I AE I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n ( I J RA)   Vo l.  1 0 ,   No .   1 Ma r ch   2021 p p .   1 ~ 9   I SS N:  2722 - 2586 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j r a . v 10 i 1 . pp 1 - 9     1       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r a . ia esco r e. co m   Portab le w ireless  node desig n f o r  sm a rt  ag ricultural  sy ste m   ba sed o In t er net   of   T hi ng s       Adna n Ra f i A l Ta hta w i 1 E rick   A nd i k a 2 ,   Wi lda n Nurf a uz a n H a rj a nto 3   1 De p a rt m e n o f   El e c tri c a l   En g in e e rin g ,   P o li tek n ik   Ne g e ri  Ba n d u n g ,   In d o n e sia   2, 3 De p a rt m e n o f   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   P o li tek n ik   S u k a b u m i,   In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   1 1 ,   2 0 2 0   R ev i s ed   Oct   2 0 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   Feb   9 ,   2 0 2 1       T h is  p a p e p re se n ts  a   p a ir  o f   p o rt a b le  w irele s n o d e f o a   sm a rt  a g ricu lt u ra s y ste m   to   c o n tro a n d   m o n it o t h e   a g ricu lt u ra p a ra m e ters   b a s e d   o n   In t e rn e t   of   T h in g (Io T ).   T h is  s y ste m   u ti li z e lo w - c o st  w irele ss   c o m m u n ica ti o n   th ro u g h   a n   n RF 2 4 L 0 1   m o d u le  b e twe e n   th e   se n so n o d e   a n d   th e   c o n tr o ll e r   n o d e .   T h e   se n so n o d e   is  p lac e d   o n   th e   a g ricu lt u ra a re a   w it h   a   L i - Io n   b a tt e ry   a a   p o w e r   su p p ly ,   w h il e   th e   c o n tr o ll e n o d e   is  p la c e d   a th e   c o n tro a n d   m o n it o rin g   sta ti o n .   On   th e   se n so n o d e ,   th e re   is  a   Y L - 6 9   so il   m o istu re   se n so a n d   DS 1 8 B2 0   tem p e ra tu re   se n so r,   w h il e   in   th e   c o n tro l ler  n o d e   th e re   is  a   re la y   th a c a n   se w a terin g   o n /o ff   c o n d it io n .   In   th e   c o n tro ll e n o d e ,   th e re   is  a lso   a n   ES P 8 2 6 6   W iF m o d u le  th a se rv e s   to   se n d   d a ta  to   th e   in t e rn e c lo u d   f o u se m o n it o ri n g .   Bo t h   h a rd w a re   n o d e s are   b u il in   sm a ll   a n d   p o rtab le siz e .   T h e   e x p e ri m e n tal  re su lt   sh o w s th a th e   se n so n o d e   c a n   tran sm it   so il   m o istu re   a n d   tem p e ra tu re   d a ta  v ia  RF   w ir e les c o m m u n ica ti o n   t o   th e   c o n tr o ll e n o d e .   W a terin g   is   d o n e   a u to m a ti c a ll y   b a se d   o n   th e   c o n d it i o n   o f   se n so v a lu e s.  In   a d d it i o n ,   t h is  sy ste m   c a n   a lso   b e   m o n it o re d   th r o u g h   a   w e b site  in t e rfa c e ,   so   th e   u se rs  c a n   e a sil y   f in d   o u th e   c o n d i ti o n   o f   th e ir  p lan t   a lo n g   a th e re   is   in tern e a c c e ss .   K ey w o r d s :   Ag r icu ltu r al   C o n tr o ller   I n ter n et - of - t h i n g s   No d e   Sen s o r   T h is  is  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 :   A d n an   R af A l T ah ta w i   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g   P o litek n i k   Neg er i B an d u n g   J l.  Geg er k alo n g   Hilir,   Ds.  C i war u g B an d u n g ,   W est J av 4 3 1 3 2 ,   I n d o n esia   E m ail: a d n a n . r af @ p o lb an . ac . i d       1.   I NT RO D UCT I O N   Glo b al  w ar m i n g   th at  i s   cu r r e n tl y   h ap p en i n g   h as  a n   i m p ac t   o n   th u n ce r tain t y   o f   cli m at ch an g es.   T em p er atu r e,   h u m id it y ,   s o il  m o is tu r e,   an d   s u n li g h in te n s i t y   ar s o m p ar a m eter s   t h at  also   af f ec th ch a n g es I n   ag r ic u lt u r e,   th c h a n g i n   e n v ir o n m e n tal  p ar a m eter s   is   o n o f   th i m p o r tan f ac to r s   t h at  m u s t b co n s id er ed   b y   th e   f ar m er s   to   m a in tai n   p r o d u ctiv it y .   C u r r en co n d itio n s   in   th f ield ,   t h f ar m er s   h av li m ited   ac ce s s   to   co n tr o an d   m o n ito r   t h ese   p ar a m eter s .   O n s o lu t io n   t h at  ca n   b d o n i s   b y   d e s ig n i n g   s y s te m   t h at   is   a b le  to   p r o v id in f o r m atio n   ab o u t   ag r icu lt u r al  p ar a m eter s   b y   u tili zin g   th e   co n ce p o f   in te r n et   of   th in g s   ( I o T )   an d   w ir ele s s   s e n s o r   tec h n o lo g ies.   I o T   is   th co n ce p o f   u s in g   in ter n et  tec h n o lo g y   f o r   ce r tain   n ee d s   t h at  ca n   f ac ilit ate   h u m a n   w o r k .   I o T   c o m e s   alo n g   w it h   th e   d ev elo p m en o f   o th er   co m p u ter   tech n o lo g ies.  I o T   ca n   b e   in te g r ated   w i th   s ev er al  tec h n o lo g ies  w h ic h   i n   th f u tu r w il b w id el y   u s ed   s u c h   as  w ir ele s s   s en s o r   tech n o lo g y   [ 1 ] .     T h u s o f   t h I o T   co n ce p i n   ag r ic u lt u r ca n   b d o n to   f ac ilit a te  a g r ic u lt u r al  m a n a g e m en [ 2 - 4 ] .   T h I o T   s y s te m   ca n   b u s ed   f o r   m o n ito r in g   a g r ic u ltu r al   p ar a m eter s   in   a g r ic u lt u r al  ar ea s .   I n   r elati v el y   lar g e   ar ea ,   I o T   ca n   also   b in teg r ated   w it h   th w ir ele s s   s e n s o r   n et w o r k   ( W SN)   co n ce p t.  W SN   tech n o lo g y   i s   also   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2 7 2 2 - 2586   I A E I n J   R ob  A u to m Vo l .   1 0 ,   No .   1 Ma r ch   2021   :   1     9   2   w id el y   u s ed   in   v ar io u s   w a y s   s u c h   a s   m o n i to r in g   aq u ac u lt u r [ 5 ] ,   m o n ito r in g   lan d s lid [ 6 ] ,   an d   f o r est   f ir d etec tio n   s y s te m s   [ 7 ] .   I n   a g r icu lt u r e,   th e   co n ce p o f   W SN  ca n   b ap p lied   as   m o n ito r in g   s y s te m   f o ag r icu l tu r al  p ar a m eter s   [ 8 ,   9 ] ,   au to m atic  ir r ig a tio n   co n tr o l   s y s te m s   [ 1 0 ] ,   an d   in telli g e n ir r ig atio n   co n tr o sy s te m s   [ 1 1 ,   1 2 ] .   Fu r th er m o r e ,   th I o T   an d   W SN  co n ce p ts   ar v er y   s u itab le  to   b im p le m e n ted   in   ag r ic u lt u r b o th   as a   co n tr o l s y s te m   a n d   m o n ito r i n g   s y s te m .   T h p u r p o s o f   th is   r esear ch   i s   to   d esig n   an d   d ev elo p   p air   o f   p o r tab le  w ir eles s   n o d es  f o r   s m ar t   ag r icu l tu r al  s y s te m   b ased   o n   I o T .   Sen s o r   n o d in clu d es  s o i m o is t u r s en s o r   YL - 6 9   an d   te m p er atu r s e n s o r   DS1 8 B 2 0 .   T h s en s o r   n o d is   d esig n ed   to   b p lace d   in   th e   a g r icu l tu r al  ar ea   th at   h a s   li m ite d   ac ce s s   to   i n ter n et   co m m u n icatio n   a n d   p o w er   s u p p l y .   T h is   d ev ice  g iv e s   in f o r m at io n   ab o u t h ag r ic u lt u r al  p ar am eter   to   th e   co n tr o ller   n o d th r o u g h   lo w - c o s r ad io   f r eq u e n c y   ( R F)  co m m u n icat io n .   T h is   R F   m o d u le  n a m ed   n R F2 4 L 0 1   is   u s ed   d u to   s e v er al  r ea s o n s ,   s u ch   a s   lo w - co s co m p o n e n t,  l o w   m e m o r y   u s ag e,   a n d   lo w   p o w er   co n s u m p tio n   [ 1 3 ] .   B asically ,   th e   o th er   w ir e less   m o d u le s   in   ag r ic u lt u r ap p licatio n   ca n   al s o   b u s ed   s u c h   a s   B lu e to o th   [ 1 4 ]   an d   Z i g b ee   m o d u le  [ 1 5 ] ,   b u B lu eto o th   h a s   r elati v el y   s h o r r an g co m m u n icatio n   a n d   Z i g b ee   is   r elati v el y   ex p en s iv e.   T h u s ,   in   th i s   s t u d y ,   w u s an   R m o d u le  as  lo w - co s t   w ir eles s   m o d u le  co m m u n ic atio n .   T h e   i n ter n e n et w o r k   is   ap p lied   to   th co n tr o ller   n o d th at  is   in   s af p lace ,   h av in ter n et  ac ce s s ,   an d   af f o r d ab le  p o w er   s u p p l y .   W u s w i f i   m o d u le  E SP 8 2 6 6   to   tr an s m it  t h s e n s o r   d ata  to   th in ter n et  s er v er .   W iFi   m o d u le   is   u s ed   d u to   p o r tab ilit y   ch ar ac ter is tic.   T h u s o f   in ter n et  n et w o r k   d ir ec tl y   o n   t h s e n s o r   n o d ca n   ac tu all y   b d o n u s in g   GSM  n et w o r k s   a s   p r ese n ted   i n   [ 1 6 ] .   Ho w e v er ,   t h GS n et w o r k   s o m eti m es   u n s tab le   i n   s en d i n g   d ata  a n d   is   m o r co m p lica ted   in   t h i n s ta llatio n   p r o ce s s .   F u r th er m o r e,   b y   u s i n g   th is   p r o p o s ed   co n ce p t,  it  w ill  b ea s ier   in   th in s tallat io n   p r o ce s s ,   lo w - co s h ar d w ar s y s te m ,   an d   h av in g   f lex ib i lit y   i n   h ar d w ar p lace m e n t.  T h co n t r ib u tio n   o f   t h is   p ap er   is   to   d es ig n   p air   o f   p o r tab le  n o d es  with   s i m p le   co n tr o alg o r ith m   t h at  ar s m a ll in   s iz an d   ca n   b d u p licated   as n ee d ed   f o r   m o n i to r in g   lar g ag r ic u lt u r al  ar ea s .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T h is   r esear ch   i s   co n d u cted   u s i n g   t h h ar d w ar an d   s o f t w ar ex p er i m e n t al   m eth o d .   Har d w a r s y s te m   is   b u ilt  to   d eter m i n t h p er f o r m a n ce   o f   t h co n ce p b ein g   d esig n ed .   T h s tag e s   ca r r ied   o u in   t h is   s ec tio n   in cl u d o v er all  s y s te m   ar ch ite ctu r e ,   h ar d w ar d esi g n ,   co n tr o l   d esig n ,   an d   m o n ito r in g   d esi g n .     2 . 1 .     Sy s t em   a rc hite ct ure   T h d esig n ed   s y s te m   ar ch i tect u r is   d e p icted   in   Fig u r 1 .   T h s en s o r   n o d e   is   b u ilt  u s i n g   YL - 6 9   s o il  m o is t u r s en s o r ,   DS1 8 B 2 0   te m p er atu r s en s o r ,   A r d u i n o   n a n o   m icr o co n tr o ller ,   an d   n R F2 4 L 0 1   r ad io   f r eq u en c y   m o d u le.   T h is   s e n s o r   n o d is   p lace d   in   t h a g r icu l tu r al  ar ea   u s i n g   lit h iu m - io n i u m   ( L i - I o n )   a s   its   p o w er   s u p p l y .   I n   t h co n tr o ller   n o d e,   t h A r d u in o   m e g b o ar d   is   u s ed   as   t h m ai n   co n tr o ller .   T h is   m icr o co n tr o ller   b o ar d   is   als o   u s ed   as   d ata  tr a n s m itter   to   th e   i n ter n e s er v er .   C o n tr o ller   n o d w ill   r ec eiv e   d ata  f r o m   th e   s e n s o r   n o d an d   p r o v id co n tr o s ig n al   to   t h r ela y   to   d o   t h w ater in g .   C o n tr o ller   n o d i s   al s o   eq u ip p ed   w it h   a n   E SP 8 2 6 6   w i f m o d u le  to   s en d   s en s o r   d ata,   b att er y   d ata,   an d   r ela y   s ta tu s   d ata  to   th i n ter n e s er v er .   Se n s o r   n o d e   ca n   b p l ac ed   s ep ar atel y   w it h   t h co n tr o ller   n o d u p   to   ab o u 1   k m   d i s tan ce   ac co r d in g   to   n R F2 4 L 0 1   s p ec if icatio n .           Fig u r 1 S y s te m   ar ch itect u r e     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2722 - 2586       P o r ta b le  w ir eles s   n o d d esig n   fo r   s ma r t a g r icu ltu r a l sys tem  b a s ed   …  ( A d n a n   R a fi A l Ta h t a w i )   3   2. 2 .     H a rdwa re   d esig n   T h h ar d w ar b lo ck   d iag r a m   d esig n   o f   th s e n s o r   n o d e   an d   th co n tr o ller   n o d ca n   b s ee n   in   Fi g u r 2 .   YL - 6 9   s o il  m o i s t u r s e n s o r   h as   an alo g   o u tp u 0 - 4 . 4   VDC  an d   th e n   co n v er ted   to   p e r ce n tag e.   D S1 8 B 2 0   te m p er atu r s e n s o r   also   h as  an alo g   o u tp u an d   ab le  to   m ea s u r te m p er at u r ab o u - 5 5 ℃    1 2 5 .   T h ese   s en s o r s   ar e   u s ed   b ased   o n   b etter   s p ec if icatio n s   co m p ar ed   to   o th er   s i m ilar   s e n s o r s .   A r d u i n o   Nan o   is   u s ed   as  a   s en s o r   s ig n al  p r o ce s s o r   b ec au s o f   its   s m all  s ize   a n d   h a v i n g   m a n y   an a lo g   p in s   f o r   s e n s o r   in p u t .   T h is   b o ar d   u s e s   a n   A T m e g 3 2 8   m icr o c o n tr o ller   w it h   1 6   MH c lo ck   s p ee d .   A   2 . 4   GHz   n R F2 4 L 0 1   co m m u n icatio n   m o d u le  is   i n s talled   w h ich   i s   task ed   to   s en d   s en s o r   d ata  to   th co n tr o ller   n o d w ir eless l y .   Sen s o r   n o d s y s te m   is   s u p p lied   u s i n g   p ac k et  o f   Li - I o n   b atter y   w ith   v o lta g o f   1 1 . 1   V.   T h is   b atter y   is   u s ed   b ec au s it  h as  lar g e   en er g y   a n d   p o w er   s o   th at  th lif eti m o f   th s y s te m   n o d all o w s   it  to   last   lo n g .   T h en ,   v o ltag s en s o r   is   u s ed   to   m o n ito r   th b atter y   s tat u s   o f   th s en s o r   n o d e.             Fig u r 2 Har d w ar b lo ck   d iag r a m   o f   s e n s o r   n o d ( lef t an d   c o n tr o ller   n o d ( r ig h t )       I n   th e   co n tr o ller   n o d e,   A r d u i n o   m eg a   is   u s ed   as a   co n tr o ller   f o r   r ec eiv i n g   s e n s o r   d ata,   co n t r o llin g   th e   r ela y ,   an d   s en d i n g   d ata  p ar a m eter s   to   th e   in ter n et  s er v er .   A r d u in o   m e g a   u s es  A T m e g a   2 5 6 0   m icr o co n tr o ller   w it h   1 6   MH clo c k   s p ee d T h is   b o ar d   h as  5 4   d ig i tal   p in s   an d   u s in g   S R A 8   Kb On   t h co n tr o ller   n o d e,   th er is   also   t h n R F2 4 L 0 1   m o d u le  as  r ec ei v er   an d   E SP 8 2 6 6   w if i   m o d u le .   T h co n tr o ll er   n o d is   s u p p lied   b y   1 2 p o w er   s u p p l y   a n d   p l ac ed   in   th co n tr o an d   m o n i to r in g   s tat io n   w h ic h   is   co n n e cted   to   th in ter n et   n et w o r k I n   th i s   n o d e,   th er also   in s talled   r ela y   as  an   ac t u a to r   to   co n tr o th w ater in g   p r o ce s s   v ia  DC   p u m p   au to m at icall y   b ased   o n   s e n s o r   d ata  co n d itio n s .   T h DC   p u m p   i s   p lace d   in   t h co n tr o l l er   n o d b ec au s it   r eq u ir es  p o w er   f r o m   t h 1 2   p o w er   s u p p l y .   I f   t h D C   p u m p   i s   i n s talled   at  t h s en s o r   n o d e,   it  n ee d s   to   b e   m ad f o r   p o w er   s u p p l y   i n s tal latio n   i n   t h ag r ic u lt u r al  ar ea .   T h is   is   n o e f f ec t iv el y   d o n b ec au s t h s e n s o r   n o d es  a r d esig n ed   to   b p o r tab le  w it h   p o w er   s u p p l y   f r o m   th b atter y .   I n   ad d itio n ,   i f   th DC   p u m p   is   s u p p lied   w it h   p o w er   f r o m   t h b atter y ,   it  w ill  ca u s w as te  o f   p o w er   at  th s e n s o r   n o d d u to   th lar g e   d em a n d   f o r   p u m p   p o w er .   T h L C d is p la y   i s   also   u s ed   to   d is p la y   p ar a m eter   v a lu e s   in   t h i s   s y s te m .   E lectr icall y ,   w d esi g n   t h e   h ar d w ar s y s te m   as  s m al l   as  p o s s ib le  to   ac h ie v s e v er al  n o d s p ec if icatio n s   s u ch   as   lig h t weig h t,  p o r tab le,   f le x ib le,   a n d   lo w - co s t.  Sen s o r   an d   co n tr o ller   n o d es  ar t h e n   ass e m b led   in   s m al p r o to ty p in g   u s i n g   p r o j ec b o ar d   as  p r eli m i n ar y   d esi g n   b ef o r co n s tr u cted   i n   i n te g r ated   h ar d w ar as  p r ese n ted   in   t h p r ev io u s   s t u d y   [ 1 7 ] .   I n   th is   s tu d y ,   w h a v to   in teg r ate  t h h ar d w ar s y s te m   u s i n g   r ap id   p r o to ty p in g   m et h o d .   A ll  o f   t h elec tr ical  co m p o n en ts   ar i n te g r ated   u s in g   s o ld er in g   s y s te m   to   g u ar a n tee  t h s tab ilit y   o f   w ir i n g   s y s te m .   T h elec tr ical   cir c u it  o f   s e n s o r   an d   co n tr o ller   n o d es  b ased   o n   t h h ar d w ar b lo ck   d iag r a m   is   d e p icted   in   Fig u r e s   3   an d   4   r esp ec tiv el y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2 7 2 2 - 2586   I A E I n J   R ob  A u to m Vo l .   1 0 ,   No .   1 Ma r ch   2021   :   1     9   4       Fig u r 3 E lectr ical  s ch e m atic  o f   th s e n s o r   n o d e           Fig u r 4 E lectr ical  s ch e m atic  o f   co n tr o ller   n o d e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2722 - 2586       P o r ta b le  w ir eles s   n o d d esig n   fo r   s ma r t a g r icu ltu r a l sys tem  b a s ed   …  ( A d n a n   R a fi A l Ta h t a w i )   5   2. 3 .     Co ntr o l sy s t e m   de s ig n   T h co n tr o alg o r ith m   is   d e s i g n ed   s o   t h at  t h w ater i n g   p r o ce s s   ca n   w o r k   a u to m at icall y .   T h b lo ck   d iag r a m   o f   t h co n tr o s y s te m   i s   d ep icted   in   Fi g u r 5 .   C o n tr o s y s te m   is   d esi g n ed   u s i n g   co n v e n tio n al   r ela y   o n /o f f   co n tr o ller   b ased   o n   th v alu e s   o f   s o il  m o is tu r e   a n d   te m p er at u r e .   L o g ical l y ,   w h e n   t h s o il  m o i s t u r e   an d   te m p er atu r e   ex ce ed   ce r tai n   li m it,  t h m icr o co n tr o ller   w ill  s en d   lo g ic  s i g n al  to   th r ela y   w h ic h   is   co n n ec ted   to   th p u m p   in   ce r tai n   d u r ati o n .   T h p u m p   w ill  n o w o r k   wh en   t h s en s o r   v al u es d o   n o t e x ce ed   th s p ec if ied   li m it.  Mo r clea r l y ,   th i s   au to m atic  co n tr o alg o r ith m   ca n   b s e en   in   T ab le  1 .   B ased   o n   th alg o r ith m ,   it  ca n   b s ee n   t h at  th p u m p   w ill  b o n   f o r   ce r tain   d u r atio n   w h e n   co n d itio n s   A ,   D,   E ,   G,   an d   H.   I n   co n tr ast,  th p u m p   w il b o f f   w h e n   f u l f illed   co n d itio n s   B ,   C ,   F,  an d   I .   T h is   co n tr o alg o r it h m   is   ce r tain l y   ca n   b m o d i f ied   ag a in   as  n ee d ed   ac co r d in g   to   t h ac tu al  co n d itio n T h v alu e s   i n   ea ch   co n d itio n   ca n   also   b m o d if ied   ac co r d in g   to   th cu r r en t e n v ir o n m e n tal  p ar a m eter .           Fig u r 5 C o n tr o l s y s te m   d esi g n       T ab le   1 T h co n tr o ller   alg o r ith m   C o n d i t i o n s   T e mp e r a t u r e   S o i l   M o i st u r e   P u mp   S t a t e   A   <   2 5   <   3 0 %   ON   B   <   2 5   3 0   y     5 0 %   O F F   C   <   2 5   >   5 0 %   O F F   D   2 5     x     3 0   <   3 0 %   ON   E   2 5     x     3 0   3 0   y     5 0 %   ON   F   2 5     x     3 0   >   5 0 %   O F F   G   >   3 0   <   3 0 %   ON   H   >   3 0   3 0   y     5 0 %   ON   I   >   3 0   >   5 0 %   O F F       2 . 4 .     M o nito ring   des ig n   W u s e   I o T   co n ce p as  t h m et h o d o lo g y   o f   m o n ito r in g   s y s te m .   I n   t h e   co n tr o ller   n o d e,   th er is   a   W iFi   m o d u le  t h at  w ill  b co n n ec ted   to   an   i n ter n et  n et w o r k   in   t h s ta tio n   r o o m .   T h is   m o n ito r in g   s y s te m   i s   d esig n ed   as  u s er   i n ter f ac e.   W ith   th i s   s y s te m ,   th p ar a m eter s   ca n   b o b s er v ed   b y   t h u s er   v ia  w eb s ite   in ter f ac e.   T h f lo w c h ar t o f   m o n ito r in g   s y s te m   i s   d ep icted   in   Fig u r 6 .             Fig u r 6 Flo w c h ar t o f   m o n ito r in g   s y s te m   in   t h s e n s o r   n o d e   ( lef t )   an d   th co n tr o ller   n o d ( r ig h t )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2 7 2 2 - 2586   I A E I n J   R ob  A u to m Vo l .   1 0 ,   No .   1 Ma r ch   2021   :   1     9   6   T h d esig n ed   s y s te m   m o n i to r in g   allo w s   th e   u s er   to   m an a g s en s o r   d ata.   T h u s er   ca n   m an a g th e   d ata  af ter   th e y   ar lo g in   to   t h e   w eb s ite  i n ter f ac e.   T h f ac ilit i es  th at  ca n   b u s ed   ar ex p o r an d   d elete   th d ata.   W ith   t h is   f ea t u r e,   u s er s   h a v th ad v a n ta g es   t o   ac ce s s   th e   d ata  w i th o u li m ita tio n   a s   t h o s o f f er ed   b y   s o m e   th ir d   p ar ty   I o T   p latf o r m s .         3.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   3 . 1 .     H a rdwa re   i m ple m ent a t io n   I n   t h is   s tep ,   h ar d w ar e   i m p le m en tatio n   is   co n d u cted   i n   ac co r d an ce   w it h   t h e   d esig n   th a h as   d escr ib ed   p r ev io u s l y .   B o th   s e n s o r   an d   c o n tr o ller   n o d es  ar b u ilt  in   s m all  s ize  d u e   to   s e v er al  n o d cr iter ia  m e n tio n ed   i n   th p r ev io u s   s ec tio n .   T h r esu lt  o f   i m p le m en tatio n   s h o w s   th at  t h n o d s y s te m   is   co n s tr u cted   as  w el as  ex p ec ted .   Mo r d etails  ab o u t h n o d h ar d w ar p ar a m e ter   c an   b s ee n   i n   T ab le  2 ,   w h ile  t h p ictu r o f   n o d e   h ar d w ar ca n   b s ee n   i n   Fi g u r 7 .       T ab le   2 Har d w ar i m p le m e n t atio n   r esu l ts   N o d e   D i me n si o n   ( c m)   W e i g h t   ( g )   S e n so r   9 . 2   x   6 . 8   x   8 . 7   3 2 0   C o n t r o l l e r   1 0 . 8   x   6 . 4   x   8 . 6   2 6 0             Fig u r 7 T h n o d h ar d w ar e:  s en s o r   n o d ( lef t) ,   co n tr o ller   n o d ( r ig h t)       3 . 2 .     Sens o s y s t e m   t esting   Sen s o r   test in g   is   p er f o r m ed   to   s ee   th lin ea r itie s   o f   YL - 6 9   s o il  m o is t u r s e n s o r ,   DS1 8 B 2 0   te m p er atu r s e n s o r ,   an d   b atter y   v o ltag s e n s o r .   T h test   is   d o n b y   g i v i n g   s o m in p u v al u es  an d   th e n   o b s er v in g   t h o u tp u v a lu e T h test   r esu lts   f o r   Y L - 6 9   s e n s o r ,   DS1 8 B 2 0   s en s o r ,   an d   v o lt ag s e n s o r   ca n   b e   s ee n   in   Fi g u r e   8 .   B ased   o n   t h test i n g   r es u lts ,   it  w a s   f o u n d   th at  t h th r ee   s en s o r s   w er ab le  to   p r o d u ce   lin ea r   o u tp u ac co r d in g   to   t h eir   i n p u t.  A lt h o u g h   t h er e   is   n o tes ted   f o r   it s   ac c u r ac y ,   t h t h r ee   s e n s o r s   ar f ea s ib le   to   u s f r o m   t h lin ea r it y   s id e .           Fig u r 8 L in ea r i ties   o f   s en s o r   s y s te m : Y L - 6 9   ( to p ) ,   DS1 8 B 2 0   ( m id d le) ,   an d   v o lta g s e n s o r   ( b o tto m )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2722 - 2586       P o r ta b le  w ir eles s   n o d d esig n   fo r   s ma r t a g r icu ltu r a l sys tem  b a s ed   …  ( A d n a n   R a fi A l Ta h t a w i )   7   3 . 3 .     Co ntr o l a nd   m o nito ring   t esting   Af ter   s en s o r   s y s te m   test i n g   i s   d o n e,   t h e n   w test   th e   s y s t e m   i n   ter m   o f   co n tr o an d   m o n ito r i n g   s y s te m   v ia  w eb s ite   in ter f ac e.   T h test   is   co n d u cted   to   k n o w   th p er f o r m a n ce   o f   d ata  tr an s m i s s io n s   f r o m   t h e   s en s o r   n o d e,   co n tr o ller   n o d e,   u n til  w eb s ite  i n ter f ac e.   S y s t e m   te s ti n g   is   p er f o r m ed   to   R co m m u n icatio n   b et w ee n   s en s o r   n o d an d   co n tr o ller   n o d e,   d ata  tr an s m i s s io n   v ia  W iFi   m o d u le,   an d   w eb s ite   in ter f ac i n g .   B ased   o n   th te s ti n g   r es u lt,  R m o d u le  n R F2 4 L 0 1 ca n   w o r k   w e ll  in   tr a n s m itt in g   s e n s o r   d at w ir ele s s l y   u p   to   d is tan ce   o f   ± 1   K m .   T h W iFi   m o d u le  E SP 8 2 6 6   also   s h o w s   t h g o o d   test i n g   r es u lt a n d   ab le  to   b co n n ec ted   to   th in ter n et  n et w o r k .   T h r esu lt  o f   w eb s ite  in ter f ac i n g   is   d ep icted   in   Fig u r 9 .   B ased   o n   t h at  r esu lt,  it  ca n   b e   s h o w n   t h at  s en s o r   d ata  an d   r ela y   s ta te  ar d is p la y ed   in   th w eb s ite  i n ter f ac e.   C o n tr o s y s te m   is   w o r k   ac co r d in g   to   th d esi g n ed   alg o r ith m .   T h is   is   p r o v e n   b y   t h r ela y   s tate  w h ich   h as  th e   v alu 1   w h en   th e   te m p er atu r is   r is i n g   an d   th e   s o il  m o i s t u r d ec r ea s es.  T h ese  p ar am eter   ch a n g es  ar m ad u s in g   ar tif ic ial   s ce n ar io s   to   ac h ie v th p ar am eter   co n d itio n s   in   t h co n tr o ller   alg o r ith m .   Fig u r 1 0   s h o w s   t h d is p la y   i f   th e   u s er   h as  lo g g ed   in   to   th w eb s ite  in ter f ac e.   I ca n   b s ee n   th at  th u s er   is   ab le  to   m an a g e   th p ar am eter   d ata.   B esid es  th at,   t h u s er   al s o   ab le  to   ex p o r t d ata  to   Ms.  E x ce l f o r m at  f o r   f u r t h er   d ata  an al y s is .           Fig u r 9 C o n tr o l a n d   m o n ito r in g   te s ti n g   r esu l ts       3 . 4 .     Dis cus s io n   T h is   r esear ch   d ev elo p s   p o r tab le  h ar d w ar f o r   m ea s u r e m en o f   ag r ic u lt u r al  e n v i r o n m e n ta l   p ar am eter s .   T h s y s te m   th a t   is   d es ig n ed   co n s is ts   o f   s en s o r   n o d es  a n d   ac t u ato r   n o d e s   w h ich   ar p lace d   s ep ar atel y   a n d   ca n   co m m u n ic ate  w ir eless l y   b ec a u s o f   th co n s id er atio n   o f   th ar ea   a n d   ac ce s s   to   elec tr icit y   in   t h a g r icu lt u r al  e n v ir o n m e n t.  T h d ev elo p m e n o f   th i s   s y s te m   is   s till   v er y   p o s s ib le,   esp ec iall y   i n   s m ar f ar m i n g   s y s te m s   b ased   o n   w ir ele s s   s en s o r s   an d   I o T   [ 1 8 ] ,   as  w ell  a s   u r b an   f ar m i n g   s y s te m s   s u ch   a s   h y d r o p o n ics  [ 1 9 ] .   I n   ad d itio n ,   it  ca n   also   b d ev elo p ed   co n t r o alg o r ith m s   s u ch   a s   f u zz y   l o g ic  f o r   co n tr o l lin g   en v ir o n m e n tal  p ar a m e ter s   b as ed   o n   w ir eles s   s e n s o r s   [ 2 0 ] .   Ho w e v er ,   th ese  s y s te m s   n ee d   to   b s u p p o r ted   b y   th r eliab ilit y   a n d   p o r tab ilit y   o f   th h ar d w ar as d es ig n ed   in   t h is   s tu d y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2 7 2 2 - 2586   I A E I n J   R ob  A u to m Vo l .   1 0 ,   No .   1 Ma r ch   2021   :   1     9   8       Fig u r 10 User   in ter f ac d is p l a y       4.   CO NCLU SI O N   A   p air   o f   p o r tab le  n o d es  f o r   th s m ar a g r icu l tu r al  s y s te m   b a s ed   o n   I o T   h av b ee n   s u cc es s f u ll y   d esig n ed   an d   i m p le m en ted   in   th i s   s t u d y .   L o w - co s t   R w i r eless   m o d u le  i s   u s ed   to   cr e ate  co m m u n icatio n   b et w ee n   th s e n s o r   n o d an d   th co n tr o ller   n o d e.   I o T   co n ce p is   also   im p le m e n ted   u s i n g   W iFi   m o d u le  o n   th co n tr o ller   n o d s o   th at  u s er s   ca n   ac ce s s   s en s o r   d ata  v ia  th i n ter n et  n e t w o r k .   B ase d   o n   th r es u lt s   o f   test i n g ,   it  ca n   b co n clu d ed   th at  th n o d es  t h at  ar b u ilt  h av s m all  s ize  an d   r elati v el y   lig h t w ei g h t.   E ac h   h ar d w ar s u b s y s te m   co n s i s ti n g   o f   s e n s o r s ,   co n tr o ller s ,   a ctu ato r s   a n d   co m m u n icatio n   m o d u le s   ca n   w o r k   p r o p er ly   an d   as  e x p ec ted .   T h is   s y s te m   ca n   also   b i n teg r ate d   w it h   t h w eb s ite  in ter f ac a n d   is   ab le  to   d is p la y   m ea s u r e m e n d ata.   Fu r t h er   r esear ch   th a t   ca n   b d o n is   to   r ed u ce   th s ize  o f   t h h ar d w a r an d   d ev elo p   an   An d r o id - b ased   co n tr o an d   m o n ito r i n g   ap p licatio n .   T h is   r esear ch   is   also   li m ited   to   d esig n in g   p air   o f   w ir ele s s   n o d es.  T h d ev elo p m en o f   th i s   r esear ch   ca n   b d o n b y   in cr ea s i n g   t h n u m b er   o f   s en s o r   n o d es  f o r   m o n ito r i n g   lar g ar ea   b y   ap p l y i n g   d ata  r etr iev al  al g o r ith m s .       RE F E R E NC E S   [1 ]   J.  G u b b i,   R.   B u y y a ,   S .   M a r u sic ,   M .   P a lan isw a m i,   In tern e o f   T h in g (Io T ):  A   v isio n a rc h it e c tu ra l   e lem e n ts,   a n d   f u tu re   d irec ti o n s ,   Fu t u re   Ge n e ra ti o n   Co mp u ter   S y ste m ,   v o l.   2 9   n o .   7 ,   p p .   1 6 4 5 - 1 6 6 0 ,   2 0 1 2 .   [2 ]   M .   A .   Ak k a ş an d   R.   S o k u ll u ,   A n   Io T - b a se d   g re e n h o u se   m o n it o r in g   s y ste m   w it h   M ica z   m o tes ,   Pro c e d ia   c o mp u ter   sc ien c e ,   v o l.   1 1 3 ,   p p .   6 0 3 - 6 0 8 ,   2 0 1 7 .   [3 ]   R.   S h a h z a d i,   M .   T a u sif ,   J.  F e rz u n d ,   M .   A .   S u ry a n i,   In tern e o f   th in g b a se d   e x p e rt  s y ste m   f o s m a rt  a g ricu lt u re ,   In ter n a t io n a J o u rn a o A d v a n c e d   Co m p u ter   S c ie n c e   a n d   A p p li c a t io n s ( IJ ACS ) ,   v o l .   7 ,   n o .   9 ,   p p .   3 4 1 - 3 5 0 ,   2 0 1 6 .   [4 ]   J.  Nu v u la,  S .   A d iraju ,   S .   M u b i n ,   S .   Ba n o ,   V .   R .   V a li se tt y ,   En v iro n m e n tal  sm a rt  a g ricu lt u re   m o n i to rin g   sy ste m   u sin g   in tern e o f   th i n g s ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o Pu re   a n d   A p p l ied   M a th e ma ti c s ,   v o l.   1 1 5 ,   n o .   6 ,   p p .   3 1 3 - 3 2 0 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   K.  G .   S u tar,  R.   T .   P a ti l,   W irele ss   se n so n e t w o rk   s y ste m   to   m o n it o th e   f ish   fa r m ,   In ter n a ti o n a J o u rn a o f   En g i n e e rin g   Re se a rc h   a n d   Ap p li c a ti o n s ,   v o l .   3 ,   n o .   5 ,   p p .   1 9 4 - 1 9 7 ,   Oc t   2 0 1 3 .     [6 ]   M .   V.  Ra m e sh ,   De sig n ,   d e v e lo p m e n t,   a n d   d e p lo y m e n o f   a   w ir e l e ss   se n so n e tw o rk   f o d e tec ti o n   o f   lan d slid e s,”   Ad   Ho c   Ne tw o rk s ,   v o l.   1 3 ,   p p .   2 - 1 8 ,   2 0 1 4 .     [7 ]   A .   H e ru to m o ,   M .   A b d u ro h m a n ,   N.  A .   S u wa stik a ,   S .   P ra b o w o   a n d   C.   W .   W ij iu to m o ,   F o re st  f ire  d e tec ti o n   sy ste m   re li a b il it y   tes u sin g   w irele ss   se n so n e tw o rk   a n d   Op e n M T c o m m u n ica ti o n   p latf o rm ,   2 0 1 5   3 r d   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   In fo rm a t io n   a n d   Co mm u n ica ti o n   T e c h n o lo g y   ICo I CT ,   Nu sa   Du a ,   Ba l i,   I n d o n e sia ,   p p .   8 7 - 9 1 .   2 0 1 5 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /ICo ICT . 2 0 1 5 . 7 2 3 1 4 0 2 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n J   R o b   &   A u to m   I SS N:  2722 - 2586       P o r ta b le  w ir eles s   n o d d esig n   fo r   s ma r t a g r icu ltu r a l sys tem  b a s ed   …  ( A d n a n   R a fi A l Ta h t a w i )   9   [8 ]   J.  S .   Aw a ti ,   V .   P a ti l,   a n d   S .   Aw a ti ,   A p p li c a ti o n   o f   w irele ss   se n so n e tw o rk f o a g ricu lt u re   p a ra m e ter s ,   In ter n a t io n a J o u rn a o A g ric u lt u re   S c ien c e s ,   v o l.   4 ,   n o .   3 ,   p p .   2 1 3 - 2 1 5 ,   2 0 1 2 .   [9 ]   D.  D.  Ch a u d h a ry ,   S .   P .   Na y se ,   a n d   L .   M .   W a g h m a r,   A p p li c a ti o n   o f   w irele ss   se n so n e t w o rk f o g re e n h o u se   p a ra m e ter  c o n tro l   in   p re c isio n   a g ricu lt u re , ”  I n ter n a ti o n a J o u rn a o W ire les a n d   M o b il e   Ne two rk s ,   v o l.   3 ,   n o .   1 ,   p p .   1 4 0 - 1 4 9 ,   2 0 1 1 ,   d o i:   1 0 . 5 1 2 1 / i jwm n . 2 0 1 1 . 3 1 1 3 .   [1 0 ]   J.  G u ti é rre z ,   J.  F .   V il la - M e d in a ,   A .   Nie to - Ga rib a y   a n d   M .   Á .   P o rt a - n d a ra ,   A u to m a ted   irri g a ti o n   sy ste m   u sin g   a   w irele ss   se n so n e tw o rk   a n d   G P RS   m o d u le ,   IEE T r a n s a c ti o n o n   In stru me n ta ti o n   a n d   M e a su re m e n t ,   v o l.   6 3 ,   n o .   1 ,   p p .   1 6 6 - 1 7 6 ,   Ja n   2 0 1 4 ,   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /T IM . 2 0 1 3 . 2 2 7 6 4 8 7 .   [1 1 ]   L .   G a o ,   M   Zh a n g ,   G .   Ch e n ,   A n   in telli g e n irri g a ti o n   sy ste m   b a se d   o n   w irele ss   se n so n e tw o rk   a n d   f u z z y   c o n tro l , ”  J o u rn a o Ne two rk s ,   v o l.   8 ,   n o .   5 ,   p p .   1 0 8 0 - 1 0 8 7 ,   2 0 1 3 .   [1 2 ]   V .   S ra v a n i,   K.  V .   S a n to s h ,   S .   Bh a rg a v a ,   V .   D’A l m e id a ,   De si g n   a n d   im p le m e n tatio n   o f   a   s m a rt  c o n tro l ler  i n   a g ricu lt u re   f o im p ro v e d   p ro d u c ti v it y ,   El e c trica ,   v o l.   1 8 ,   n o .   1 ,   p p .   4 5 - 5 1 ,   2 0 1 8 .   [1 3 ]   U.  J.  S h o b ri n a ,   R.   P rim a n a n d a ,   R.   M a u lan a ,   A n a l y sis   o tran sc e iv e m o d u le  d a ta  se n d in g   p e rf o rm a n c e   n RF 2 4 L 0 1 ,   X b e e ,   a n d   W iF ES P 8 2 6 6   o n   a   w irele ss   se n so n e tw o rk   (in   Ba h a sa ),   J u rn a l   Pen g e mb a n g a n   T e k n o lo g I n fo rm a si   d a n   Ilmu   Ko mp u ter ,   v o l.   2 ,   n o .   4 ,   p p .   1 5 1 0 - 1 5 1 7 ,   2 0 1 8 .   [1 4 ]   Yu e   S h a o b o   e a l . ,   T h e   a p p li a c a ti o n   o f   b lu e to o th   m o d u le  o n   th e   a g ricu lt u re   e x p e rt  s y ste m ,   2 0 1 0   2 n d   In t e rn a t io n a Co n fer e n c e   o n   In d u stri a a n d   In fo rm a t io n   S y ste ms ,   Da li a n ,   Ch in a ,   p p .   1 0 9 - 1 1 2 ,   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 /INDU S I S . 2 0 1 0 . 5 5 6 5 9 0 2 .   [1 5 ]   A .   Ku m a r,   K.  Ka m a l,   M .   O.  A r sh a d ,   S .   M a th a v a n   a n d   T .   V a d a m a la,  S m a rt  irri g a ti o n   u sin g   lo w - c o st  m o istu re   se n so rs  a n d   X Be e - b a se d   c o m m u n ica ti o n ,   IEE Glo b a Hu ma n i t a ria n   T e c h n o l o g y   Co n fer e n c e   ( G HTC  2 0 1 4 ) ,   S a n   Jo se ,   CA ,   USA ,   2 0 1 4 ,   p p .   3 3 3 - 3 3 7 .   d o i:   1 0 . 1 1 0 9 /G HT C. 2 0 1 4 . 6 9 7 0 3 0 1 .   [1 6 ]   K.  A n u sh a ,   T .   S u re sh ,   K.  N.  Re d d y ,   G S M   b a s e d   a u to m a ti o n   s y st e m   f o a g ricu lt u ra f ield ,   In ter n a ti o n a J o u rn a l   o Co m p u ter   S c ien c e   a n d   M o b il e   Co mp u t in g ,   v o l .   4 ,   n o .   1 ,   p p .   2 3 6 - 2 4 1 ,   2 0 1 5 .   [1 7 ]   A .   R.   A Tah taw i,   E.   A n d ik a ,   W .   N.  Ha rjan to ,   In it ial  d e sig n   o f   w irele ss   n o d e - b a se d   a n d   in tern e t - of - th in g s   a u to m a ti c   irri g a ti o n   c o n tr o sy ste m   d e v e lo p m e n (in   Ba h a sa ) ,   J u rn a Ot o ma si,   Ko n tro l,   d a n   I n stru me n ta si  v o l.   1 0 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 1 - 1 3 2 ,   2 0 1 8 d o i:   1 0 . 5 6 1 4 /j o k i. 2 0 1 8 . 1 0 . 2 . 5 .   [1 8 ]   S .   Na v u lu r,   M .   G .   P ra sa d ,   A g ric u lt u ra m a n a g e m e n th ro u g h   w irele ss   se n so rs an d   in tern e o f   th in g s ,   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o El e c t ric a a n d   C o mp u t e r E n g i n e e rin g ,   v o l.   7 ,   n o .   6 ,   p p .   3 4 9 2 - 3 4 9 9 ,   2 0 1 7 .   [1 9 ]   R.   B.   L u k it o ,   C.   L u k it o ,   De v e l o p m e n o f   Io T   a h y d ro p o n ic  sy ste m   u sin g   Ra sp b e rry   P i,   T e lec o mm u n ic a ti o n ,   Co mp u t in g ,   El e c tro n ics   a n d   Co n t ro T EL KOM NIKA ,   v o l.   1 7 ,   n o .   2 ,   p p .   8 9 7 - 9 0 6 ,   2 0 1 8 .   [2 0 ]   D.  I.   S a p u tra,  A .   Ro h m a t,   A .   Na j m u rro k h m a n ,   Z.   F a k h ri,   I m p le m e n tatio n   o f   f u z z y   in f e re n c e   s y ste m   a lg o rit h m   in   b ro o d i n g   sy ste m   si m u lato w it h   th e   c o n c e p o f   Io T   a n d   w irele ss   n o d e s,”  IOP  Co n fer e n c e   S e rie s:  M a ter ia ls  S c ie n c e   a n d   En g i n e e rin g ,   v o l.   8 3 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 2 0 ,   d o i:   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 5 7 - 8 9 9 X / 8 3 0 / 3 /0 3 2 0 3 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.