Int ern at i onal  Journ al of Ele ctrical  an d  Co mput er  En gin eeri ng   (IJ E C E)   Vo l.   9 , No .   6 Decem ber   201 9 , p p.   5653 ~ 5662   IS S N:  20 88 - 8708 DOI: 10 .11 591/ ijece . v 9 i 6 . pp5653 - 56 62           5653       Journ al h om e page http: // ia es core .c om/ journa ls /i ndex. ph p/IJECE   Des i gn a nd   i mp lementatio n of  s m art  f armin s yste m for  f i usin c on nected - a rg onom ics       N.  Z ain al 1 ,   N . Mo hamo od 2 M.   F.  N orman 3 , D .  S an m ut h am 4   1,3,4 Facul t y   of En gine er ing  and   B uil t Envi ronm ent,  Univer si ti Keb angsa an  Ma lay si (UK M) ,   Mal a ysia   2 Facul t y   of Engi nee ring   T ec hnol og y ,   Univer si ti  Te knik al   Ma lay s ia   Me la ka   (UT e M) ,   Malay si a       Art ic le  In f o     ABSTR A CT    Art ic le  history:   Re cei ved   J a n   11 , 2 01 9   Re vised  Ju l   2 3 ,  201 9   Accepte J ul   30 , 2 01 9       Thi pape prop oses  design  an implementa ti o appr oac of  s m art   far m ing  s y stem  using  conne cted - agr ono m ic te chni que   for  fig  far m   appl i ca t ion .   Now aday s,   fig   pla nts  h avi ng  rap id  growth   in   the  cur r ent   m ar ket   d emand   due  to  it s ri ch  in nat ura health  be nef i ti ng  nu trient s,  ant iox ida nts and vi ta m ins   where   som far m ing  sy st ems   h ave   be en  used  in  m ai nta in ing  fig  pla nt’ s   envi ronm ent a resourc es  to  grow  without   fai l.   Sm art   far m ing  is  sy stem   appl i ed  to   provi de  user  wi th  re al  ti m info rm at io and  pl an  for   d esire p la nt   such  as  ti m e int e rva ls f or  wa te rin s y stems .   Th ere a re   two  m aj or  p roble m s on   m ai nta ini ng   th e   fig  fru it   qu al i t y ;   wat eri ng  s y s te m   fail  during   emerge n c y   bla ckou and  a   cont agi ous  dis ea se  known  as  le af  rust  due  to  ext ern al  envi ronm ent s.   T he  s y st em  impleme nts  two  m i cro cont ro ll ers ,   t he  Arduino   Uno  Raspber ry   Pi  al ong  with  sm art phone  Android  appl i ca t ion.   The   s y stem   per form anc e   is  eva lu at ed   base d   on  the  req u irem ent   spec if ic a tion,  irr iga t ion   soil,   surrounding   te m per a ture   and   m oisture .   It   is  f ound  tha t   all  da t a   colle ct ed   b y   th sensors   ar withi the   op tim al   ran ge  of  v alues,  which  are   1 500  µS /c m   to  1599  µS /c m   f or  the   EC  rea din of  the   fer ti l iz e r   while   6. to  6. 5   for  the   pH   val ue  of  the   soil .   Thi prototy pe   of  s m art   far m ing  was  well   deve lope and   ca b e appl i ed t o   the fi g   pla n ta t io envi ronm ent.   Ke yw or d s :   Agron om ic s   Fig   Mi cro co ntr oller    Sm art  f arm ing   Copyright   ©   201 9   Instit ut o f Ad vanc ed   Engi n ee r ing  and  S cienc e   Al l   rights re serv ed .   Corres pond in Aut h or :   Nashar uddin B  Zainal   Faculty  of E ngineerin a nd  B uilt  Environm ent,   Un i ver sit i Ke ba ngsaan  Mal ay sia   (UKM) ,   43600 B an gi Sela ngor , Mal a ysi a .   Em a il nash ar uddi n. zai nal @ukm .ed u. m y       1.   INTROD U CTION     Fig  f r uit  is  spe ci al   fr uit  as   it   is  nu t riti ou s as w el as  an   im p or ta nt  r ole  f or g oo healt h.  T he  c omm on   fig  is  on of   the  m e m ber of   the  genus  Fi cus,   in  the  m ulb err fam il [1 ] Figs  can  gro in  any  tro pical - cl i m at area;  hap pe ns   in  the  countries  that  li on   the  Eq ua tor  of  Earth.   T he  heig ht  of   fi trees  can  rea ch  up   un ti 7 - 10  cm ,   thu far m ers  need   t ha ve  a   good  sche duli ng   syst em   in  order   t ta ke  c are  of  them This  is   because   fig  t r ees  are   ve ry  s ensiti ve  to   the ir  exte rn al   fac tor  of  e nv i ron m ent  su c as   wa te r,  te m per at ur e,   hu m idit y and   m any  m or e.  In  fact, a  fig  t ree  con ta in s lat ex m ay  aff ect  hu m an  body  su c h as s kin  i rr it at ion.    Trad it io nally f igs  are  gro wn   i the  Me diterr anean   re gion  s uch   a Tu r key,   Ir a an E gypt   as  well   as  oth e co untrie s   su c as  Portu ga l,  S pain   an Gr eece Accord i ng   t [2 ]   fi has  now   bee com m ercializ ed  a nd   dev el op e in  t he  U SA,  A rg e ntina,  a nd   A ust rali a.  In   rece nt  ye ars,   the  f ig  has  bee c ulti vated  in  tr op ic al   reg i on i nclu di ng   S outh  Eas Asia  countri es  Ma la ysi a,  Thail an an Ind on esi a.   Th figs  tree  wa first   culti vated  i Ma la ysi and   r ecei ved  go od  f eedb ac ks  as  t he   tree  nee bo t s unli gh a nd  war m   tem per at ur es   as   well   as  su it abl to  be  planted   in  the  tr op ic   r egio n.   Fi is  know f or   it good  qu al it producti on  of  th fruit s   that i s v e ry   hi gh in  v it am ins an d m inerals. T hu s , t he price  f or a  kilogram  o fi gs  ca n be  re ached u ntil  RM  2 00.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   Int   J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   6 Dece m ber   201 9   :   56 5 3   -   56 6 2   5654   Ba sed  on  thes facts,   the   fi gs   ha ve  a   hu ge   pote ntial   to   be  m ark et ed   c omm ercial ly   a nd  pr ov i de    an  opport un it f or  fa rm ers  to  gain   pro fits.  In  Ma la ysi a,  rec e nt  dev el op m ent  of  fig   fa rm is  increasi ng  ra pid ly   as  the  co un try   blessed  with  pro per   weathe en vir on m ent  that  the  fig  ne eds.   High  nut rient  fig  fruit   can  be   ob ta ine us i ng  pr ope m ai ntenan ce  as  the   tree  is  ver sensiti ve  to  en vir on m ent.  Acco r ding  to  pre ci si on  agr ic ultur e   [ 3],  plant  nee ds  wateri ng  sys tem   that  is  co m m ensu rate  w it the  gro wth  sta ge  a nd  in c lud es    va riet of  pa ram et ers  includi ng  s oil  m oi sture,  s urrou ndin te m per at ur e   an sunli ght.  Howe ver,  t her e   is    need   for  sm a rt  agr ic ultur a ppr oach,  as  7 0%   of   fa rm ing   tim is  waste just  f or   m on it or in an m anag in wh ic is  no the  act ual  need   f or   fiel w ork  [ 4].  The  ai m   of   this  researc pro j ect   has  ther efore  bee to  try   and  est ablish  an  int el li gen syst e m   that  us es  Ra spber ry  Pi  and   A rduin U no  as  s m ar far m   s yst e m This  pr oj ec t   seeks  t ob ta i data  wh ic wi ll   help  t a ddre ss  fi fa rm er’ issues.   The   de velo pm ent  of   a a uto m at ed  syst e m   is desig ne d bas ed on seve ral s pecifica ti on of  figs plant it sel f . Over al l sy ste m   is equ ip pe d wit se ver al  ty pes of  sens or w hich  are  m ai nly   to  deliver  c on t r olli ng   ta s ks   to wards  im po rta nt  facto rs  w hic co ntri bu te   f or  figs  fruit  grows  qua li ty . Besides, th e a uto m at ed  syst e m  also w il l perf or m  it s co ntr olli ng   functi on al it y f or  i rr i gation  syst e m dr ip  i rr igati on   ty pe.  Mi cro c on t r oll ers  hav e   been  us e t c on t r ol  s uitable   dat transm issi on  an com m and  t c on t ro l al of spec ific  f unct io ns.       2.   LOCA L  FIG   FARME R CH ALLE NGES   Accor ding  to  [ 5],  ag ricult ure  is  an  art  a nd   sc ie nce  of  gr ow i ng   plants  m ai nly  fo foo ds hum an  need s   as  well   as  for  e conom ic   gain.   Sens it ivit to  the  exter nal  fa ct or   of  en vir on m ent  is  the  m o st  com m on   iss ue  f or   fig  trees m ai ntenan ce  w hich  i s n ee f or   c onti nuous effo rt an c omm itm en t.  Like m os t plants, f i tree  ne eds  to   hav e   ef fecti ve   routine  sche du le of  waterin syst em .   Plants   us e   m uch   m or e   wate if   co m par ed  to   hu m as  or   anim a ls  as  the are  co ns ist in of   90%  of  water  [6 ] Ma t ur e fig  tr ee  oft en  nee ds   li te rs  wate da il with     wateri ng  sess ion   of  five  ti m es  in  a   da y.  M os waterin sc hedule  a ppli cat ion   is   bei ng  use in   m o st  fig  far m in  Ma la ysi based   on  w eat he co nd it io r efere nce  in  ye ar.  A inef f ect ive  waterin sessio syst e m   can  con t rib ute  to  l eaves  patches   of   r us w hich   can  be  ob s er ve per i od ic al ly   as  sho wn  Fig ure  1 T his  for m m a aff ect   the  gro wth  of  the  tre and   it fruit   pr od uctio w hich  co ntri bu t to  low  qual it fr uit  in  te rm   of   sweetnes s,  siz e  and  oth e rs.           Figure  1 .   Fig   pl ant lea ves pat ches  of rust  [7]       The othe issue  that fig farm er n ee ds  c on si de is t he  s oil p H  v al ue o the  pl ant. T rad it io na m et ho d of  so il   custo dy,  pe st  at ta ck,   diseases  and   s oil  fati gu ha ve  be en  co ntribute to  irregular  s oil  pH   value  [ 8].   Id eal   so il   pH  r eq uire by  m os plants  are  6.0  to  6. f or  b et te ph os ph orus  a bs or ps io as  to p r om ote  ro ot  gro wth  [ 9].   An   e ff ect i ve  w ay   to  supp ly   th w at er  a nd  nu trie ns   to  plants   is  by  us i ng   s ol ub le   nu trie nts  so luti on  that  m ixed   tog et he with  water  via  aut om at ic   irrigati on  syst e m fer tig at ion   m et ho [10].   On of   t he  facto rs  that   aff ect     the  pH   value  of   the  s oil  is  the  le vel  of   dry ness  of  the  su r rou nd i ng  env i ronm ent.  The  ideal   su r r oundin tem per at ur e   f or  grow i ng  fi gs  is  s uggested   at   20      45    [11].   Ge ne rall y,  the  wat erin syst em   play s     the  i m po rtant  ro le   to  co ntr ol  the  pH   valu e   of   the  so il   by  al lowin the  so il   of   the  tre es  to  be  water ed  an fer ti li zed.  T hu s,  the   pH  valu of  the   s oil  can  be  m ai ntained  in directl a nd  the   pH  val ue  of  the  so il   i bei ng  m on it or ed o nc e in a wee k.   Fig  tree  al so   needs  to  ha ve   eff ect ive  an pr eci se  fe rtil i zer  sche duli ng  routine,  as  f erti li zer  is    the  im po rtant  s ource  of   pro duci ng   good  qu al it of   figs.  Fig are  natur al ly   slow   gro wing  t rees,  with  e xce ssive  fer ti li zer  can  c ause  gro wth  s purs  that  will   cause  in  tr unks  and   br a nc he sp li ts  and   cr acks  [ 12 ] T he   basic  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Desig n a nd im pleme nta ti on  of  sm art  far ming syste fo r fi g usi ng con nected - argon om ic s  (N . Z ai na l)   5655   nu t rient  fe rtil iz ers,   w hich  is   the  N PK  ( N - Nitro ge n,   P - P ho s phor us K - Po ta s s ium fert il iz ers  are  bei ng  use d   by  m os far m s   in  this   in du st r y.  fruit - producin fig  tr ee  needs  to   ha ve  m or nu trie nt  w hile  the   la ck  of  it   m ay   resu lt   in  sm a ll - siz ed  an le ss  s weet  f r uits.  Nat ur al ly ,   the  phe nolo gy  of  breedi ng  s easo of  t he  pl ant  is  dete rm ined  by  seaso nal cli m a t ic  f act ors a nd interact io ns   with  fig was p po ll inators  [ 13 ]   The  e xisti ng  w at ering  an fert il iz er  syst e m   us es  a a ppr oa ch  that  is   cal le the   dri irri ga ti on   syst em Farm ers  are  usi ng   it   as  an  arti fici al   te chn ology  to  ease  the  wor load   to  f low  t he  water  or  fe rtil i zers  t o   the  tree  [ 14 ]   c omm ercial ly In   fact,  t his  syst e m   is  widely  bein use i n   m os fig  fa r m as  co m par ing   t o   the  sp ri nk le irrigati on  syst em dr ip  irrigati on   syst em   has  the  eff ic ie ncy  of   87%  to  95 of   flo wing  water  or   fe rtil iz ers  to  th trees  [ 15 ] .   U nd e rstan ding  t his  data  th rou gh  analy sis  an agro no m ic is  the  key  f or   su c cess  in   seekin the   op portu niti es  in  t he  c onnected   f ig  fa rm As  te chnolo gy  grows   in  ag ricult ural   fiel ds it   is  c rut ia to   fig ur ou how   these  ag ron om ic   pu zzl es  can  de velo knowle dge  as  w el as  the  unde rst and i ng   of  each   acre  in   each  fiel d.  Co m bin at ion of  te chnolo gy  a nd  a gro no m un de rstan ding   c an  e nsure   su cc ess  in   ad opti ng  th ese   aspects  on f i f arm .       3.   PRO JEC T  ME THODOL O GY   case - st ud a ppr oach   was  a dopted  t co nduct  this  ex plorat or pr oj ect The  m et ho do l og use in   this  pro j ect   is  the  Syst em   Dev el opm ent  Life  Cy cl Mod el   (SDLC) T he  ph a ses  in volve in  t he  S DLC   are;  syst e m   plann i ng,  syst em   req uirem ents  analy sis,  syst e m   design,  co ding  and  te sti ng   of  the  syst em .   Fi gure  sh ows  the  SD L C p hases.           Figure  2.  S DL C       3.1.   Proj ec re quir ements   The  de velo pme nt  of   this  fig  sm art   far m ing   syst e m   is  design e base on   sp eci fic  sp eci ficat ion an requirem ents.  Thro ugh  t his  syst e m there  are  se ns ors  w hich  a re  bein us e a nd  co nn ect e to   the   m a in  con t ro ll er  syst e m This  syst e m   dev el opm e nt  requires  t he   us of  two  m od ern   m ic ro con t ro ll ers  whic are  Ra sp be rr Pi  a nd  A rduin U no.  Eac m ic ro c on tr oller  has  it own  functi on  in  orde to  buil this   sm art  far m ing   syst em Ra sp ber ry   Pi  act as  t he  m ai co ntro ll e that  is   co nne ct ed  to   the  s en so rs   w hile  the   Ardu i no  Un f un ct io is  to  be  the   c on t ro ll in syst e m   fo r   dri ir rigati on  syst e m Hen ce,  t his  syst e m   will   be   m or e   eff ic ie nt  a nd   s yst e m atic  as  t od ay   th ere  a re   lot  of  te ch nolo gies  that  use   the  m ic ro   syst e m   con tr oller  [ 16 ]   The bloc k diag ram  o the  f l ow  of  t his syste m  b ei ng  instal le is s how a in Figu re  3.             Figure  3. Bl oc diag ram  f ig s m art far m ing  project   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   Int   J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   6 Dece m ber   201 9   :   56 5 3   -   56 6 2   5656   3.2.   Contr oller s s ystem     The  m ai con tr olli ng   syst em   wh ic is  the  Ra spber ry  Pi  ne eds  to  be  i ns ta ll ed  with  re quired  sen sors.   In  this  pro j ect ,   the  se nsor for  thi s   syst em   hav t he  functi ons  t c on t ro t he  e xter nal  e nvir on m ent  pa ra m et ers   su c as  fer ti li zers  an pH  va lue  of   t he  soi l.  The  sens ors  us ed  i this  pro j ect   are  the   pH   Se nsor  K it   and  Ele ct rical   Con duct ivit (EC)  Sensor  K it Both  sens or ar sel ect ed  because   b ot of  them   hav e   the  sp eci ficat i on t hat  m ee the  process   requirem ent  and   c om patible   with  the   Ra sp be rr Pi  3.     The  s pecifica ti on s  of t hese s e ns ors a re a s in   Table  a nd Ta ble 2.       Table  1.   pH se ns or s pecifica ti on   Sp ecif icatio n s   Details   Ran g e   0 .00 1     1 4 .0 0 0   Accurac y   +/ -   0 .00 2   Maxi m u m  r e ad in g  r ate   1  r eadi n g  per seco n d   Calib ration     1 ,2,3  po in t   Data proto co l   UART  &   I2C   I2C  def au lt add ress   9 9  ( 0 x 6 3 )   Op erating  vo ltag e   3 .3    5V   Data fo r m at   ASCII       T able  2.  EC  se ns or s pecifica ti on   Sp ecif icatio n s   Details   Ran g e   0 .07     5 0 0  0 0 0  +  µS /c m   Accurac y   +/ -   2%   Maxi m u m  r e ad in g  r ate   1  r eadi n g  per seco n d   Calib ration     1  or 2 p o in t   Data proto co l   UART  &   I2C   I2C  def au lt add ress   1 0 0  ( 0 x 6 4 )   Op erating  vo ltag e   3 .3  -   5V   Data fo r m at   ASCII       By   us in the   I 2C  m od e   data  protoc ol,  both  sens or s   are  co nn ect e in   seri es  on  t he  Ra s pber r Pi  as  i Figure  4 Af te instal li ng   both  sens ors  on  the  Ra spber ry  Pi,  the  m on it or  co nn ect in with  the  Ra spber ry  Pi  sh ows  the  Hex  value  of  both  sens or s Both  pH   a nd   EC  Se ns ors  in dicat He values  are   63   an 64.  T he   serial   connecti on  f or  bo t se ns ors   can  be  obser ved   at   the  C omm and   P rom pt  set up   on  the  Ra spber r Pi  3.     This in dicat es t hat both  se ns or s ar f ully  f unc ti on in a nd c om pat ible eve n by co nnect in g t hem  tog et her .           (a)       (b)     Figure  4.   a)  pH  sen s or w i rin g diag ram , b EC  sen s or w i rin g diag ram   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Desig n a nd im pleme nta ti on  of  sm art  far ming syste fo r fi g usi ng con nected - argon om ic s  (N . Z ai na l)   5657   3.3.   Data st or age  an d  moni t orin g     The  data  readi ng s   f ro m   the   sens or  a re  th en  st or e i a   we b   se r ver  a pp li cat io n,   ph pMyAdm in   by  set ti ng   up   t he  co ntents T he  val ue  f ro m   the  sens ors  wil be  rea by  th Ardu i no  U no  con t ro ll in syst e m .   On of   the  f un ct ion of  us in the  phpMyAd m in  web   ser ve is  to  con tr ol  the  value  of   the   read in gs   obta ined  s that  the  read in gs   al ways  within  the  ra ng e   of   the  opti m al  value  set Fo r   EC  read ing   of  the  fer ti li zer  us ed ,     the  optim al   read in that  nee ds   to  be  m ai nt ai ned   is  in  between   1500  µS /cm   to  15 99  µ S/c m Thu s w hen e ve r   the  read i ngs  obta ined  by  the   EC  Sens or  ar beyo nd   or   l ess  then  the  s et   op ti m a value,   the  Ard uino  U no  con t ro ll in sys tem   will   no s ta rt  functi onin g.   In  the  oth e r   ha nd,  the  pH   values   of  the   so il   obta ine by  pH   Sensor  in dicat es that t he  so il   of the  p l a nts ar e  in  good c on diti on .     The  EC  se ns or   and   pH   se nso rea dings  we r us ed  as  t he  m on it or i ng   sys tem   to  pr ovide   good  water   syst e m   fo so il   thu deliver healt hy  fig  pla nt.  He nce,  t he   read i ng obta ined  by  both  s ens or a re  sho wn   i Table  an Table  resp e ct ively The  EC  sens or   will   be  trans ferred  the   dig it al   sign al   to  the  Ardu i no  Uno   con t ro ll in g   sys tem   com bin ed  with  t he  e xisti ng  dri ir rigati on  syst em This  com bin at ion  is  set   up  by  a na ly sing  the  ha rdwar us e in  the  dr i irri gation  syst e m   as  well   a in  the  A r du i no   U no   syst e m The  dr ip  ir rigati on   syst e m  is recom m end ed  t o b e u se d beca us e  the e vapo r at io n rate  of  flo of w at er  wo uld be m uch  lesse [ 17 ]       Table  3.  EC  se ns or  res ult i n d at a stor a ge   ID   TI M E   READI NG   4   0 6 :5 3 : 5 3   1539   5   0 6 :5 8 : 5 3   1522   6   0 7 :0 3 : 5 3   1509   7   0 7 :0 8 : 5 3   1528   8   0 7 :1 3 : 5 3   1577   9   0 7 :1 8 : 5 3   1563   10   0 7 :2 3 : 5 3   1517       Table  4.   pH  se ns or  res ult i n d at a stor a ge   ID   TI M E   READI NG   1   0 7 :0 5 : 5 8   6 .3   2   0 7 :1 0 : 5 8   6 .2   3   0 7 :1 5 : 5 8   6 .2   4   0 7 :2 0 : 5 8   6 .1   5   0 7 :2 5 : 5 8   6 .2   6   0 7 :3 0 : 5 8   6 .3   7   0 7 :3 5 : 5 8   6 .2       3.4.   Power m anagem ent   The  co nnect io betwee tw m ai con trolli ng   syst em wh ic are  the  Ra sp be rr Pi  an the  Ard uino  Uno  are  est abl ished  us in Pyt hon  co des  tha con trib uted  t sig nal  trans m itted  betwee the  m ic ro co ntr ollers   connecte with  th US ca bl e.  The n,  r el ay   m od ule  i s   us e t tri gg e fe rtil iz er  irri gation  op e rated  from   the tank  t the  so il . Th is ca be  d one b y set ti ng   up the r el ay  u sin pro gram m ing  codes set  in  the A r duin o Uno  so ft war e  syst em   The  m ai pu r pose  of  us in th relay   is  to  connect  it   to  th 12   s olen oid   val ve  as  thes are  so m el ect ro nic  c ompone nts  op e rated  for  the   dri irrigati on  syst e m Be sides,  in  m os far m ing   s yst e m the  so le no i valve  is  com m on ly   us ed  to  flo the  fe rtil iz ers  or   wa te from   the  t a nk   t the  s oil  of   the  plant [18 ] Fu rt her m or e,   this  dr i ir rigat ion   syst em   is  us in a   12  V   water  pum m otor  to   pr ov i de   en ough  pr e s su re   f or    the f e rtil iz ers  to  flo in  this  de sign e d wate ri ng syst em .     3.5.   Sma r tp h on e  appli cat i on   Re centl y,  m any  researc her dev el op e a Androi ap plica ti on   sm artphon t c omm u nicat wit m ic ro co ntro ll e us i ng  se ver al   In te gr at e D e velo pm ent  En vir on m ent  (ID E).   T he  m os popula is  the   Ecl ipse   ID E Howe ver,  Ecl ipse  I DE   us a ge  be gan  to  s hr in at   t he   en of   20 15.  T he  Android   Stu dio   is   cu r ren tl   the  m os popu l ar  I DE  f or   A ndr oid   de velo pm ent  as  it   pro vid es  t he  la te st  JA VA  pro gra m m ing   too ls  t bu il app li cat io ns a nd   pro vid in si m ple  way   of   data  in j e ct ion   on  cust om   ty pe  of   Androi A pp l ic at ion   Pr og ram m ing   In te r face  ( AP I [ 19]   an pro du ce   the   best   qu al it ap wi th  no   cost.   I this  syst em   An dr oid  app li cat io wa buil to  m on it or   t he  fig  plant’s   co ndit ion.  T his  a pp   will   disp la da ta   visu al iz at ion  of     the p a ram et ers  of the  plant a well .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   Int   J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   6 Dece m ber   201 9   :   56 5 3   -   56 6 2   5658   3.6.   Analysis  and   eva lu ati on   V a li dation  a nd  ver ific at ion   process  of  the  pr oj ect   m eet the  req ui rem ents  and   the  s pec ifi cat ion that   decide earli er S ev eral  te sti ng  m echan ism hav e   bee a pp l ie d,   wh ic are   the  Re quirem e nt  Ve rificat ion  a nd   Perfo rm ance Testi ng .     a)     Re qu irem ent  Ver ific at io n The  ob j ect ive   is  to  ensu re  that  the  s m art   far m ing   syst e m   con f or m t it or i gin al  s pecifi cat ion s as  a c onnecte d - a gro nom ic s ap proac h.     b)     Perfo rm ance  Test ing This  is  to  ens ur the  s yst e m   is  du ra bl e,  reli able  and  do es  no e xp e rience  any  rela te issues t h at  is af fecti ng the  fig   plant.       4.   RESU LT S   A ND  DI SCUS S ION   The  pr oto ty pe   of   this  pro j e ct   is  as  sh ow in  Fi gure  5.   Both  Ra spbe r ry  Pi  an Ardu i no  U no   con t ro ll in sys tem   wer inte gr at e s t hat  the  w hole   project   can  be  pe r form ed  well The  SD L C   ste ps   a re  fo ll owe as  in  the  Me thod ology  par res ults  in  bo t m ic ro co ntro ll e rs  co ntro ll in syst e m   beco m m or eff ic ie nt,  syst em at ic  an strat egic.   The  se ns ors  ke ep  colle ct ing   da ta   wh e nev e this  prot otype  is  bein tur on,  s that  it eff ect ive nes s   rate  al so   can   be   m easur ed  a nd  te ste d.  Ta ble   a nd  Ta ble  sh ow  t he  act ua read i ng  of  pH   value   of  t he  s oil  an the EC  read i ng of the  f e rtil iz e as i the  ph pM yAdm in w eb  server  appli cat ion .     4.1.   S enso r s me asure ment  resul ts   Ther is  one  a naly sis  done  in  this  pro j ect   to  determ ine  t he  eff ect   of  s urrou nd i ng   te m per at ur to    the  fe rtil iz er.  The  fer ti li zer  us e in  t his  pr oj ect   is  bei ng   kep i tw di ff e ren places  wh ic is  pla ce  with  room  te m per at ur e  and i a c ol r oom  w it tem per at ur e  of  C.           Figure  5. Proto ty pe  fig  agro no m ic   s m art far m ing       The  r esult  of  this  ex per im ent  sh ows  t hat  the  te m per at ure  of   sur r oundi ng   a ff e ct the   qu al it of   the  fer ti li zer  in  the  fo rm   of   EC  read in g.   As  in  Figure  6,   by   ref er rin to  the  data  colle ct e from   Table  5,   there   is  sli gh incr e m ent  wh e e m pl oying   the  f erti li zer  in  the  cold  r oom Mean w hile,  the  f e rtil iz er  that  is  bein kep in  plac with  roo m   tem per at ur sh ows  dec r easi ng   value  of   EC  rea ding   after  fou we eks  of  exp e rim ent.   These  e xpla in  that  the  fe rtil iz er  that  is  bein us ed   in  fi fa rm   sh ould   ha ve  pro per  m on it or ing  sche du le   wee by  week  as  it   m a aff ect   th gro wth  of  th trees  a nd  the   qual it produ ct ion   of  fi f r uits  if     the f e rtil iz er u s ed  a re  no t i good c onditi on.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Desig n a nd im pleme nta ti on  of  sm art  far ming syste fo r fi g usi ng con nected - argon om ic s  (N . Z ai na l)   5659       Figure  6. Fertil iz er EC  vs   te m per at ur grap h       Table  5.   Fertil iz er EC  vs   te m per at ur e  ana ly sis   W E EK   CONDI TI O NS   ROOM  TE MPE R ATURE   COLD RO OM  ( 4 º C)   EC REA DIN G ( µ S/c m )   EC REA DIN G ( µ S/c m )   1   1539   1566   2   1521   1583   3   1501   1601   4   1481   1616       The  pa ram et er need e by  the  fig  trees  ar al so   con tr olled  an the  m on it ori ng  proc ess  op e rat e con ti nu ously   t i m pr ove  the  eff ect ive ness  of  the  whole  syst e m In dee d,   the  data  colle ct ed  by  the  sens or a r e   within  the  op ti m al   ran ge  of  va lues,  w hich  a r 1500   µ S/cm   to  1599  µS/c m   fo t he  EC  rea ding  of  the  fe rtil iz er  wh il 6 .0   to  6.5  f or   t he  pH  value  of   the  s oil.   Connect ed - m ulti - m ic ro co ntr oller  base autom at ed  irrigati on   syst e m   fo optim iz watering  app li cat ion   a nd   fer ti li zer  use   fo a gr ic ultu ral  pur po se  c om par with  ex ist ing   tradit ion al   ir rigati on   syst e m   [15 - 17] The  s yst e m   con sist of   distrib uted   connecte se ns or  netw ork  of   s oil   m oistur e,  an tem per at ur se ns ors  placed  i the  c rop  fiel with  wireles co nn ect e m ulti - m ic ro co ntr oller   br i ng  hi gh  ef fici ent  data  t ransm issi on   handl ing   i orde to   i m ple m ent  in  real  tim env ir on m ent   ap plica ti on   [20].  To  ha nd le   the  senso inf or m at ion ne twork  an Re stful  API  pro tocol  ha ve  be en  us e an con t ro l     the  wate qu a nt it pr ogram m i ng  usi ng  a al gorithm   with  thres hold  val ue of  t he  se nsor to  a   m ic ro co ntr oller  for  ir rigati on s yst e m . Th e sys tem   has  bee n p ow e re by s ev eral 1 2 V  batte ry an d wirele ss  interne t i nter f ace for  data  insp ect io n.   T he  syst em   is   low  cos and   ene rg auto no m us efu in  water  l i m i te geogr a ph ic al ly     isolat ed  ar eas  [ 14 ] .     4.2.   Data v is ua li z at ions  and  notific at i on s   The  A ndr oid   a pp li ca ti on  of   s m art  far m ing   syst e m   con sist of   th ree  pa rts.  The  first  pa rt  will   disp la ys   the  indoor  te m per at ur a nd   hum idity  read in gs   as  well The   second  pa rt  w il disp la ys  the  ou td oor  te m per at ur and   hu m idit read i ng wh il e   the  third   pa rt   will   disp la ys  the  so il   m oistur e.  T he  data   read in on  th app   interface   will   c hange  eve ry  t wo  m inu te accor ding  t th read i ng s   f r om   the  se ns or.   Dat dis play   on  A ndr oid  app li cat io ns   will   be  acce pt ed  if  t he  sm artp hone  is   c onnected   to   the  sam W iF netw ork,  w hich  is     the Rasp be rr y   Pi 3, co nnect ed . F ig ure  s hows  th e inter fac e of the  An droid  a pp li cat io n u sed  i this  pro je ct .   The  e - m ai fu nc ti on   on  Ra s pb e rr Pi  ca be  est ablishe wh ic SMTP  l ibrar m us be  dow nlo a ded  and   need e to   be  config ur e d.   Gm ai acco un to  be  op e ned   f or  the  p urp os of   em ai delivery  ho we ve r   Ra sp be rr Pi  can  only   send  e - m a il   to  reci pients  to  th os e   who  ha ve  Gm ai accou nt  onl y.  Ap a rt  from   Gm ail  account,  ot her   m ai l ing   acc ou nts  ca nnot  be  us e d.   In  this  s yst e m the  e - m ai no ti ficat io will   al erts  the   us e rs .     If   t he   read i ng  of  the  s urr oundin te m per at ure  a nd  hum idity  of  the  e nvir onm ent  is  highe tha t he  th re sh ol value,   th Ra sp be rr Pi  will   sen e - m ai l   as   sh own  i Fig ur to  co ns um ers  as  an  al ert.  This  noti fic at ion  syst e m   pr ovid ing   a   trig ge r   to  t he  us er   f or   fig   pl a nt   sta tus  a wareness.   A ddit ion al ly if  th sens ors   m al fu nctio ned  an fail ed  t sen data  t the  data base,  i al so   will   be  warne an noti fied  by  the   em a il  delivery  of whi ch  se nsor  that i s f ai l t o f un ct io n.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   Int   J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   6 Dece m ber   201 9   :   56 5 3   -   56 6 2   5660     (a)     (b)     Figure  7. (a Fi sm art far m ing   sm artphon e  a pp li cat io n,   (b) E - m ail n otific a ti on       5.   CONCL US I O N   prototy pe  of   sm art  far m ing   syst em   based   on  ag rono m ic app r oa ch  has  been  app li ed  that   sign ific a ntly   achieve the  pr oj ect   re quirem ents  an sp eci f ic at ion s.  By   incorp or at in m i cro c ontrolle a du a con t ro syst em   an database   as  data  st or a ge   for  data  visu al iz at ion a nd  no ti ficat ion s,  both  c on t ro ll in s yst e m   beco m m or eff ic ie nt,   syst em at ic   and   strat egic.  T his  syst e m   dev el op m ent  re quires  t he   us e   of  tw m od e r m ic ro co ntro ll e rs  that   are  Ra s pb e rr Pi  a nd  Ard uino  Uno.   Each   m ic ro con t ro ll er   has   it sp eci fic  fun ct ion s   bu il ds  in  this  sm art  far m ing   syst e m The  pa ram et ers  needed  by  the  fi trees  are  ef fecti vely   con tr olle an   the  m on it or i ng  proce ss  opera te c on ti nu ou s ly   to  im pr ov e   the  e ff ect i veness  of  t he  w hole   syst em In  fact ,     the  data  colle c te by  the   sen so rs   are   within  t he  op ti m al   range  of  value s,  wh ic a re  1500  µ S/cm   to  15 99   µS/cm   fo the  EC  read in of   the  fer ti li zer  w hile  6.0  to  6.5  for  the  pH  val ue  of  the  so il This  prot otype   was  well   de velo pe that  ca be  im ple m ented  and   ap plied  to   the  fi plantat ion   en vir on m ent.   The  syst em   consi st s   of  distri bu te connecte se nsor   ne tw ork  of  so il   m oistur e,   an te m per at ur e   se ns ors  pl aced  i th c r op  fiel with  wireless   connecte c apab il it of   m ul ti - m ic ro co ntr oller,  in   tu rn   will   pro vid high  ef fici ent  data   transm issi on   a nd  ha ndli ng  to  be  im ple m ent  i real  ti m envi ronm ent  app li cat ion The  syst e m   is  low  cost   an energy a utonom y, wh ic h i use fu l i n wate l i m i te ge ogra phic al ly  isolat ed  areas.       ACKN OWLE DGE MENTS   The  auth ors  w ou l li ke  to  thank   Un i ver sit Keb a ngsaa Ma la ysi a   (U KM)   fo pr ov i ding  the  su pp or t   need e to  c om ple te   the  w ork   he rein   via  Re search   U nive rsity   gr a nt  nu m ber GU P - 20 17 - 106 .   W e   ar al s gr at ef ul  to   Sa  Fa  Fig   Farm   and  U niv e rsiti   Tek nik al   Ma la ysi Me la ka  ( UTeM)  t hro ugh  f or  thei ki nd  an hel and g i ving th ei assist ance  to c om plete  this project .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  Elec  &  C om En g     IS S N:  20 88 - 8708       Desig n a nd im pleme nta ti on  of  sm art  far ming syste fo r fi g usi ng con nected - argon om ic s  (N . Z ai na l)   5661   REFERE NCE S   [1]   D.  G.  Him el ric k ,   Fig  Producti on  Guide , ”  A laba ma  &   Aub urn  Unive rs it ie s,   Al abama  Cooperati v Exten sio Syste m, ANR - 11 45 vol .   1 ,   pp .   7 ,   1999.   [2]   G.  Ei sen ,   Th F ig  -   I ts Hi stor y ,   Cult ure   and   Curi ng , ”  U . S.   Depart ment  of   Agri cul t ure ,   vol .   9 ,   pp .   3 6,   1901 .   [3]   Santoshkum ar   and  R.   Y.   Uda y k um ar,   Deve lop m ent   of  W SN   S y stem  for  pre ci si on  agr ic u lt ure , ”  2015  Inte rnation al  Confe renc on   I nnovat ions  in  Inf orm ati on,   Embe dded  and  Comm unic ati on   Syst ems ( ICIIE CS) ,   2015 ,   pp .   1 - 5.   [4]   S.  Navulur ,   e al . ,   Agric u lt ura Mana gement  t hrough  W ire le ss   Sensors   and  Inte rne of  Thi ngs ,   Int ernati onal   Journal  of   Elec t rical   and   Computer  Eng ine ering   ( IJE CE) ,   v ol. 7 ( 6) ,   pp .   3492 - 349 9,   2017 .   [5]   T.   E .   Shom efu n,   et   a l . ,   Microcontrol ler - base Vert ical  Farm in Autom at ion  Sy stem ,   Inte rnat ional   Journal  of   El e ct rica and   C omputer  Engi n e ering  ( IJE CE) ,   v ol.   8 (4) ,   pp .   204 6 - 2053,   2018 .   [6]   M.  Sm al l,   CMG   gar den  note s.  H ot ric ul ture   C l assific a t ion  T erms ,   [Onlin e] ,   Avail ab le htt p://ww w.e xt.c olosta te.e du /mg/Gardennot es/12 1. pdf.   [7]   J.  Kam as,   e al . ,   Figs ,   Texas  AgriLif Exten si on ,   2010,   [Onlin e] ,   Available:  ht tps:/ /a gg ie - hor ticult ur e. t amu.e du /   fruit - nut/fil es/20 10/10/ figs. pdf .   [8]   H.   N.   Kam al aska r   and   P.   H.   Z ope ,   Surve y   of   Sm art   Irri gat io Sy st em , ”  Int e rnational   journal  of  engi ne erin g   scie nc es  &   research  technolog ( IJE SRT) ,   vol .   3 ,   pp .   224 - 228 ,   20 14.   [9]   K at h y   LaLib e rte ,   Ferti lizer   basic s ,”   G ardene r’s   supply  compan y ,   2017,   [Onl ine ] ,   Availabl e:   htt p://ww w.ga rd ene rs.c om /how - t o/f ertilizer - r at ios /5161. html .   [10]   M.  K.  A.  Rah m an,   et   al . ,   De vel opm ent   of  Autom at ic   Mixin Proce ss   for  F ert ig at ion  S y s tem   in  Rock  Melon   Cult ivation ,   Int ernati onal   Journ al  of   Elec tric al   a nd  Computer  En gine ering   ( IJE C E) ,   v ol. 8 pp.   19 13 - 1919,   2018 .   [11]   Flai shm an,   e a l . ,   The Fig:   Bo tan y ,   Horti cul tu re,  and  Br ee d ing ,”   Hor ti cul tural   Revie ws ,   v ol .   34 ,   2 008   [12]   J .   Carr oll ,   Garde ning  Know   H ow.  W hat   fee fee tre es:  How   and  when  t fer ti lize  Figs ,   2016 [Online] ,   Avail ab le :   htt ps: // ww w.ga rde nin gknowhow . com/edi bl e/ frui ts/fi gs /fe rt il i zi ng - fig - tr ee s.ht m .   [13]   P.  Pothasin,   et   al .,   Seasona lit y   of  le af  and  fig  produc ti on  in  Fic us  squam o sa,   fig  tre with  see ds  dispersed  by   wate r ,   PLoS  ONE ,   vo l .   11,   201 6.     [14]   R.   T .   Alok ,   et   a l .,   Intelli g ent   Dr ip  Irri ga ti on  S y s te m , ”  Int ernati o nal  Journal  of  I nnovat i ve   R ese a rch  in  Adv an ce Engi ne ering  ( IJI RA E) ,   vo l. 2, pp. 120 - 125,   2015 .   [15]   I.   M.  Udiana,  et   al .,   Pere nc anaa Sis te m   Iriga si  Te t es  (Drip  Irri gat ion)  Di  D esa   Besm ara Kam b upat en  Kupang ,   Jurnal  Tekn ik Si pil ,   vol.  3 ,   pp .   63 - 74,   2014 .   [16]   N .   Bint A .   Pa ta h ,   Sis te m   Pen y ir aman  Auto m at ik , ”  B ac h el o Degre The si s,  Univer siti   Teknikal   Ma lay sia     Mela ka ,   2007 .   [17]   A Fathona Bi nti   Sali m ,   Pengar uh  Media   Pen ana m an  Te rh adap  Pertumbuhan  Ta naman  Tomat Yang  Dita nam   Menggunaka Si stem T itis an , ”  B ac he lor  Degr ee  The sis,  Univ ersi ti   Ma lay sia   Saba h,   2010 .   [18]   S .   Norfilsha   Bint Ishak ,   Sm art   Hom Garde Irri g ation  S y ste m   W it Raspbe rr y   Pi ,   Bac h el o De gre The si s ,   Univer siti   Te kno logi   Ma lay sia ,   2 008.   [19]   Ja y a raman,   e a l . ,   Inte rn et   of  Thi ngs  Plat form   for  Sm art   Far m ing:   Expe rie n c es  and  Le ss ons  Le arn t , ”  Sensors  ( Swit zerland) ,   vol.   16 ,   pp .   1 - 17 ,   2016.   [20]   Robert   W .   C. ,   et   al .,   W ire l ess  sensor  net work  with  irri g at io val ve  cont rol ,   Computers  and  El e ct ronics  i n   Agric ult ure ,   vo l. 96, pp. 13 - 22,   2 013.       BIOGR AP H I ES   OF  A UTH ORS        N ash aru dd in  Z ainal   rec ei ved   his  BEng  in   Com pute Sci enc from   Tok y Insti tute  of   Te chno log y   (Ja pan) ,   in  1998,   MEng  in  Co m m unic at ion  and  Com pute Engi nee r ing  from   Univer siti   Keba ngsaa Mal a y s i (UK M),  Mal a y sia ,   in  2003 ,   a nd  DrEng  degr e from   Tok y o   Instit ute   of  Tech nolog y   (Ja p an)   i 2010.   He  is  cu rre ntly   an  As soc ia t Profess or  at  the   Cent r of  Advanc ed  El e ct r onic   and  Com m unic a ti on  Engi n ee ring ,   Univ ersiti  Keba ngsa an  M al a y si a,   B angi,  Malay s ia.  His  m ai r ese arc h   inte rests  inc lud co m pute engi n ee ri ng,   image   and  v i deo  proc essing  a nd  pa tt ern   re co gnit ion .         Nadz ri Mohamood   g rad uate with  B ac h el or  Degr ee  i n   Elec tron ic  En gine er ing  from   Univer siti   Sains   Malay si (US M),  in  2005,   and  just  fini shed  his  Master   o Engi nee r ing   ( Com m unic at ion   Com pute r )   f rom   Univer siti   Keba ngsaa Ma lay s ia   (UK M),  i recent   2018 .   He  is  cur ren tly   Senior  Teac hi ng  Engi nee at t a che to  Elec tron ic   and  Com puter  Engi nee r ing  Te chno log y   D ep art m ent ,   Fa cul t y   of  Engi nee r ing Te chno log y ,   UT eM.   Previousl y ,   he  worked  as  Product/ T est  En gine er  in  T exa Instrum ent   (M)  Sdn.   Bhd. ,   Fr ees ca le   Sem i cond uct or  (M)  Sdn.   Bhd.   and  STATChipPA (M)  S dn.   Bhd,   with  worth  of  y e ars  of  industri al   exp e rie nc es  prior  t o   joi ning  h is c urr e nt  rol e as  an   aca demici an .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          IS S N :   2088 - 8708   Int   J  Elec  &  C om En g,   V ol.  9 , N o.   6 Dece m ber   201 9   :   56 5 3   -   56 6 2   5662     Muhammad   Fa rhan  Norman   i gra duat ed  fro m   Univer siti   Keba ngsaa Mal a ysia,   in  Ba che lo r   of  Engi nee r ing   with  Honour  (El ectrical   and  E lectr oni Engi ne er ing),   in  2017.   He  is  cur ren t l y   at t endi ng  the Pri m ar y   ATC   cour s a Ma lay sia   Av ia ti n   Aca d em y   ( MA vA) .         Diness   A/L  Sa nmu tham   is   gr adua t ed  from   U nive rsiti   Keb ang saa n   Malay sia ,   in  Bac he lor  of   Engi ne eri ng   wit Honour  (El ectrical   and  El e ctronic  Engi n ee r i ng),   in  2017.   He  is  cur ren t l y   working  in TPC  (M) Sdn.  Bhd .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.