   c o n s u m p t i o n   t o   a   m i n i m a l l e v el W h e r t h e r e   i s   n o   o n - a i r   a n d   n o   h a r d w a r e   i n t e r r u p t ,   c o m m u ta t i o n   is   d is a b l e d   t o   s a v e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   w h e r e   t h e   m o d u l e   s t i l l   r e c e i v es   p a g i n g   m e s s a g es   a n d   S M S .   F o r   t h a t ,   t h e   p r o p o s e d   s o l u t i o n   u s e d   h e r e   is   t o   c o m m a n d   t h e   o p e r a t i o n   m o d e   o f   t h e   d e v i c e   w i t h   SM S   m e s s a g es   t o   m a k e   t h e   d e v i c e   i n   w a k e   u p / s le e p   m o d e .   I n   t h i s   c as e ,   t o   m a n a g e   t h s le e p   m o d e   u s i n g   S MS   m es s a g i n g ,   w e   b a s e d   o n   N e x m o   R E S T   A P I   g e t a w a y   [ 2 7 ] T h i s   o n e   a l l o w s   u s   t o   s e n d   a n d   r e c e i v e   t e x t   m e s s a g e s   t o   u s e r s   a r o u n d   t h e   g l o b e   t h r o u g h   s i m p l e   R E S T f u l   AP I s .     N o t e we  c h o o s S MS   c o m m u n i c a t i o n   b e c a u s e   i t   is   t h e   o n l y   s o l u t i o n   u s a b l e   i f   t h e   N e w aA g r i C o m v 0 . 0   i s   i n   s l e e p   m o d e   w h e r e   t h e   GPR S   c o m m u n i ca t i o n   is   i n a ct i v e .     3 . 5 .     Apa che  s er v er   W i t h   A p ac h e   H T T P   s e r v e r ,   we   c a n   e x e c u t e   a   s c r i p t   d e v e l o p e d   w i t h   h y p e r t e x t   p r e p r o c e s s o r   ( P H P ) ,   s e r v e r - s i d s c r i p t i n g   l a n g u a g e .   P HP   al l o ws   c o m m u n i c at i o n   w i t h   M y S QL   d a t a b as e I t   i s   n e e d e d   i n   w e b   a p p l i c a t i o n   s t a c k   t o   d el i v e r   w eb   c o n t e n t   a n d   c r e a t e   t h e   f o u n d at i o n s   o f   o u r   I o T   d a s h b o a r d .     3 . 6 .     Co mm un ica t io n   3 . 6 . 1 .     T CP   o v er   G P RS   T o   t r a n s m i t   d a t a   w it h   a n   e m b e d d e d   s y s t e m ,   w e   s h a ll   k n o w   i f   w e   n e e d   t o   t r a n s f e r   a   s i g n i f i c an t   a m o u n t   o f   d a t a ;   i f   y e s ,   w e   c a n   u s e   l i g h t   f i d e l i t y   ( L I F I )   o r   W I F I .   I f   n o t ,   w e   s h o u l d   k n o w   a b o u t   t h e   r a n g e   o f   w i r e l e s s   s i g n a ls   t h a t   w e   n e e d .   I f   t h e   co v e r a g e   i s   s h o r t ,   w e   c a n   e x p lo i t   r a d i o   f r e q u e n c y   i d e n t i f i c a ti o n   ( R F I D ) ,   c la s s ic  B l u e t o o t h   w i t h   l o w   la t e n c y ,   o r   B l u e t o o t h   l o w   e n e r g y   ( LE )   w i t h   L o w - p o w e r   a p p l i c at i o n s .   W e   c a n   u s e   t h Z i g B e p r o t o c o l   i f   w e   n e e d   a   m o r e   e x t e n d e d   r a n g e   d es p it e   r e d u c i n g   t h e   d at a   r at e .   R eg a r d i n g   l o n g - r a n g e   c o m m u n i c a t i o n ,   t w o   s o l u t i o n s   a v a i l a b l e   a r e   l o n g   r a n g e   ( L o R a )   p r o t o c o l   i n   r u r a l   a r e a s   a n d   c e l l u l a r   n e tw o r k s   i n   u r b a n   a r e a s .     I n   t h i s   p r o p o s e d   w o r k ,   w e   u s e   G PR S   c el l u l a r   n e t w o r k   b ec a u s e   o u r   p r o p o s e d   N e w A g r i C o m   w a s   i n s t al l e d   i n   a   f i el d   l o c at e d   i n   an   u r b a n   a r e a   a n d   t r a n s m i tt e d   l o w   d a ta   r a t e .   T o   d o   t h a t ,   t h e   N e w A g r iC o m   V 0 . 0   d e v i c e   c o l l e c ts   d a t a   a n d   t r a n s m i ts   i t   wi t h   T C P   p r o t o c o l   o v e r   G P R S   b y   u s i n g   t h e   S I M 8 0 8   u n d e r   s i n g l e   c o n n e c t i o n   n o n - t r a n s p a r e n t   m o d e   t h a t   s u p p o r t s   T C P   c l i e n t ,   T C P   s e r v e r .   S o ,   i f   w e   c h o o s e   T C P   S e r v e r   f o r   e a c h   N e w A g r iC o m   d e v i c e ,   w e   s h o u l d   h a v e   a   f i x e d   i n t e r n e t   p r o t o c o l   ( IP )   a d d r e s s   a n d   a   p r i v a t e   a c c e s s   p o i n t   n a m e   ( A P N )   f r o m   t h e   i n t e r n e s e r v ice   p r o v i d e r   t o   el a b o r a t e   T C P   c o n n e c t i o n .   T h is   s o l u t i o n   w i l l   i n cr e a s e   t h e   c o s t   o f   t h p r o p o s e d   N e w A g r iC o m   d e v i c e.   T h a t   i s   w h y   i n   o u r   a p p l i c a t i o n ,   w e   c h o o s e   t o   w o r k   wi t h   T C P   C l ie n t   c o n n e c t i o n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2089 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t Vo l.  11 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   1 - 12   8   T o   r e a l i s e   t h is   T C P   c o n n e c t i o n ,   w e   c o n n e c t   t h e   N ew A g r iC o m   d e v i c e   t o   t h e   GP R S   n e tw o r k   t h e n   w a c t i v a t t h e   w i r e le s s   c o n n e c t i o n .   A f t e r   t h at ,   we   es t a b li s h   T C c o n n e c t i o n   b e tw e e n   t h e   Ne w A g r iC o m   d e v i c a n d   N o d e . j s   u s i n g   t h e   I P   a d d r e s s   a n d   t h e   p o r t   n u m b e r   o f   t h e   N o d e . j s   s e r v e r .   I f   t h e   c o n n ec t i o n   i s   e s t a b l is h e d   s u c c es s f u l l y ,   w e   g et   a   r es p o n s " C O N N E C T E D   O K , "   t h e n   s en d   d a t a .   I f   d a t a   i s   s e n t s u c ce s s f u l l y ,   i t   w i ll   r es p o n d   " S E N D   OK "   [ 2 8 ] [ 3 0 ] T h e   c o n n e c t i o n   t h r o u g h   t h e   T C P   t u n n e l   r e m a i n s   o p e n   t o   t r a n s m i t   d a ta .   I f   d a t a   i s   c o m i n g   f r o m   t h e   N o d e . js   s e r v e r ,   t h Ne w A g r iC o m   r e c ei v e s   i a u t o m a t i c a ll y .   A f t e r   t h at ,   t h T C P   co n n e c t i o n   i s   c l o s e d ,   a n d   w i r e l es s   c o m m u n i ca t i o n   is   d i s c o n n e c t e d .     I n   t h i s   p r o p o s e d   w o r k ,   w e   o p e n   a   n e w   T C P   t u n n e l   e v e r y   m in u t e   t o   c h e c k   w h e t h e r   t h e   s e r v e r   N o d e . j s   w o r k s   c o r r e c t l y   a n d   i f   t h e   u s e r   i s   c o n n e c t e d   t o   t h e   p l at f o r m .   I f   s o ,   w e   t r a n s m i t   d a t a   o v e r   GP R S   t o   t h e   N o d e . j s   s e r v e r ,   w h i c h   m a n a g es   c o m m u n i c a t i o n   b et w e e n   t h e   m o n it o r i n g   w e b s i t e   a n d   t h e   N e wA g r i C o m   d e v i c e .   N o t e : w e   c h o s e   t h e   T C P   p r o t o c o l   b e ca u s e   w e   n e e d   r e l ia b l e   c o m m u n i c a ti o n   i n   o u r   a p p l i c a t i o n .     3 . 6 . 2 .     H T T P   W e   s a v e   d a ta   i n   J SO N   f i l e   wit h   N o d e . j s ,   a n d   t h e n   w e   t r a n s m i t   i t   o v e r   H T T P   p r o t o c o l   t o   u p l o a d   i t   i n   M y S Q L   d a ta b a s e .   A n d   t h e n ,   we   u s e   t h e   H T T P   m et h o d s   t o   e x p l o i t   t h is   d a t a   i n   o u r   p r o p o s e d   d a s h b o a r d .     3 . 7 .     G ra ph ica us er   inte rf a ce s   F o r   I o T   a p p l i c a t i o n s ,   g r a p h i c al   u s e r   i n t e r f a c es   ( G U I s )   f o c u s   o n   i n t e r c o n n e c t i n g   e n d   u s e r s   ( E U s )   t o   p h y s i c a l   d e v i c es   c a l le d   " t h i n g s . "   S u c h   t h i n g s   c o m m u n i c at e   w i t h   u s e r s   t o   p r o v i d e   s er v i ces   l i k e   d e v i ce   m a n a g e m e n t ,   d a t a   c o l l e c ti o n ,   p r o c e s s i n g ,   a n d   v i s u a l is a ti o n .   T h e   m o s t   c o m m o n   d r a w b a c k   o f   t h e   u s e   o f   G U I s   i s   c o m p l e x i t y .   T h a t is   w h y   t h e   " ea s e   o f   u s e "   a s p e ct   wi l l b e   t a k en   i n t o   a c c o u n t .   I n d e e d ,   t h e   p r o p o s e d   N e wA g r iC o m   G U I   i s   d e v e l o p e d   wi t h   PH P   b y   u s i n g   t h e   L a r a v e l   a n d   V u e . js   f r a m e w o r k s .   A f t e r   l o g i n ,   e a ch   u s e r   c o u l d   a c c e s s   t h e i r   o w n e d   d e v i c es   i d e n ti f i e d   o n   t h e   m a p ,   s h o w n   i n   F i g u r 3 ,   b y   t h e i r   l o c a ti o n   c o o r d i n a te s   a n d   t h e   ID   a n d   c h o o s e   t h e   d e v i c e   t o   m o n i t o r           Fig u r 3 .   GUI   m a p       A f t e r   t h a t ,   u s i n g   t h e   d as h b o ar d   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   4 ,   e ac h   u s e r   c a n   m o n i t o r   a n d   k n o w   t h e   l as c o m m u n i c a t i o n   w i t h   t h e   N ewA g r i C o m   d e v i c e   c h o s e n ,   GP R S   s i g n a l   s t r e n g t h ,   c o n s u m p t i o n   f o r   e a c h   m o n t h ,   a n d   e a c h   d a y .   A s   w e l a s   c o n t r o l   t h e   s l e e p   m o d e   a n d   ca n   c h a n g e   th e   t y p i c a l   p u ls e   v a l u e   ac c o r d i n g   t o   t h e   W o l t m a n n   i r r i g a t i o n   w at e r   p u l s e   s e n s o r   t h a t   w e   h a v e .   I n   t h e   B i l li n g   G U I   i ll u s t r a t e d   i n   F i g u r e   5 ,   a f t e r   c h o o s i n g   t h e   c o n c e r n e d   d e v i c e ,   t h e   u s e r   c a n   a c c e s s ,   v i s u a l is e ,   a n d   d o w n l o a d   A l l   d at a   c o l l e c te d   i n   P D F ,   C SV ,   o r   E x c e l F i g u r e   i l l u s t r a t es   t h e   G U I   T h a t   W e   u s e   t o   s c h e d u l e   i r r i g a ti o n   b y   s e t t i n g   th e   d e v i c e   i d   a n d   t i m e   t o   s t a r t /s t o p   i r r i g a t i o n   a t   w h a t e v e r   ti m e   w e   n e e d .   H o w e v e r ,   t h e   s y s t e m   e x p e r i e n ce s   s o m e   l i m i t at i o n s .   L i k e   it   w o r k s   j u s i n   t h e   a r e a   w i t h   G PR c o v e r a g e   a n d   w i t h   d i r ec t   v i s i b il i t y   t o   t h e   s k y .   T h e   m a x i m u m   f r e q u e n c y   o f   d a t a   t r a n s f e r   i s   o n e   t r a n s f e r   f o r   e a c h   m i n u t e   f r o m /   t o   t h N o d e . j s   s e r v e r .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J  R ec o n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4 8 6 4       A   n o ve l a u to n o m o u s   r emo te  s ystem  a p p lied   in   a g r icu ltu r u s in g   tr a n s mis s io n   co n tr o   ( Dero u s s i A n a s s )   9       Fig u r 4 .   Dash b o ar d           Fig u r e   5 B illi n g           Fig u r e   6 GUI   f o r   ir r ig atio n   s c h ed u lin g       4.   CO NCLU SI O AND  F U T U RE   WO RK   T h i s   p a p e r   a i m s   t o   d e m o n s t r a te   h o w   t o   d e v e l o p   a n   a u t o n o m o u s   r e m o t e   S C A D A   b as e d   o n   a   c e l l u l a r   I o T   s y s t e m   a p p li e d   i n   t h e   a g r i c u l t u r a l   f ie l d .   S p e ci a l l y   t o   m o n i t o r   a n d   c o n t r o l   w a t e r   f l o f o r   i r r i g a t i o n .   T h m e a s u r e d   v a l u e s   l i k e   w at e r   c o n s u m p t i o n l o c a t i o n ,   s i g n a l   s t r e n g t h ,   d e v i c e   I D   a r e   s t o r e d   i n   a   s t a n d - a l o n e   d a t l o g g e r   in   J S O N   f o r m a t .   T h e n   tr a n s m i t te d   t h r o u g h   S I M 8 0 8   G S M / GPR S   m o d e m   t o   N o d e . j s   th r o u g h   a n   a l g o r i t h m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2089 - 4 8 6 4   I n t J Reco n f ig u r a b le  &   E m b ed d ed   Sy s t Vo l.  11 ,   No .   1 M ar c h   20 22 :   1 - 12   10   t h a t   e x p l o i t s   T C P   p r o t o c o l ,   t h en   N o d e . j s   s e n d s   t o   M y S Q L   d at a b a s e   t o   a n a l y z e   a n d   c o m m u n i c a t e   d a t a   w it h   t h e   G U I   u s e d   b y   f a r m e r s .   F u r t h e r m o r e ,   t h e   p r o p o s e d   I o T   s y s t em   a l l o ws   u s   t o   c r e at e   s c h e d u lin g   i r r i g a t i o n   b a s e d   o n   e a s e   o f   u s e   GU I s   t h at   s e n d   c o n t r o l   d a t a   t o   t h e   N o d e . js   s e r v er .   T h e   u s e   o f   e m b e d d e d   s o l a r   p a n e l s   f o r   p o w e r i n g   t h e   N ew A g r iC o m   s t a ti o n   a n d   al g o r i t h m s   t o   c o n t r o t h e   p o we r   m o d e   l e a d s   t o   b al a n c i n g   t h Ne w A g r iC o m   e n e r g y   c o n s u m p t i o n .   A   c o m p r e h e n s i v e   s et   o f   o b s e r v a t i o n s   a n d   e x p e r i m e n ts   s u p p o r t   t h e   p r o p o s a l ' s   e f f e c ti v en e s s   as   a   c o m p l e t e   I o T   s o l u t i o n   f o r   i r r i g a t i o n .   A   s y s t e m   l i k e   t h is   i n   t h e   f i e l d   c o u l d   i m p r o v e   t h e   e n e r g y   c o n s u m p t i o n   o f   t h e   I o T   s y s t e m .   I n   a d d i t i o n ,   a   c o m p l e t e l y   a u t o m a t e d   i r r i g at i o n   s y s t e m   w o u l d   p r o v i d e   d a t a   i n   r e a l - t i m e   a b o u t   w a te r   c o n s u m p t i o n   i n   e a c h   f i el d ,   w h ic h   w i l l   h el p   f a r m e r s   m a k e   t h e   r i g h t   d e c i s i o n s .     F o r   o u r   f u t u r e   p e r s p e c t i v es w e   t h i n k   t h e   n e x t   v e r s i o n   o f   N e w A g r iC o m   w il l   i n c o r p o r at e   a r t i f ic i a i n t e l li g e n c e   ( A I )   t o   u n d e r s t a n d   t h e   p l a n t s '   e n v i r o n m e n t   i n   o r d e r   t o   o p t i m i z e   w a t e r   a n d   e n e r g y   c o n s u m p t i o n M o r e o v e r ,   w e   c a n   u s e   a   N o S QL   d a t a b a s e   f o r   l a r g e   v o l u m e s   o f   d a t a   a t   h i g h   s p e e d   a n d   c r e a t e   a   W SN   t o   m o n i t o r   e a c h   c r o p .         ACK NO WL E DG E M E NT S   T h e   a u t h o r s   wi s h   t o   e x p r e s s   t h e i r   a p p r e c i at i o n   f o r   t h e   s u p p o r t   e x t e n d e d   b y   t h e   n a ti o n a s c h o o l   o f   a p p l i e d   s c i e n ce   a n d   t h e   N e w E r a C o m   c o m p a n y ,   w h i c h   w a s   r e s p o n s i b l e   f o r   t h e   s u c ce s s f u l   q u a l i f i c a ti o n   o f   t h e   S C A D A   b as e d   o n   t h e   I o T   s y s te m   p r e s e n t e d   i n   t h i s   p a p e r       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   A .   S i n g h ,   P o o r   q u a l i t y   w a t e r   u t i l i z a t i o n   f o r   a g r i c u l t u r a l   p r o d u c t i o n :   A n   e n v i r o n me n t a l   p e r sp e c t i v e ,   L a n d   U se   Po l i c y ,   v o l .   4 3 ,   p p .   2 5 9 2 6 2 ,   F e b .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . l a n d u se p o l . 2 0 1 4 . 1 1 . 0 1 5 .   [ 2 ]   S .   K a t y a r a ,   M .   A .   S h a h ,   S .   Za r d a r i ,   B .   S .   C h o w d h r y ,   a n d   W .   K u mar,   W S N   b a s e d   smar t   c o n t r o l   a n d   r e m o t e   f i e l d   m o n i t o r i n g   o f   P a k i st a n i r r i g a t i o n   sy st e u si n g   S C A D A   a p p l i c a t i o n s ,   W i rel e ss  Pe rs o n a l   C o m m u n i c a t i o n s ,   v o l .   9 5 ,   n o .   2 ,   p p .   4 9 1 5 0 4 ,   Ju l .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 2 7 7 - 0 1 6 - 3 9 0 5 - 5.   [ 3 ]   P .   P l a c i d i ,   R .   M o r b i d e l l i ,   D .   F o r t u n a t i ,   N .   P a p i n i ,   F .   G o b b i ,   a n d   A .   S c o r z o n i ,   M o n i t o r i n g   s o i l   a n d   a mb i e n t   p a r a met e r s   i n   t h e   I o T   p r e c i si o n   a g r i c u l t u r e   sce n a r i o :   a n   o r i g i n a l   m o d e l i n g   a p p r o a c h   d e d i c a t e d   t o   l o w - c o s t   s o i l   w a t e r   c o n t e n t   se n so r s ,   S e n so rs ,   v o l .   2 1 ,   n o .   1 5 ,   p .   5 1 1 0 ,   Ju l .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 1 1 5 5 1 1 0 .   [ 4 ]   C .   K u mar   S a h u   a n d   P .   B e h e r a ,   A   l o w   c o s t   s mart   i r r i g a t i o n   c o n t r o l   sy st e m ,   i n   2 0 1 5   2 n d   I n t e rn a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   E l e c t r o n i c s   a n d   C o m m u n i c a t i o n   S y st e m s (I C E C S ) ,   F e b .   2 0 1 5 ,   p p .   1 1 4 6 1 1 5 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / EC S . 2 0 1 5 . 7 1 2 4 7 6 3 .   [ 5 ]   R .   K .   K o d a l i   a n d   B .   S .   S a r j e r a o ,   A   l o w   c o s t   smar t   i r r i g a t i o n   s y s t e m   u s i n g   M Q TT   p r o t o c o l ,   i n   2 0 1 7   I EE R e g i o n   1 0   S y m p o si u m   ( T EN S Y MP ) ,   J u l .   2 0 1 7 ,   p p .   1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TEN C O N S p r i n g . 2 0 1 7 . 8 0 7 0 0 9 5 .   [ 6 ]   H .   A g r a w a l ,   R .   D h a l l ,   K .   S .   S .   I y e r ,   a n d   V .   C h e t l a p a l l i ,   A n   i mp r o v e d   e n e r g y   e f f i c i e n t   sy s t e m   f o r   I o T   e n a b l e d   p r e c i si o n   a g r i c u l t u r e ,   J o u r n a l   o f   Am b i e n t   I n t e l l i g e n c e   a n d   H u m a n i ze d   C o m p u t i n g ,   v o l .   1 1 ,   n o .   6 ,   p p .   2 3 3 7 2 3 4 8 ,   Ju n .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 2 6 5 2 - 0 1 9 - 0 1 3 5 9 - 2.   [ 7 ]   C .   M .   B a l a c e a n u ,   I .   M a r c u ,   a n d   G .   S u c i u ,   Te l e met r y   s y st e f o r   smar t   a g r i c u l t u r e ,   i n   L e c t u re  N o t e i n   Bu s i n e ss  I n f o rm a t i o n   Pro c e ssi n g ,   v o l .   3 7 3   LN B I P ,   2 0 1 9 ,   p p .   5 7 3 5 8 4 .   [ 8 ]   N .   K a e w mar d   a n d   S .   S a i y o d ,   S e n s o r   d a t a   c o l l e c t i o n   a n d   i r r i g a t i o n   c o n t r o l   o n   v e g e t a b l e   c r o p   u s i n g   sm a r t   p h o n e   a n d   w i r e l e ss   se n s o r   n e t w o r k f o r   smar t   f a r m,   i n   2 0 1 4   I EE C o n f e re n c e   o n   W i re l e ss  S e n so rs   ( I C W i S E) ,   O c t .   2 0 1 4 ,   p p .   1 0 6 1 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C W I S E. 2 0 1 4 . 7 0 4 2 6 7 0 .   [ 9 ]   M .   V a l i p o u r   e t   a l . ,   A g r i c u l t u r a l   w a t e r   ma n a g e m e n t   i n   t h e   w o r l d   d u r i n g   p a st   h a l f   c e n t u r y ,   Ar c h i v e s   o f   Ag r o n o m y   a n d   S o i l   S c i e n c e ,   v o l .   6 1 ,   n o .   5 ,   p p .   6 5 7 6 7 8 ,   M a y   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 0 3 6 5 0 3 4 0 . 2 0 1 4 . 9 4 4 9 0 3 .   [ 1 0 ]   C .   C a mb r a ,   S .   S e n d r a ,   J .   Ll o r e t ,   a n d   L.   G a r c i a ,   A n   I o s e r v i c e - o r i e n t e d   sy st e f o r   a g r i c u l t u r e   m o n i t o r i n g ,   i n   2 0 1 7   I E EE   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   C o m m u n i c a t i o n s (I C C ) ,   M a y   2 0 1 7 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C C . 2 0 1 7 . 7 9 9 6 6 4 0 .   [ 1 1 ]   P .   R .   B h a t n a g a r   a n d   R .   C .   S r i v a s t a v a ,   G r a v i t y - f e d   d r i p   i r r i g a t i o n   s y st e f o r   h i l l y   t e r r a c e o f   t h e   n o r t h w e st   H i m a l a y a s,”   I rri g a t i o n   S c i e n c e ,   v o l .   2 1 ,   n o .   4 ,   p p .   1 5 1 1 5 7 ,   J a n .   2 0 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 2 7 1 - 002 - 0 0 5 8 - y.   [ 1 2 ]   M .   G o g o i ,   L .   I .   P .   R a y ,   S .   S w a mi ,   K .   K a n t ,   a n d   N .   K .   M e e n a ,   P e r f o r man c e   o f   p o t a t o   v a r i e t y   K u f r i   M e g h a   u n d e r   d i f f e r e n t   i r r i g a t i o n   s c h e d u l i n g   a n d   d a t e   o f   p l a n t i n g   a t   N o r t h   Ea st e r n   I n d i a n   mi d   h i l l s,   J o u r n a l   o f   En v i r o n m e n t a l   Bi o l o g y ,   v o l .   4 1 ,   n o .   6 ,   p p .   1 6 0 5 1 6 1 0 ,   N o v .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 2 2 4 3 8 / j e b / 4 1 / 6 / S I - 2 2 5 .   [ 1 3 ]   B .   S .   C h o w d h u r y   a n d   N .   R a g h u k i r a n ,   A u t o n o m o u s   sp r i n k l e r   s y st e w i t h   i n t e r n e t   o f   t h i n g s,”   I n t e r n a t i o n a l   J o u rn a l   o f   A p p l i e d   En g i n e e ri n g   Re s e a rc h ,   v o l .   1 2 ,   n o .   1 6 ,   p p .   5 4 3 0 5 4 3 2 ,   2 0 1 7 .   [ 1 4 ]   K .   M u r u g a n a n d a a n d   U .   C h a u h a n ,   S o i l   m o i s t u r e   se n so r   n o d e i n   I o T - b a se d   d r i p   i r r i g a t i o n   sy s t e f o r   w a t e r   c o n ser v a t i o n ,   i n   I n t e r n e t   o f   T h i n g s ,   2 0 2 1 ,   p p .   1 9 5 205.   [ 1 5 ]   B .   K h e l i f a ,   D .   A m e l ,   B .   A mel ,   C .   M o h a m e d ,   a n d   B .   T a r e k ,   S mar t   i r r i g a t i o n   u s i n g   i n t e r n e t   o f   t h i n g s,”   i n   2 0 1 5   F o u r t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   F u t u re  G e n e r a t i o n   C o m m u n i c a t i o n   T e c h n o l o g y   ( FG C T ) ,   J u l .   2 0 1 5 ,   p p .   1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / F G C T . 2 0 1 5 . 7 3 0 0 2 5 2 .   [ 1 6 ]   K .   Jy o s t sn a   V a n a j a ,   A .   S u r e sh ,   S .   S r i l a t h a ,   K .   V .   K u m a r ,   a n d   M .   B h a r a t h ,   I o T   b a se d   a g r i c u l t u r e   s y st e u s i n g   N o d e M C U ,   I n t e r n a t i o n a l   Re s e a r c h   J o u rn a l   o f   E n g i n e e ri n g   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   5 ,   n o .   3 ,   p p .   3 0 2 5 3 0 2 8 ,   2 0 1 8 .   [ 1 7 ]   A .   K .   P o d d e r   et   a l . ,   I o T   b a se d   sm a r t   a g r o t e c h   s y s t e m   f o r   v e r i f i c a t i o n   o f   U r b a n   f a r m i n g   p a r a me t e r s,   Mi c r o p r o c e ss o rs  a n d   Mi c r o s y st e m s ,   v o l .   8 2 ,   p .   1 0 4 0 2 5 ,   A p r .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . m i c p r o . 2 0 2 1 . 1 0 4 0 2 5 .   [ 1 8 ]   R .   N .   R a o   a n d   B .   S r i d h a r ,   I o T   b a se d   s mart   c r o p - f i e l d   m o n i t o r i n g   a n d   a u t o m a t i o n   i r r i g a t i o n   s y s t e m,   i n   2 0 1 8   2 n d   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   I n v e n t i v e   S y st e m a n d   C o n t r o l   ( I C I S C ) ,   J a n .   2 0 1 8 ,   p p .   4 7 8 4 8 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C I S C . 2 0 1 8 . 8 3 9 9 1 1 8 .   [ 1 9 ]   J.  P a r k   a n d   H .   Y o e ,   G r e e n h o u se   e n v i r o n m e n t   mo n i t o r i n g   a n d   c o n t r o l   sy st e u s i n g   C o A P ,   i n   T h e   1 4 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   Vi r t u a l   L e a r n i n g   I C VL 2 0 1 9 ,   M a y   2 0 1 5 ,   p p .   1 6 8 1 7 2 ,   d o i :   1 0 . 1 4 2 5 7 / a s t l . 2 0 1 5 . 9 5 . 3 2 .   [ 2 0 ]   K .   S o o d ,   S .   S i n g h ,   R .   S .   R a n a ,   A .   R a n a ,   V .   K a l i a ,   a n d   A .   K a u sh a l ,   A p p l i c a t i o n   o f   G I S   i n   p r e c i si o n   a g r i c u l t u r e ,   N a t i o n a l   S e m i n a o n   Pre c i s i o n   Fa rm i n g   t e c h n o l o g i e f o h i g h   H i m a l a y a s,”   p p .   4 5 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 3 1 4 0 / R G . 2 . 1 . 2 2 2 1 . 3 3 6 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.