I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s   ( I J R E S)   Vo l.  14 ,   No .   2 J u ly   20 25 ,   p p .   440 ~ 4 5 1   I SS N:  2089 - 4864 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r es . v 1 4 . i 2 . p p 4 4 0 - 451          440       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij r es.ia esco r e. co m   Io T - ba sed s m a r a g riculture  sy ste m   using  f u zz y  log ic:  ca se  study  in  V ietna m       L P hu o ng   T ruo ng 1 L Na m T ho i 1, 2   1 F a c u l t y   o f   M e c h a t r o n i c s   a n d   El e c t r o n i c s ,   L a c   H o n g   U n i v e r si t y ,   D o n g   N a i ,   V i e t n am   2 F a c u l t y   o f   El e c t r i c a l   T e c h n o l o g y ,   D o n g   A n   P o l y t e c h n i c ,   D ĩ   A n ,   V i e t n a m       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   9 ,   2 0 2 4   R ev i s ed   A p r   4 ,   2 0 2 5   A cc ep ted   J u n   1 0 ,   2 0 2 5       T h is  p a p e p re se n ts  an   in tern e t   o f   th in g (Io T ) - b a se d   s m a rt  a g ricu lt u re   s y ste m   u sin g   f u z z y   lo g ic.  T h is  s y ste m   a u to m a ti c a ll y   su p e rv ise   a n d   re g u late   p iv o tal  p a ra m e ters   li k e   te m p e ra tu re ,   h u m id it y ,   p H,  n u tri e n ts  ( NP K),   a n d   e lec tri c a c o n d u c ti v it y   (Ec)   f o v e g e tab les .   Da ta  f ro m   th e   c u lt iv a ti o n   e n v iro n m e n is  g a th e re d   b y   s e n so rs  sy ste m   a n d   p ro c e ss e d   b y   f u z z y   lo g i c   a lg o rit h m to   m a k e   a p p ro p riate   c o n tr o d e c isio n s,  e n s u rin g   o p t im a c ro p   g ro w th   c o n d it i o n s.  A d d it i o n a ll y ,   a   we b   a p p li c a ti o n   w a d e v e lo p e d   t o   m o n it o tem p e ra tu re ,   h u m id it y ,   Ec ,   p H,   a n d   N P c o n ten t.   M o re o v e r,   w h e n   a n y   o f   th e   NP K,   Ec ,   p H,  tem p e ra tu re   o r   h u m id it y   in d ice f a ll   o u tsid e   a ll o w e d   ra n g e s,  th e   sy st e m   se n d   w a rn in g   n o ti f ica ti o n th ro u g h   th e   w e b   a p p li c a ti o n .   F u rt h e rm o re ,   a n   IP   c a m e ra   wa in sta ll e d   to   tak e   i m a g e o f   th e   g a rd e n   a n d   se n d   th e m   to   u se rs  v ia  th is  w e b   a p p .   Ex p e rim e n t a re su lt d e m o n stra te  th e   sy ste m ' re li a b il it y   w it h   a   p H   ro o t   m e a n   sq u a re   e rro r   (RM S E)   o f   0 . 2 2   a n d   tem p e ra tu re   RM S o f   0 . 9 3 ,   c o rre sp o n d in g   to   l o w   e rro rs   o f   0 . 0 3 4 %   a n d   0 . 0 5 6 %   re sp e c ti v e l y .   Co n c u rre n tl y ,   th is  sy st e m   o p ti m ize s   re so u rc e   u ti li z a ti o n   i n c lu d in g   w a ter  a n d   e lec tri c it y   to   a ss ist  in   re d u c in g   p ro d u c ti o n   c o sts .   K ey w o r d s :   C o s t e f f icie n c y   Dig ital a g r ic u lt u r e   Fu zz y   lo g ic   I n ter n et  o f   t h i n g   W eb   ap p   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 :   L P h u o n g   T r u o n g   Facu lt y   o f   Me c h atr o n ic s   an d   E lectr o n ics ,   L ac   Ho n g   U n i v er s it y   1 0 ,   Hu y n h   Va n   Ng h St.,   B u u   L o n g ,   B ien   Ho a,   Do n g   Na i,  Viet n a m     E m ail:   letr u o n g l h u @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N   Dig ital   a g r ic u lt u r in   V ietn a m   is   e x p er ien ci n g   r ap id   ad v an ce m e n t s ,   d r iv en   b y   co llab o r ativ e f f o r t s   a m o n g   g o v er n m en b o d ies,  th p r iv ate  s ec to r ,   an d   ac ad em ic   in s tit u tio n s .   T h ese  ad v an ce m en ts   ar ess e n tial  i n   ad d r ess in g   t h co m p le x   c h all en g e s   f ac ed   b y   t h a g r icu lt u r al  s ec to r ,   s u c h   as  lo w   p r o d u ctiv it y ,   s u s ta in ab ilit y   co n ce r n s ,   an d   in e f f icie n cie s   in   th s u p p l y   c h ai n .   T h in teg r a tio n   o f   tech n o lo g ie s   lik i n ter n et  o f   th in g s   ( I o T ) ar tif icial  i n tell ig e n ce   ( A I ) ,   b ig   d ata  an al y tic s ,   s en s o r s ,   an d   r o b o tics   is   in cr ea s in g l y   p r ev alen t,  ai m in g   to   en h a n ce   ag r ic u lt u r al  o u tco m e s .   T h ese  tech n o lo g ie s   ar s p e cif icall y   d esig n ed   to   p r o v id f ar m er s   w ith   ti m el y ,   lo ca lized   r ec o m m e n d atio n s ,   th er eb y   i m p r o v i n g   cr o p   y iel d s ,   en s u r i n g   en v ir o n m en ta s u s tai n ab ilit y ,   a n d   b u ild in g   r esil ie n ce   ag a in s cli m ate  ch a n g e   [ 1 ] [ 3 ] .   Desp ite  th e s s i g n i f ican ad v a n ce m e n t s ,   th a g r ic u ltu r s ec t o r   co n tin u e s   to   f ac c h alle n g e s   r elate d   to   th o p ti m al   u t ilizatio n   o f   r eso u r ce s   a n d   en v ir o n m en ta m an ag e m e n t   f ac to r s   cr itical   to   i m p r o v in g   cr o p   y ield s   an d   ac h ie v i n g   lo n g - ter m   s u s tain ab ilit y .   A p p licatio n s   ar b ein g   d ev e lo p ed   to   o f f er   Vietn a m ese  f ar m er s   lo ca lized   ad v ice  o n   s ee d s ,   n u tr ien ts ,   ir r ig a tio n ,   p est  m an a g e m en t,  h ar v e s ti m i n g ,   a n d   m ar k et in g   ch a n n els   tailo r ed   to   th eir   s p ec if ic  s o il  h ea lth ,   ter r ain ,   an d   m icr o cli m at co n d itio n s .   F u r th er m o r e,   t h e s ap p licatio n s   ai m   to   s tr en g t h e n   cli m ate  r esil ie n ce   w it h i n   ag r ic u lt u r an d   ad d r ess   en v ir o n m e n tal  i s s u es  s u ch   a s   s o il  er o s io n ,   b io d iv er s it y   lo s s ,   w ater   co n ta m i n atio n ,   a n d   g r ee n h o u s g a s   e m is s io n s   ass o ciate d   w it h   t h s ec to r   [ 4 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       I o T - b a s ed   s ma r t a g r icu ltu r s ystem  u s in g   fu z z lo g ic:   ca s s tu d in   V ietn a m   ( Le  P h u o n g   T r u o n g )   441   Ho w e v er ,   g ap s   in   tec h n o lo g i ca ex p er ien ce ,   co n f i d e n ce   in   u s i n g   s m ar s y s te m s ,   an d   c y b er s ec u r it y   r ea d in ess   m a y   h i n d er   th ad o p tio n   o f   th e s tech n o lo g ie s ,   p ar ticu lar l y   a m o n g   s m al lh o ld e r   f ar m s   a n d   eth n ic   m i n o r it y   co m m u n itie s   [ 5 ] .   Fu r t h er   ass e s s m e n ts   ar r eq u ir ed   to   id en ti f y   u p s k illi n g   n ee d s   a n d   d ev elo p   in cl u s i v p o licies   to   s u p p o r t th ese  g r o u p s   [ 6 ] .   Sev er al   s t u d ies  h a v co n tr ib u t ed   to   th d ev elo p m e n o f   s m ar ag r icu lt u r s y s te m s   b y   i n te g r atin g   I o T ,   m ac h in e   lear n i n g   ( M L ) ,   an d   f u zz y   lo g ic,   as   s h o w n   in   T ab le  1   [ 7 ] [ 1 6 ] .   Fo r   ex am p le,   P r av alli k et  a l.   [ 7 ]   d ev elo p ed   an   I o T   an d   ML - b a s ed   s y s te m   f o r   cr o p   y ield   p r ed ictio n   w it h   7 8 ac cu r ac y ,   w h ile  I k r a m   et  a l.   [ 8 ]   f o cu s ed   o n   m a x i m izi n g   y ie ld   u s in g   s m ar t   I o T ,   ac h iev in g   a n   1 8 i n cr ea s i n   y ield   a n d   1 5 r ed u ctio n   i n   co s ts .   Oth er   n o tab le  co n tr ib u tio n s   in c lu d B ak th a v atc h ala m   et  a l.   [ 9 ] ,   w h o   u s ed   I o T   an d   ML   f o r   h ig h - ac cu r ac y   cr o p   p r ed ictio n ,   an d   Fati m a   et  a l.   [ 1 3 ] ,   w h o   co n s tr u cted   s m ar g r ee n h o u s u til i zin g   d ee p   lear n i n g   f o r   d is ea s p r ed ictio n .   Desp ite  th ese  ad v an ce m e n ts ,   m o s t   s tu d ies  r e m ai n   li m ited   in   s co p e,   f o cu s in g   o n   s p ec if ic  ap p licatio n s   s u c h   as  i r r ig atio n   co n tr o l,  y ield   p r ed ictio n ,   o r   d is ea s m an a g e m en t,  w it h o u i n teg r ati n g   m u ltip le  en v ir o n m en ta p ar a m eter s   in to   co h esiv m o n it o r in g   an d   co n tr o s y s te m .   W h ile  ex i s ti n g   s t u d ie s   h av d e m o n s tr ated   th p o ten ti al  o f   I o T   an d   f u zz y   lo g ic  in   e n h a n ci n g   a g r icu ltu r al  e f f icie n c y ,   th e y   o f te n   lack   co m p r e h en s iv i n te g r atio n   o f   v ar io u s   e n v ir o n m e n tal  f ac to r s   n ec es s ar y   f o r   o p tim al  cr o p   g r o w t h .   C u r r en s y s te m s   t y p icall y   ad d r ess   o n l y   o n o r   t w o   p ar a m e ter s ,   s u c h   as  ir r ig at io n   o r   n u tr ie n m a n a g e m e n t,  b u d o   n o o f f er   h o lis tic  ap p r o ac h   th at  in cl u d e s   te m p er atu r e,   h u m id it y ,   p H,   an d   n u tr ien lev el s .   A d d i tio n all y ,   t h er is   a   g ap   in   p r o v id in g   f le x ib le,   co s t - e f f ec tiv s o lu tio n s   t h at  ca n   b ea s il y   ad o p ted   b y   s m all h o ld er   f ar m er s ,   esp ec iall y   i n   r eg io n s   li k Viet n a m ,   w h er tech n o lo g ica l e x p er ien ce   an d   c y b e r s ec u r it y   r ea d in es s   ar li m i ted .       T ab le  1 .   T h co m p ar is o n   o f   m eth o d s   f o r   th s m ar t a g r icu l tu r b ased   I o T   pl atf o r m   R e f e r e n c e   O b j e c t i v e   M e t h o d s   R e su l t s   P r a v a l l i k a   e t   a l .   [ 7 ]   C r o p   y i e l d   p r e d i c t i o n   b a se d   o n   sm a r t   so i l   I o T ,   M L   7 8 a c c u r a c y ,   c o st - e f f e c t i v e ,   i n c r e a s e   t h e i r   p r o d u c t i v i t y   a n d   p r o f i t   I k r a e t   a l .   [ 8 ]   M a x i m i z e   y i e l d   u si n g   sm a r t   I o T   I o T ,   M L   1 8 y i e l d   i n c r e a se ,   1 5 %   c o st   r e d u c t i o n   B a k t h a v a t c h a l a m   e t   a l .   [ 9 ]   C r o p   p r e d i c t i o n   b a se d   o n   I o T   a n d   M L   I o T ,   M L   P r e d i c t   c r o p   y i e l d   w i t h   h i g h   a c c u r a c y   N i g a e t   a l .   [ 1 0 ]   C r o p   y i e l d   p r e d i c t i o n   u si n g   ma c h i n e   l e a r n i n g   ML   C r o p   y i e l d   p r e d i c t i o n   c o m p a r e d   o n   t h e   b a s i s o f   me a n   a b so l u t e   e r r o r   Jai n   a n d   R a me sh   [ 1 1 ]   W e a t h e r - b a se d   c r o p   se l e c t i o n   ML   C o mb i n e d   w e a t h e r   d a t a   w i t h   m a c h i n e   l e a r n i n g   t o   se l e c t   a p p r o p r i a t e   c r o p   v a r i e t i e s   C h l i n g a r y a n   e t   a l .   [ 1 2 ]   C r o p   p r e d i c t i o n   b a se d   o n   I o T   a n d   M L   I o T ,   M L   P r e d i c t   c r o p   y i e l d   w i t h   h i g h   a c c u r a c y   F a t i ma  e t   a l .   [ 1 3 ]   C r o p   d i se a se   p r e d i c t i o n   I o T ,   d e e p   l e a r n i n g   C o n st r u c t e d   a   smar t   g r e e n h o u se   b a se d   o n   I o T   a n d   u se d   d e e p   l e a r n i n g   t o   p r e d i c t   p l a n t   d i se a se s   D u mi t r e scu   e t   a l .   [ 1 4 ]   I n t e l l i g e n t   c o n t r o l   u si n g   f u z z y   l o g i c   F u z z y   l o g i c   H i g h   c o n t r o l   e f f i c i e n c y   R a j a g i r i   e t   a l .   [ 1 5 ]   D C   mo t o r   c o n t r o l   u si n g   f u z z y   l o g i c   F u z z y   l o g i c   P r e c i se   sp e e d   c o n t r o l   L i u   e t   a l .   [ 1 6 ]   A c c u r a t e   e st i m a t i o n   o f   c r o p   y i e l d   a n d   o p t i m a l   n i t r o g e n   ma n a g e me n t   I o T   C o st - e f f e c t i v e   a n d   c o m p r e h e n si v e   so l u t i o n s   T h i s st u d y   M o n i t o r i n g   a n d   i n t e l l i g e n t   c o n t r o l   u si n g   f u z z y   l o g i c   I o T ,   f u z z y   l o g i c   C o st - e f f e c t i v e ,   f l e x i b l e   mo n i t o r i n g ,   r e l i a b l e   a c c u r a c y ,   mo b i l i t y       P r ev io u s   s tu d ie s   p r im ar il y   u s ed   f u zz y   lo g ic  o r   m ac h i n lear n in g   f o r   ir r ig atio n   co n tr o l,  p r ed ictio n ,   an d   cr o p   ca r to   r ed u ce   co s ts   an d   in cr ea s ef f icie n c y .   I n   Vietn a m 's  tr an s itio n   to   d ig ital  a g r icu l tu r e,   ap p l y in g   s m ar m o n ito r i n g   tec h n o lo g y   i s   cr u cial  s te p   f o r w ar d .   Sev er al  s tu d ie s   h a v d e v elo p ed   s m ar a g r icu ltu r s y s te m s   u s i n g   I o T ,   em p lo y i n g   d ata  tr an s m i s s io n   tech n o lo g ies  lik Z ig b ee ,   W i Fi,  an d   L o R a,   co m b i n ed   w it h   s e n s o r s   a n d   m icr o co n tr o ller s   s u c h   a s   A r d u i n o ,   R asp b er r y   P i,  an d   E SP 3 2 .   T h ese  s y s te m s   ac h ie v ed   s ig n i f ic an r es u lts   i n   w ater   co n s er v at io n ,   y ield   i n cr ea s e,   an d   r eso u r ce   w a s te  r ed u ctio n   [ 1 7 ] [ 2 2 ]   as sh o w n   i n   T ab le  2.   C o m m o n   h ar d w ar i n cl u d es  en v ir o n m en tal  s e n s o r s   a n d   m icr o co n tr o ller s .   So f t w a r u tili ze s   co n v e n tio n al  p r o g r a m m i n g   p latf o r m s   an d   w eb / m o b ile  ap p licatio n s .   W ir eless   co m m u n ica tio n   p r o to co ls   lik W iFi ,   B lu eto o th ,   an d   lo w   p o wer   w i d ar ea   n et w o r k   ( L P W AN)   ar w id el y   u s ed .   T h cu r r en ch allen g in   s m ar ag r icu lt u r is   th cr ea tio n   o f   m o n ito r i n g   a n d   co n tr o s y s te m s   t h at  ar b o th   f lex ib le  an d   co s t - e f f ec ti v e.   T h is   s t u d y   ad d r ess es  t h ese  ch alle n g e s   b y   p r o p o s in g   n o v el  I o T - b ased   s m ar ag r i cu l tu r s y s te m   t h at  u t ilizes   f u zz y   lo g ic  to   o p ti m ize  m u l ti p le  p ar am eter s   cr itical  f o r   cr o p   g r o w th ,   i n cl u d in g   te m p er atu r e,   h u m id it y ,   p H,   an d   n u tr ie n lev el s .   Un l ik p r ev i o u s   s t u d ies,  w h ich   p r i m ar il y   f o cu s ed   o n   s p ec if i c   ap p licatio n s   lik ir r ig at io n   co n tr o o r   y ield   p r ed ictio n ,   th is   s tu d y   ai m s   to   b r id g th ese  g ap s   b y   in te g r ati n g   th ese  p ar a m eter s   i n to   s i n g l e,   co h esiv e   m o n ito r in g   a n d   co n tr o p latf o r m .   T h p r o p o s ed   s y s te m   n o o n l y   p r o v id es  co m p r eh en s i v s o lu tio n   f o r   o p tim izi n g   cr o p   g r o w t h   co n d itio n s   b u also   o f f er s   co s t - ef f ec tiv a n d   f le x ib le  ap p r o ac h   th at  ca n   b e   r e m o tel y   m a n a g ed   th r o u g h   w eb - b ased   ap p licatio n .   T h i s   p latf o r m   en ab le s     r ea l - ti m in s ig h t s   an d   au to m ated   m a n ag e m e n o f   ag r i cu lt u r al  o p er atio n s ,   r ep r esen tin g   s ig n i f ica n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  14 ,   No .   2 J u l y   20 25 440 - 4 5 1   442   ad v an ce m en o v er   ex is ti n g   s y s te m s .   T h r est  o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo w s s ec t io n   2   p r esen ts   th e   s y s te m   d escr ip tio n ,   s ec tio n   3   d etails  t h m et h o d o lo g y ,   s e ctio n   4   d is c u s s es  th e   ex p er i m en tal  r es u lt s ,   an d   s ec tio n   5   co n cl u d es th s tu d y .       T ab le  2 .   T h co m p ar is o n   o f   h a r d w ar an d   s o f t w ar co m p o n e n ts   o f   th a g r icu l tu r all y   b ased   I o T   p latf o r m   R e f e r e n c e   O b j e c t i v e   D a t a   t r a n s mi ss i o n   me t h o d   H a r d w a r e   M o n i t o r i n g   p l a t f o r m   R e su l t s   A w a w d a   a n d   I sh a q   [ 1 7 ]   S mart  i r r i g a t i o n   sy st e m   Z i g b e e   M o i st u r e ,   r a i n ,   t e mp e r a t u r e   se n so r .     A r d u i n o / R a s p b e r r y   P i   M C U   F l a sk   f r a mew o r k   W a t e r   sav i n g ;   r e d u c i n g   t h e   n e e d   f o r   man p o w e r   Z h a o   e t   a l .   [ 1 8 ]   P r e c i si o n   a g r i c u l t u r e   sy st e m   Wi F i   R a s b e r r y   P i / A r d u i n o ,   D H T   1 1   se n so r     T h i n k sp e a k   R e d u c t i o n     o f   r e so u r c e   w a st a g e   P h a s i n a e t   a l .   [ 1 9 ]   M o n i t o r i n g   a n d   smar t   c r o p   t r a c k i n g   Wi F i   V a r i o u s se n so r s;   A r d u i n o   U n o   M o b i l e   a p p l i c a t i on   M o n i t o r i n g   a n d   r e d u c e   a g r i c u l t u r a l   w a st e     K u mar  e t   a l .   [ 2 0 ]   S mart  d r i p   i r r i g a t i o n   Wi F i   D H T   1 1 ,   D S 1 8 B 2 0 ;   ESP 3 2 ;   ESP 8 2 6 6   T h i n g sp e a k   H i g h   y i e l d   a b o u t   1 2 . 0 5 %   a n d   w a t e r   sav i n g   1 1 %   B e n z a o u i a   e t   a l .   [ 2 1 ]   S mart  p r e c i si o n   i r r i g a t i o n   sy st e m   L o R a   p r o t o c o l   S o i l   mo i st u r e ,   a mb i e n t   t e mp e r a t u r e ,   so l a r   i r r a d i a n c e ,   a n d   r a i n f a l l   se n so r s;   A T meg a 2 5 6 0   M o b i l e   a p p   R e mo t e   d a t a   mo n i t o r i n g ,   s a v i n g   w a t e r ,   a n d   e n e r g y   c o n su mp t i o n   R a h ma n   e t   a l .   [ 2 2 ]   R e mo t e   mo n i t o r i n g   a n d   m a n a g e me n t   b a se d   I o T   Wi F i   ESP 3 2 ,   R a s p b e r r y   P i ;   c a me r a ;   t e mp e r a t u r e   a n d   h u m i d i t y   se n so r   W e b   a p p   R e a l - t i me   f a r m     T h i s st u d y   S mart  p r e c i si o n   i r r i g a t i o n   sy st e a n d   mo n i t o r i n g   b a se d   I o T   Wi F i   A l l   i n   o n e   se n so r ,   c a me r a   I P ,   ESP 3 2   se n so r     W e b se r v e r   W a t e r   sav i n g ,   i n t e l l i g e n t   c o n t r o l ,   mo n i t o r i n g   a n d   w a r n i n g   v i a   w e b   a p p       2.   SYST E M   DE SCRI P T I O N   As  s h o w n   i n   Fi g u r 1 ,   th e   h a r d w ar o f   t h v e g etab le  ca r s y s te m   b ased   o n   th e   I o T   p la t f o r m   a n d   f u zz y   co n tr o s y s te m   co n s is t s   o f   th r ee   m ai n   p ar ts .   T h f ir s p ar is   th in p u s e n s o r   b lo ck ,   w h ic h   is   in teg r ate d   in to   a n   I o T   d ata  co llectio n   s y s te m   u s in g   t h E S - SOI L - 7 - IN - 1   s e n s o r ,   d esi g n ed   to   h el p   f ar m er s   cu l tiv a te  p lan ts   u n d er   o p tim al  co n d itio n s .   T h is   b lo ck   in clu d es  a   te m p er atu r s en s o r   f o r   m ea s u r i n g   tem p er at u r e,   s o il  m o is t u r s en s o r   f o r   m o n i to r in g   m o is t u r lev el s ,   p s en s o r   f o r   ass es s i n g   s o il  p H,   an d   s o il  n itro g e n ,   p h o s p h o r u s ,   p o tass i u m   ( NP K )   n u tr ie n t se n s o r s   to   d eter m i n th lev e ls   o f   t h ese  e s s e n tial  n u tr ien ts .       WEB A P P  i n te r fac e ES P 32 C A M R S 485 module P u s h  b u tton P W M _ N P W M _ P P W M _ K P W M _ p H P W M _ W a t e r C l o u d ES - S O I L - 7 - IN - 1 s e n s or S e t up t he  w i fi  s i gna l T e m va l ue M oi s t ure   va l ue pH  va l ue K  va l ue E c  va l ue N  va l ue P  va l ue T e m s i gna l M oi s t ur e   s i gna l pH  s i gna l K  s i gna l E c  s i gna l N  s i gna l P  s i gna l F uz z y E S P 3 2  M C U     Fig u r 1 .   Veg etab le  ca r s y s te m   b ased   o n   I o T   p latf o r m   an d   f u zz y   co n tr o l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       I o T - b a s ed   s ma r t a g r icu ltu r s ystem  u s in g   fu z z lo g ic:   ca s s tu d in   V ietn a m   ( Le  P h u o n g   T r u o n g )   443   T h s ec o n d   p ar is   th E SP 3 2   m icr o co n tr o ller ,   w h ic h   r ec eiv es  s ig n als  f r o m   t h s en s o r   b lo ck   an d   i m p le m en t s   f u zz y   lo g ic  m o d el  to   co n tr o th p u m p in g   o f   N P K,   p H,   an d   w ater .   T h f in al  p ar is   th o u tp u t   v o ltag co n tr o ller ,   w h ich   s en d s   s ig n als  to   m an a g t h p u m p in g   o f   NP K,   p H,   an d   w a te r   b ased   o n   th r u les   estab lis h ed   b y   t h f u zz y   lo g i s y s te m .   A d d itio n all y ,   all  d ata  is   tr an s f er r ed   to   s er v er   f o r   m o n ito r in g   a n d   co n tr o l v ia  s m ar tp h o n a n d / o r   co m p u ter   w eb   ap p licatio n .   T h cr o p   d ata  u s ed   in   th is   s t u d y   w a s   co llected   at  th E n v ir o n m e n tal  T ec h n o lo g y   L ab o r ato r y   at  L ac   Ho n g   U n i v er s it y ,   f o cu s i n g   o n   Vietn a m ese  m u s tar d   g r ee n s   ( C b ẹ  xa n h ) .   T h m u s tar d   g r ee n s   w er p lan ted   in   p o ts   an d   p lace d   o u td o o r s   in   n atu r al   co n d itio n s   to   e n s u r t h at  t h e x p er i m e n tal  co n d it io n s   clo s e l y   r e s e m b le   r ea l - w o r ld   s ce n ar io s .   Usi n g   o u td o o r   m u s tar d   g r ee n s   h e lp s   ev alu a te  th s y s te m 's  f ea s ib ilit y   a n d   ef f ec t iv e n es s   in   p r ac tical  ag r ic u lt u r al  ap p licatio n s .       3.   M E T H O D   T h is   s tu d y   ad d r ess es  t h n ee d   f o r   c o m p r eh e n s iv an d   co s t - e f f ec tiv m o n ito r i n g   s y s te m   f o r   s m ar t   ag r icu l tu r e.   T h s y s te m   e m p l o y s   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   to   r eg u late  k e y   e n v ir o n m en tal   p ar am eter s   s u c h   as  te m p er atu r e,   h u m id it y ,   p H,   an d   n u tr ien le v els.  T h s elec tio n   o f   f u zz y   lo g ic  i s   j u s tifie d   b y   its   ab ilit y   to   h an d le   th i n h er en u n ce r t ain t ies  a n d   v ar iatio n s   i n   ag r ic u lt u r al  e n v ir o n m e n t s ,   w h ich   ar o f te n   d if f icu lt  to   m o d el   u s i n g   tr ad itio n al  co n tr o m e th o d s .   T h ex p er i m en tal  s et u p   i n v o lv e s   an   a ll - in - o n s e n s o r   s y s te m   in te g r ated   w it h   an   E SP 3 2   m icr o co n tr o ller ,   w h ic h   co llects  r ea l - ti m d ata  o n   th a f o r e m en tio n ed   p ar a m eter s .   T h f u zz y   lo g ic  m o d el   p r o ce s s es  th i s   d ata  to   m ak e   c o n tr o d ec is io n s ,   w h ic h   ar t h en   e x ec u ted   b y   t h s y s te m   t o   m ain tain   o p ti m al   g r o w i n g   co n d itio n s .   T h u s e   o f   th Ma m d a n m et h o d   f o r   f u zz y   i n f er en ce   i s   p ar ticu lar l y   s u itab le  f o r   th i s   ap p licatio n ,   as  it  a llo w s   f o r   in tu iti v r u le - b a s ed   d ec is io n - m a k in g ,   w h ic h   i s   cr u cia f o r   m a n ag in g   t h co m p lex   in ter ac tio n s   b et w ee n   d i f f er e n en v ir o n m e n tal  f ac to r s .   T h w eb - b ased   p lat f o r m   d ev elo p ed   as  p ar o f   th is   s t u d y   p r o v id es  u s er - f r ien d l y   i n t e r f ac f o r   m o n ito r i n g   a n d   co n tr o llin g   th s y s te m .   T h is   p latf o r m   n o o n l y   al lo w s   f o r   r ea l - ti m d ata  v is u al izatio n   b u al s o   en ab les  u s er s   to   s et  th r e s h o ld s   f o r   au to m a ted   w ar n in g s   an d   in ter v en tio n s .   T h u s o f   clo u d - b ased   s er v er   en s u r es  t h at  d ata  is   s ec u r el y   s to r ed   an d   ca n   b ac ce s s ed   r e m o tel y ,   o f f er i n g   f lex ib il it y ,   an d   s ca lab ilit y   f o r   f u tu r ap p licatio n s .     3 . 1 .     F uzzy   lo g ic  co ntr o ller   I n   th is   s t u d y ,   f u zz y   lo g ic  m o d el  w a s   b u ilt  to   co n tr o th i r r ig atio n   s y s te m ,   NP f er tili ze r   am o u n t   an d   p v al u e.   T h in p u t s   o f   t h f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   ar th m ea s u r ed   v alu e s   f r o m   t h s en s o r s .   T h s en s o r   s y s te m   i n cl u d es  te m p er atu r e,   p r ess u r e,   h u m id it y ,   Ec ,   NPK ,   an d   p v alu e.   T h m ea s u r ed   v alu es  f r o m   th e   s en s o r s   w ill b tr an s f er r ed   to   th f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   f o r   p r o ce s s in g.   I n   th f ir s s ta g es,  t h p r o ce s s   o f   tr an s f o r m i n g   i n p u d ata  r e lated   to   s o il  m o is t u r e,   te m p er atu r e,   p H,   NP K,   an d   elec tr ical  co n d u ctiv it y   ( E c)   f r o m   cr is p   v al u es  to   lin g u i s tic  v a lu e s   h as  b ee n   e x e cu ted .   Sp ec if icall y ,   lin g u i s tic  v al u es   h a v b ee n   m ap p ed   in to   f u zz y   m e m b er s h ip   f u n ctio n s   ( M F),   en co m p a s s in g   f ac to r s   s u c h   as   m o is t u r e,   te m p er at u r e,   p H,   NP K,   an d   E ( m i n ,   n o r ,   an d   m a x ) ,   as  w ell  as  ir r i g atio n   p u m p   s tates  ( o f f ,   m in ,   n o r ,   an d   m ax ) .   T h is   p r o ce s s   ch ar ac ter izes  th tr an s itio n   f r o m   s p ec if ic  an d   ex p licit  d ata  to   m o r f le x ib le  an d   f u zz y   r ep r esen ta tio n .   T o   d eter m i n th p ar a m eter s   o f   t h f u zz y   MF ,   w r el y   o n   th lo w er   an d   u p p er   b o u n d s   p r o v id ed   b y   s en s o r s .   T h is   aid s   in   co n s tr u cti n g   f u zz y   f u n ctio n s   th at  d escr ib th r elatio n s h ip s   b et w ee n   m o is t u r e,   te m p er at u r e,   p H,   NP K,   E c,   an d   ir r ig atio n   p u m p   s tates.  Deta iled   in f o r m atio n   r eg ar d in g   th f u zz y   MF  o f   th e s f ac to r s   is   p r esen t ed   in   T ab le  3 .   T h r o u g h   t h i s   p r o ce s s ,   f u zz y   r ep r esen tatio n   o f   t h e   i n p u d at is   estab li s h ed ,   en h an ci n g   t h s y s te m 's   ab ilit y   to   p r o ce s s   i n f o r m atio n   an d   i m p r o v d ec i s io n - m ak in g   i n   s o il  a n d   w ater   m an a g e m en t.  I n   f u zz y   lo g ic   co n tr o ller ,   th s e n s o r   i n p u v a lu es  ar co n v er ted   i n to   f u zz y   s ets  u s i n g   MF .   T h ese  f u n ct io n s   d ef i n t h d eg r ee   to   w h ich   a n   i n p u v al u b elo n g s   to   p ar ticu lar   f u zz y   s et.   T h co n tr o l r u les,  w h ich   ar p r ed eter m i n ed   b ased   o n   ex p er k n o w led g an d   ex p er ien ce ,   th e n   u s th e s f u zz y   s ets  to   g en er ate  co n tr o r esp o n s es.  E ac h   r u l e   co r r esp o n d s   to   s p ec if ic  co n tr o ac tio n   d ep en d in g   o n   t h i n p u t f u zz y   s et s .   T h f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   p r o ce s s es  t h co n tr o d ec is io n s   f r o m   t h ese  r u les  to   p r o d u ce   an   o u tp u t,  w h ic h   ca n   eit h er   b n u m er i ca v alu o r   an o t h er   f u zz y   s e t,  d ep en d in g   o n   t h s y s te m s   r eq u ir e m en ts .   T h is   o u tp u is   t h e n   u s ed   to   r eg u late   d ev ices  o r   p r o ce s s es  w ith in   t h s y s te m   to   m ee th d esire d   co n tr o o b j ec tiv es,   as illu s tr ated   in   T ab les 4   an d   5 .   T h is   m ec h a n is m   e n s u r es t h at   th s y s te m   ca n   co n ti n u o u s l y   a d j u s t a n d   o p ti m ize   its   p er f o r m a n ce   to   m a n ag s o il a n d   w ater   e f f ic ie n tl y .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  14 ,   No .   2 J u l y   20 25 440 - 4 5 1   444   T ab le  3 .   T h f u zz y   MF   I n p u t / ou t p u t   N a me   o f   M F   R a n g e   M F   p a r a me t e r s   S o i l   mo i st u r e   M i n   N o r   M a x   [ 0   1 0 0 ]   [ 0   1 0 0 ]   [ 0   1 0 0 ]   [ 0   5 0   7 0 ]   [ 5 0   7 0   9 0 ]   [ 7 0   9 0   1 0 0 ]   T e mp e r a t u r e   M i n   N o r   M a x   [ 0   1 0 0 ]   [ 0   1 0 0 ]   [ 0   1 0 0 ]   [ 0   1 5   2 5 ]   [ 1 5   2 5   3 5 ]   [ 2 5   3 5   1 0 0 ]   pH   M i n   N o r   M a x   [ 5   7 ]   [ 5   7 ]   [ 5   7 ]   [ 5   5   6 ]   [ 5 . 5   6   6 . 5 ]   [ 6   6 . 5   7 ]   N i t r o g e n   M i n   N o r   M a x   [ 0   2 5 0 ]   [ 0   2 5 0 ]   [ 0   2 5 0 ]   [ 0   8 0   1 2 0 ]   [ 8 0   1 2 0   1 6 0 ]   [ 1 2 0   1 6 0   2 5 0 ]   P h o sp h o r u s   M i n   N o r   M a x   [ 0   2 5 0 ]   [ 0   2 5 0 ]   [ 0   2 5 0 ]   [ 0   8 0   1 2 0 ]   [ 8 0   1 2 0   1 6 0 ]   [ 1 2 0   1 6 0   2 5 0 ]   P o t a ssi u m   M i n   N o r   M a x   [ 0   120]   [ 0   1 2 0 ]   [ 0   1 2 0 ]   [ 0   4 0   7 0 ]   [ 4 0   7 0   9 0 ]   [ 7 0   9 0   1 2 0 ]   Ec   M i n   N o r   M a x   [ 0   3 0 0 0 ]   [ 0   3 0 0 0 ]   [ 0   3 0 0 0 ]   [ 0   1 0 0 0   1 7 5 0 ]   [ 1 0 0 0   1 7 5 0   2 5 0 0 ]   [ 1 7 5 0   2 5 0 0   3 0 0 0 ]   P u mp   6   O F F   M i n   N o r   M a x   [ 0   1 5 0 ]   [ 0   1 5 0 ]   [ 0   1 5 0 ]   [ 0   1 5 0 ]   [ 0   0   3 0   6 0 ]   [ 3 0   6 0   7 5 ]   [ 7 0   7 5   9 0 ]   [ 7 5   9 0   1 0 0   1 5 0 ]       T ab le  4 .   Fu zz y   r u le  f o r   w ater   p an d   E p u m p   H u m   T e mp   M o t o r   1   M o t o r   2 , 3 , 4 , 5   Ph   Ec   M o t o r   2   M o t o r   1 , 3 , 4 , 5   M i n   M i n   M a x   O F F   M i n   M i n   M a x   O F F   N o r   M i n   M a x   O F F   N o r   M i n   M a x   O F F   M a x   M i n   M i n   O F F   M a x   M i n   M i n   O F F   M i n   N o r   M a x   O F F   M i n   N o r   M a x   O F F   N o r   N o r   M e d   O F F   N o r   N o r   M e d   O F F   M a x   N o r   Off   O F F   M a x   N o r   O F F   O F F   M i n   M a x   M a x   O F F   M i n   M a x   M a x   O F F   N o r   M a x   M a x   O F F   N o r   M a x   M a x   O F F   M a x   M a x   O F F   O F F   M a x   M a x   O F F   O F F       T ab le  5 .   Fu zz y   r u le  f o r   NP K   N   M o t o r   3   M o t o r   1 , 2 , 4 , 5   M i n   M a x   O F F   N o r   M e d   O F F   M a x   O F F   O F F   P   M o t o r   4   M o t o r   1 , 2 , 3 , 5   M i n   M a x   O F F   N o r   M e d   O F F   M a x   O F F   O F F   K   M o t o r   5   M o t o r   1 , 2 , 3 , 4   M i n   M a x   O F F   N o r   M e d   O F F   M a x   O F F   O F F       Fu r t h er m o r e,   d ef u zz i f ica tio n   is   th p r o ce s s   o f   co n v er t in g   f u zz y   o u tp u t s   in to   cr is p   o u tp u ts .   Def u zz if icatio n   i s   ca lcu la ted   as in   (1 [ 2 3 ] :     C OA = = f ( x ) . x   dx x m ax x m in f ( x ) dx x m ax x m in     ( 1 )     w h er C OA   is   t h ce n ter   o f   ar ea   x   is   t h v alu e   o f   t h lin g u is t ic  v ar iab le,   an d      a n d      r ep r esen t h e   r an g o f   t h li n g u i s tic  v ar iab le.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       I o T - b a s ed   s ma r t a g r icu ltu r s ystem  u s in g   fu z z lo g ic:   ca s s tu d in   V ietn a m   ( Le  P h u o n g   T r u o n g )   445   3 . 2 .     Alg o rit h m   f lo w cha rt   o f   t he  s y s t e m   T h s y s te m   a lg o r it h m   f lo w c h a r as  s h o w n   i n   Fi g u r 2   in cl u d es  3   f u n ctio n s MCU  d ata  tr an s f er   b lo ck   to   s er v er ,   f u zz y   lo g ic  b lo c k ,   a n d   w eb   ap p   in ter f ac b lo c k .   T h MC to   s er v er   d ata  tr an s f e r   b lo ck   is   t h b r id g e   b et w ee n   t h m icr o co n tr o ller   an d   th e   s er v er ,   h elp i n g   to   co n v er t   in f o r m a tio n   f r o m   s e n s o r s   an d   d ev ice  s tatu s   in to   s u itab le  f o r m at  to   s en d   to   th s er v er .   T h is   p r o v id e s   th n ec es s ar y   d ata  f o r   th f u zz y   lo g ic  co n tr o l   s y s te m .   T h f u zz y   lo g ic  co n tr o s y s te m   i s   w h er d ata  p r o ce s s i n g   f r o m   t h co n v er s io n   b lo ck   is   co n ce n tr ated .   Usi n g   f u zz y   al g o r ith m s ,   t h is   b lo ck   m a k e s   d ec is io n s   o n   h o w   to   co n tr o th s y s te m   b ase d   o n   th co llecte d   in f o r m atio n .   T h is   d ec i s io n   i s   th en   s e n b ac k   to   th m icr o co n tr o ller   to   p er f o r m   co n tr o ac t io n s .   T h w eb   ap p   in ter f ac b lo ck   cr ea tes  u s er   in ter f ac v ia  an   A n d r o id   p la tf o r m   ap p licatio n .   User s   ca n   m o n ito r   s tat u s   an d   co n tr o th ir r ig atio n   s y s te m   th r o u g h   t h is   ap p .   Data   an d   c o n tr o d ec is io n s   f r o m   t h f u z z y   lo g ic  s y s te m   ar e   d is p la y ed   d ir ec tl y   o n   t h ap p   in ter f ac e,   p r o v id in g   co n v e n ien ce   an d   f le x ib ilit y   in   s y s te m   m a n ag e m e n t.     3 . 3 .     Si m ula t io n set up   I n   ad d itio n ,   as  Fig u r 3 ,   th alg o r ith m   f lo w c h ar o f   th E SP 3 2 MCU  s ec u r it y   ca m er s y s te m   d escr ib es  th o p er atin g   p r o ce s s   o f   th ca m er a.   T h s y s te m   s t ar ts   b y   co n n ec t in g   W iFi   an d   Fire b ase  to   tr an s f er   i m a g d ata  to   th s er v er .   T h r ec o r d in g   p r o ce s s   b eg in s ,   an d   af ter   s u cc es s f u l l y   ca p t u r in g   i m ag e s ,   th e y   ar e   s to r ed   an d   d is p lay ed   o n   t h web   ap p   in ter f ac e.   I n   ca s o f   u n s u cc es s f u i m a g ca p tu r o r   co r r u p ted   d ata,   th s y s te m   w ill  a u to m a ticall y   r eb o o to   r etr y   o r   ca p tu r n e w   i m ag es.  T h au to m ated   b eh a v io r   an d   er r o r   h an d lin g   h elp   th s y s te m   m ai n tai n   s tab i lit y   a n d   p r o v id ac cu r ate  in f o r m atio n   to   t h s er v er   a n d   u s er   i n ter f ac e .       S t a rt Conn e c t e d F i re ba s e  s e rve r D a t a P roc e s s i ng da t a (norm a l i z i ng) S pl i t t i ng da t a P W M (P um p 1,  2,3 ,4,5 ) Y e s Ini t i a l i z i ng t he   progra m (W i fi  a nd s e ns or) Re a d s e ns or (T e m pe ra t ure H um i l i t y, pH , N P , K , E c ..) No D i s pl a yi ng da t a   on t he  W e a ppl i c a t i on/ a pp Cont rol l i ng  m ode s ( A ut o/ M a n) Confi guri ng pa ra m e t e rs No Che c k da t a   Y e s   S t a rt P i c t ur e  f i l e F i re ba s e  s e rve r Ini t i a l i z i ng t he   pr ogr a m W i fi  +  fi re ba s e ) E S P 32 Ca m e ra re c ord ye s No D i s pl a y W e b/ A pp Ca m e ra y e s No     Fig u r 2 .   A l g o r ith m   f lo w ch ar t   o f   th s y s te m       Fig u r 3 .   A l g o r ith m   f lo w ch ar t   o f   th ca m er a       T o   test   th f u zz y   al g o r ith m ,   f u zz y   lo g ic  m o d el  w a s   ca r r ied   o u o n   MA T L A B .   I ts   s h o w s   a   to tal  o f   7   in p u t s   in cl u d in g   p H,   te m p er atu r e,   h u m id it y ,   N,   P ,   K,   an d   E b ein g   f ed   in to   th co n tr o m o d el  o f   p u m p   p u ls e   w id t h   m o d u lat io n   ( P W M )   ac c o r d in g   to   th Ma m d an m e th o d .   Fro m   th ese  i n p u t s ,   th m o d el  w ill  g e n er ate  5   o u tp u ts   co r r esp o n d in g   to   th P W o f   th p u m p s T - P W f o r   p u m p   1 ,   p H - E P W f o r   p u m p   2 ,   P W M   f o r   p u m p   3 ,   P W f o r   p u m p   4   an d   P W f o r   p u m p   5 .   T h is   h elp s   m an a g an d   ad j u s th o p er atio n   o f   ir r ig atio n   an d   d r ain a g p u m p s   b ased   o n   s p ec if ic  p ar am eter s   s u ch   a s   p H,   te m p er atu r e,   h u m id it y ,   a n d   n u tr ien t   co n ce n tr atio n s   i n   th g r o w in g   en v ir o n m e n t to   b est  m ee t th s p ec if ic  n ee d s   o f   th v eg e tab le.   T h f u zz i f icatio n   p r o ce s s   ill u s tr ated   in   T a b le  5   tr an s f o r m s   p r ec is n u m er ical  i n p u v a lu e s   in to   f u zz y   lin g u i s tic  v al u es,  ea c h   a s s o c iated   w i th   d eg r ee   o f   m e m b er s h ip .   T o   ac h iev e   th is ,   p r ed ef in ed   MF   ar e   e m p lo y ed ,   m ap p in g   ea ch   i n p u v al u to   a   m e m b er s h ip   d eg r ee   r an g in g   f r o m   0   to   1   w it h i n   th r ele v a n f u zz y   s ets.  I n   th ca s o f   s o il  m o is t u r in p u t,  it  is   co r r elate d   w it h   " Min , "   " No r , an d   " Ma x "   f u zz y   s ets  b ased   o n   th e   p r o v id ed   r an g an d   MF  p ar a m eter s .   T h MF  f o r   “m i n ”  is   [ 0   5 0   7 0 ] ,   No r ”  [ 5 0   7 0   9 0 ] ,   an d   Ma x ”  [ 7 0 ,   9 0 ,   1 0 0 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  14 ,   No .   2 J u l y   20 25 440 - 4 5 1   446   T h is   p r o ce s s   ess e n tiall y   tr an s l ates  an   e x ac s o il  m o is tu r co n ten in to   r ep r esen tatio n   i n d icatin g   a   r ea s o n ab l y   n o r m al  co n d it io n   in   q u ali tati v ter m s .   Si m ilar l y ,   te m p er at u r e,   p H,   an d   n u tr i en le v els  u n d er g o   f u zz if ica tio n   i n to   l in g u is tic   d escr ip to r s   s u c h   a s   " Min , "   " N o r , "   an d   " Ma x "   u s in g   a n alo g o u s   MF .   T h o u tp u t   v ar iab le,   p u m p ,   is   al s o   f u zz if i ed   in to   v ar io u s   o p er atio n   le v el s   s p an n i n g   f r o m   " OFF"   to   " M ax " .     3 . 4 .     Dev el o p m ent   t he  w eb  a pp   i nte rf a ce   T h w eb   ap p licatio n   in ter f ac is   d ev is ed   f o r   m o n ito r in g ,   d is p la y i n g ,   s to r in g ,   an d   co n f i g u r i n g   th e   cr o p   ca r e   s y s te m .   I t e n co m p a s s es t h f o llo w i n g   p a g es:     Ho m p ag e:  th is   s er v e s   as  an   o v er v ie w   p a g p r o v id in g   s y s t e m   in f o r m atio n ,   h ig h li g h ti n g   k e y   f ea tu r es,  an d   f u r n is h i n g   co n tr o b u tto n s   to   en ab le/d is ab le  th s y s te m .   U s er s   ca n   o b s er v an d   co n tr o th au to m atic  o r   m an u al  o p er atio n   o f   t h p u m p   b ased   o n   p ar a m eter s   s u c h   a s   p H,   s o il  m o i s tu r e,   te m p er atu r e ,   NP K,   an d   E c.   T h p ag d is p lay s   t h s y s t e m   co n n ec tiv it y   s tatu s   an d   g en er al  aler ts   f o r   en h a n ce d   m a n ag e m e n t.   A d d itio n al l y ,   it  a f f o r d s   th c ap ab ilit y   to   v ie w   a n d   d o w n lo ad   d ata  f r o m   s en s o r s   an d   s y s te m   o p er atio n s ,   alo n g   w i th   t h o p tio n   to   v ie w   i m a g es  f r o m   ca m er as  f o r   r ea l - ti m as s es s m en o f   t h v e g etab le  g ar d en 's   s tatu s .     Settin g s   p ag e:   th is   p a g e n ab les  u s er s   to   co n f i g u r s p ec if ic  aler t   p ar a m eter s   ac co r d in g   to   t h eir   r eq u ir e m en ts .     C h ar t s   p ag e:  it  p r esen ts   r ea l - ti m ch ar t s   tr ac k in g   s o il  m o i s tu r e,   p H,   N,   P ,   K,   an d   E o v er   ti m f r o m   s en s o r s .   User s   ca n   s elec t sp ec i f ic  ti m i n ter v al s   to   v ie w   t h c h ar ts .     Data   p ag e:  u s er s   ca n   v ie w   s e n s o r   r ea d in g s ,   co n tr o ls ,   p u m p   s tatu s ,   an d   ch ar ts .   T h p ag also   allo w s   f o r   u p d atin g   an d   co n f i g u r i n g   t h s o f t w ar f o r   th s y s te m .   T h is   in ter f ac p r o v id es  co m p r e h e n s i v ap p r o ac h ,   f ac ili tatin g   u s er s   i n   s ea m less l y   a n d   f lex ib l y   co n tr o llin g   an d   m o n ito r in g   cr i tical  p ar a m eter s   o f   t h cr o p   g ar d en   th r o u g h   w eb   b r o w s er .       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   4 . 1 .     Si m ula t io n r esu lt s   T h is   f u zz y   lo g ic   co n tr o l s y s te m   i s   s i m u lated   u s in g   M A T L AB   Si m u li n k ,   w it h   t h r es u lt s   r e p r esen tin g   th o u tp u o f   t h s i m u lated   al g o r ith m ,   as   ill u s tr ated   in   Fi g u r 4 .   I n   th is   s i m u latio n ,   e n v ir o n m e n tal   p ar a m eter s   s u c h   as  p H,   tem p er atu r e,   h u m id it y ,   n u tr ie n co n ce n tr atio n s   ( N,   P ,   K) ,   an d   E a r in p u in to   th f u zz y   lo g ic   co n tr o ller .   T h co n tr o ller   em p lo y s   MF  to   co n v er th i n p u v al u es  i n to   f u zz y   li n g u is ti ca teg o r ies  s u c h   a s   " lo w , "   " m ed i u m , "   an d   " h ig h . B ased   o n   th ese  f u zz y   i n p u ts   an d   p r e - p r o g r a m m ed   r u les,  th al g o r ith m   ca lcu late s   th o u tp u t a s   P W s ig n al,   w h ich   s i m u la tes t h o p er atio n   lev el  o f   th ir r i g atio n   p u m p .           Fig u r 4 .   T h s i m u la tio n   r es u l t o f   v e g etab le  b ased   f u zz y   co n tr o l       T h r esu lts ,   s h o w n   i n   Fig u r e   4 ,   d em o n s tr ate  th at  w h e n   en v ir o n m e n tal  co n d iti o n s   ch a n g   f o r   in s ta n ce ,   d ec r ea s in   h u m id it y   o r   an   in cr ea s in   te m p er at u r   th al g o r ith m   r esp o n d s   b y   in cr ea s in g   t h Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       I o T - b a s ed   s ma r t a g r icu ltu r s ystem  u s in g   fu z z lo g ic:   ca s s tu d in   V ietn a m   ( Le  P h u o n g   T r u o n g )   447   P W v alu e,   s i m u lati n g   h i g h er   w ater   s u p p l y .   C o n v er s el y ,   w h e n   h u m id it y   r ea c h es  t h d esire d   lev el,   th e   P W v alu d ec r ea s es   to   r ed u ce   t h e   w ater   s u p p l y .   T h is   s i m u latio n   m o d els   cl o s ed - lo o p   f ee d b ac k   m ec h a n i s m ,   o p ti m izi n g   ir r ig atio n   b ased   o n   r ea l - ti m en v ir o n m en tal  co n d itio n s ,   an d   th u s   ev al u ati n g   th e   ef f ec tiv e n e s s   o f   t h al g o r ith m   in   co n tr o lli n g   ir r i g atio n .     4 . 2 .     E x peri m ent a l r esu lt s   T o   im p lem en th e   v eg et ab le   c ar s y s tem   p r es en te d   in   Fig u r e   5 ,   s en s o r   s y s tem   w as  in s er t ed   in t o   th e   s o il  to   c o ll ec d ata  s u ch   as  t e m p er atu r e ,   h u m id ity ,   p H,   Ec ,   an d   N PK  n u tr i en l ev els .   A d d iti o n ally ,   t o   tes th e   co n t r o l   alg o r ith m   an d   s y s tem   s ettin g s   f o r   v eg eta b l e   c ar e,   t e m p er atu r e ,   h u m id ity ,   an d   p H   w er f lu ctu at e d   o v e r   3 0   m in u tes  o n   De ce m b er   2 5 th ,   2 0 2 3   b y   tak in g   r ea d in g s   ev e r y   m in u te.   T o   in c r e ase  an d   d e cr ea s e   tem p e r atu r e ,   d ilu t ed   h o t   w ater   f o ll o w ed   b y   co l d   ic w ater   w as  u s ed .   F o r   h u m id ity ,   m is s p r ay   w ith   w at er   v ap o r   an d   d r y in g   m eth o d s   w er e   u til ize d .   T o   a d ju s th e   E c   an d   p H   in d i ce s   in   t h s am p le ,   lim ew ater   w as  in c r ea s e d   an d   d ec r e ase d   to   v a r y   th e   p an d   E c   a cc o r d i n g   to   s y s tem   s p e cif ic ati o n s .   F u r th e r m o r e ,   th e   c o n ce n t r ati o n   o f   ess en ti al   n u tr ien ts   lik e   N P K   w as  a d j u s te d   b y   u s in g   m is s p r ay in g   an d   m o d u latin g   N P K   lev els   in   th e   s o il  f o r   2 4   h o u r s   o n   Dec em b er   2 7 th ,   2 0 2 3 .   T h e   tes tin g   r esu l ts   a r p r es en te d   in   Fig u r 6 .   A cc o r d in g   t o   th p r o p o s ed   s y s tem ,   th m o n ito r in g   an d   r eg u lat io n   o f   cr i tic al   p a r am ete r s   s u ch   as   t e m p er a tu r e ,   h u m id ity ,   p H,   n u t r ien ts   ( N P K ) ,   an d   E ar p e r f o r m ed   au t o m atica l ly .   Sp e cif ic ally ,   w h en   th Ec   d r o p s   b el o w   1 7 5 0   an d   th p H   v alu f alls   b e lo w   6 . 5 ,   th e   s y s te m   au to m atica l ly   p u m p s   li m e w ater   t o   ad j u s th ese   p a r am ete r s .   T h lim e w ater   p u m p in g   w ill  s to p   w h en   E r e ac h es  2 5 0 0   an d   th p ex ce ed s   6 . 5 .   A s   s h o w n   in   Fig u r 6 ( a ) ,   th p u m p   o p e r ates   w ith i n   th tim f r am o f     0 - 1 0   m in u tes  w h en   th p H   is   b el o w   6 . 5   an d   E c   is   a b o v e   1 7 5 0 .   H o w ev er ,   m o r e   s p e cif ic all y ,   u n d er   th e   c o n tr o l   o f   th f u zz y   alg o r i th m ,   th p u m p s   o p e r at io n   is   a d j u s t ed   ac c o r d in g   t o   th p an d   E v a r i a b les   th r o u g h   th MF   o f   th is   alg o r ith m   to   en s u r o p t im al  v eg eta b le   c ar co n d it io n s .   F o r   in s t an ce ,   in   th 2 1 s m in u te  o f   Fig u r 6 ( a ) w h en   th p d r o p s   b el o w   6   an d   E ex ce e d s   2 4 0 0 ,   th p u m p   w ill  o p e r ate  at  m ax i m u m   ca p ac ity .   Sim ilar ly ,   th e   ir r ig at io n   s y s tem   is   a d j u s te d   b as ed   o n   th e   s o i l’ s   h u m id ity   an d   t em p er atu r e,   as   illu s t r at ed   in   F ig u r e   6 ( b ) A d d it io n a lly ,   th N PK le v els i n   th s o i l a r e   au t o m atica l ly   r eg u late d   th r o u g h   N P K   MF ,   w ith   ap p r o p r ia te  in d i ce s   s et  f o r   e a ch   ty p o f   v eg eta b l a n d   th eir   g r o w th   cy cle,   as sh o w n   in   Fig u r es  6 ( c )   an d   ( d ) .   T h ese  d etails  ar ess en tia to   u n d er s ta n d   h o w   th s y s te m   m ain tain s   o p ti m al  co n d itio n s   f o r   cr o p   d ev elo p m en t.  I n   ad d itio n ,   w eb   ap p licatio n   w as  d ev e lo p ed   to   m o n ito r   an d   co n f i g u r e   t h w ar n in g   p ar a m eter s   o f   th v eg e tab le  ca r s y s te m ,   as  s h o w n   in   Fi g u r 7 .   Sp ec i f icall y ,   Fig u r 7 ( a)   s h o w s   t h r ea l - ti m s y s te m   s tatu s ,   ( b )   illu s tr ate s   th w a r n in g   s et u p   in ter f ac e,   an d   ( c)   p r esen ts   th o n li n ch ar t   f o r   h is to r ical  d ata   v is u aliza t io n .   A l s en s o r   d ata  i s   s to r ed   o n   th s er v er   in   r ea l - tim e.   User s   ca n   ea s il y   tr ac k   th e   k e y   in d ices  o f   th e   s y s te m   s u c h   as  p H,   E c,   NP K ,   tem p er atu r e,   an d   h u m id it y .   Mo r eo v er ,   a n   I ca m er is   i n s tal led   to   m o n ito r   ab n o r m alitie s   in   t h v eg etab le ' s   p h y s ical  ap p ea r an ce ,   s u ch   a s   ir r eg u lar i ties   i n   lea v es  a n d   s te m s ,   s o   u s er s   ca n   m ak ap p r o p r iate  d ec is io n s   f o r   ea ch   g r o w t h   s tag o f   t h v eg etab les.           Fig u r 5 .   T h v eg etab le  ca r s y s te m   b ase  I o T   an d   f u zz y   lo g i co n tr o l   ES P 3 2   M CU   RS 4 8 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4864   I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t ,   Vo l.  14 ,   No .   2 J u l y   20 25 440 - 4 5 1   448   0 5 10 15 20 25 30 T i m e   (m i n ) 1 9 0 0 2 0 0 0 2 1 0 0 2 2 0 0 2 3 0 0 2 4 0 0 2 5 0 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 0 0 p H   a n d   P u m p   (RP M )   Ec P u m p 2 pH P u m p   i s   O F F P u m p   i s   O F F 13 17 P u m p   i s   O n p H = 7 . 0 3 E l e c t ri c a l   c o n d u c t i v i t y   E c   (u s / c m ) ( a)     0 5 10 15 20 25 30 T i m e   (m i n ) 0 20 40 60 80 100 120 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 T e m pe r a t ur e H um i di t y P um p W a t e r  pum p i s  O F F W a t e r  pum p i s  O F F W a t e r  pum p i s  m a x W a t e p u m p   (R P M ) T e m p e ra t u re   (0 C)  a n d   h u m i l i t y   (% )   ( b )         ( c)   ( d )     Fig u r 6 .   T esti n g   f u zz y   lo g ic  a lg o r ith m   a n d   s y s te m   s etti n g s   f o r   v eg etab le  ca r b ased   I o T   f o r   ( a)   p u m p i n g   li m e w ater ,   ( b )   p u m p i n g   w ater ,   ( c)   NP lev els ,   an d   ( d )   p u m p in g   NP K       ( T e m p e r at u r e ) ( H u m i d i t y) ( S ys t e m  p ar am e t e r  ) ( C on n e c t e d ) (S y s te m   s ta tu s ) ( S t at u s ) ( A u t o m od e ) ( E C ) ( p H )   (W a rn i ng   co nf i g ur a ti o n) (Set   up  w a rn i ng )   V i s u a l i z a t i o n   o f   t h e   S e n s o r   S y s t e m T e m p e r a t u r e   ( a)   ( b )   ( c)     Fig u r 7 .   Mo b ile  p h o n in ter f ac w eb   ap p   f o r   ( a)   s tatu s   o f   s y s te m ,   ( b )   s et  u p   w ar n i n g ,   a n d   ( c)   o n lin ch ar o f   s y s te m       4 . 3 .   Ana ly s is   o f   t he  a cc ura c y   o f   t he  s y s t em   T h tem p er atu r an d   p m e asu r e m en e x p er i m e n to o k   p lace   at  th E n v ir o n m e n tal  T ec h n o lo g y   L ab o r ato r y ,   s p ec if ical l y   i n   R o o m   4 0 3   at  C a m p u s   6   o f   L a Ho n g   U n i v er s it y ,   o n   Dec e m b er   6 ,   2 0 2 3 ,   f r o m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   R ec o n f i g u r ab le  &   E m b ed d ed   Sy s t     I SS N:   2089 - 4864       I o T - b a s ed   s ma r t a g r icu ltu r s ystem  u s in g   fu z z lo g ic:   ca s s tu d in   V ietn a m   ( Le  P h u o n g   T r u o n g )   449   1 5 :0 0   to   1 6 :1 0 .   T h o b j ec tiv o f   th ex p er i m e n w as  to   test   an d   ev alu ate  t h p er f o r m a n ce   o f   th te m p er atu r an d   p m ea s u r e m en s y s te m   in   lab o r ato r y   e n v ir o n m e n t.  T h p r im ar y   m ea s u r e m en s y s te m   e m p lo y ed   w a s   th E SP 3 2   m icr o co n tr o ller ,   u tili ze d   f o r   r ec o r d in g   te m p er atu r an d   p d ata.   Fo r   r ef er en ce   v alu es,  w u s ed   th e   HANN A   Gr o T in HI 9 8 1 4   m eter .   T h co llected   d ata  w as  d i r ec tl y   d is p la y ed   o n   t h E SP 3 2   m icr o co n tr o ller 's   s er ial  m o n ito r   ev er y   m i n u te.   T o   ass ess   th ac c u r ac y   o f   t h s y s te m ,   th a u t h o r   co m p u te d   th d if f er en ce   b et w ee n   t h e   m ea s u r ed   v alu a n d   th r ef er en ce   r es u lt.   P er f o r m an ce   i n d ices  in cl u d ed   th av er ag ab s o lu te  er r o r   ( e) ,   av er ag ab s o lu te   p er ce n tag er r o r   ( e%) ,   an d   r o o m ea n   s q u ar er r o r   ( R MSE )   as p er   ( 2 )   t o   ( 4 [ 2 4 ] [ 2 6 ] :     = ̂     ( 2 )     % = | ̂ | ̂     ( 3 )       = ( ̂ ) 2 = 1     ( 4 )     w h er   an d   ̂   ar th ith   m ea s u r e m en r esu lt  a n d   r ef er e n ce   r esu lt  r esp ec tiv el y ,   an d   n   is   th t o tal  n u m b er   o f   m ea s u r e m e n t s .     T h d if f er en ce   b et w ee n   th e   m ea s u r ed   v al u es   an d   r e f er en ce   v al u es  o f   p a n d   te m p er atu r ar   - 0 . 1 1 0 . 2 2   an d   - 0 . 9 0 . 8   °C .   T h av er ag d if f er en ce   b et w e en   th m ea s u r ed   an d   r ef er e n c v alu e s   o f   p an d   te m p er atu r ar 0 . 0 3 4   an d   0 . 0 5 6   an d   th m ea n   s q u ar ed   er r o r s   ar 0 . 2 2   an d   0 . 9 3   °C   r esp ec tiv el y   as   s h o w n   i n   T ab le  6 .       T ab le  6 .   T h R MSE   o f   p an d   tem p er at u r e     e   e%   R M S E   pH   −0 . 11 0 . 22   0 . 0 3 4   0 . 22   T e mp e r a t u r e   −0 . 9 0 . 8   0 . 0 5 6   0 . 93       4.4 .     Wa rning   s y s t e m   T h w ar n in g   s y s te m   w as   tr ig g er ed   b y   t h d iv er g en ce   o f   t h m ea s u r ed   te m p er at u r e,   h u m id it y ,   p H,   NP o u tp u f r o m   th r an g es  o f   s et  v alu e s .   I n   th i s   s tu d y ,   t h r an g e s   o f   s et  v al u es  f o r   th p H,   tem p er atu r e,   Hu m id it y ,   a n d   NP o f   th test in g   s y s te m   w er r esp ec ti v el y   5 . 5 - 6 . 5 ,   1 5 - 3 5 °C ,   5 0 % - 9 0 %,  an d   P   8 0 - 1 6 0 ,     4 0 - 9 0 ,   an d   E 1 0 0 0 - 2 5 0 0 .   I f   m ea s u r ed   v al u d i v er g es   f r o m   th e   co r r esp o n d in g   r an g e,   t h s y s te m   w ill  s en d   w ar n in g   v ia  w eb   ap p .     4.5 .     D i s cuss i on   T h r esu lts   o b tai n ed   f r o m   t h e   s i m u la tio n   o f   t h f u zz y   lo g ic   co n tr o d e m o n s tr ate  t h s y s te m 's  ab il it y   to   au to n o m o u s l y   r eg u late  ess e n tial  p ar a m eter s   li k w ater   an d   n u tr ien lev el s ,   w h ic h   ar cr itical  f o r   o p ti m izi n g   cr o p   g r o w t h .   T h s i m u la tio n   o u tco m es  al ig n   w it h   t h o b j e ctiv es  s et  f o r t h   in   t h i n tr o d u ct io n ,   p ar ticu lar l y   i n   ac h iev in g   f lex ib le  a n d   co s t - ef f ec tiv s o lu t io n   f o r   s m ar a g r icu lt u r e.   W h en   co m p ar ed   to   ex is t in g   s t u d ies,  o u r   s y s te m   o f f er s   i m p r o v e m e n ts   i n   ter m s   o f   m u l ti - p ar a m eter   i n teg r at io n   an d   r ea l - ti m m o n ito r in g   ca p ab ilit ie s .   Fo r   in s ta n ce ,   w h il P r av alli k et  a l.   [ 7 ]   f o cu s ed   o n   cr o p   y ield   p r ed ictio n   u s i n g   a n   I o T - b ased   s m ar s o il   s y s te m ,   o u r   ap p r o ac h   ex te n d s   b ey o n d   y ield   p r ed ictio n   to   i n clu d co m p r e h en s i v m o n ito r in g   a n d   co n tr o o f   v ar io u s   e n v ir o n m e n tal  f ac to r s .   Si m i lar l y ,   I k r a m   et  a l.   [ 8 ]   d em o n s tr ated   an   I o T - b ased   s y s te m   f o r   y ield   m ax i m izatio n ,   b u th e ir   f o cu s   w a s   li m i ted   to   y ield   alo n e.   I n   co n tr ast,  o u r   s y s te m   o f f er s   h o lis tic  ap p r o ac h   b y   ad j u s tin g   m u ltip le  f ac to r s   s u c h   as  p H,   te m p er atu r e,   an d   n u t r ien lev el s .   T h o u tco m es  o f   th p h y s ical  m o d el   test i n g   ali g n   w it h   th f i n d in g s   o f   B ak th a v atc h ala m   et  a l.   [ 9 ]   in   th eir   s tu d y   o n   an   I o T   f r am e w o r k   f o r   p r ec is io n   ag r icu l tu r e.   No tab l y ,   o u r   s y s t e m ,   i n   co m p ar is o n   to   th o n e   d ev elo p ed   b y   Ni g a m   et  a l [ 1 0 ] ,   p r e d icts   cr o p   y ield   b y   ap p l y in g   v ar io u s   m ac h in lear n i n g   tec h n iq u es.  T h ea r ly   w ar n i n g   s y s te m ,   a s   ev id en ce d   b y   t h r esear ch   co n d u cted   b y   Fati m et  a l.   [ 1 3 ] ,   p r o v es  ef f ec tiv i n   f ac i litati n g   ti m el y   i n ter v en t io n s ,   th er eb y   en h a n ci n g   f ar m i n g   e f f icien c y .   Sp ec i f icall y ,   o u r   f u zz y   l o g ic  co n tr o ller   e m u lates   ex p er k n o w led g b y   co r r elatin g   i n p u t s   s u ch   a s   te m p er at u r e,   h u m id it y ,   p H,   a n d   n u tr ie n le v els  w it h   ap p r o p r iate  ir r ig atio n   a n d   f er tili za tio n   a m o u n ts   u s i n g   MF  an d   if - t h e n   r u le s .   T h is   en s u r es  au to m ated ,   o p ti m al  co n tr o th at  ac c u r atel y   r ef lects r ea l - ti m cr o p   r eq u ir em en ts .   T h p h y s ical  p r o to t y p e,   w h ich   u tili ze s   E SP 3 2   MCU - b ased   s en s o r s ,   d e m o n s tr ated   s tab le  co n tr o o v er   w ater ,   n u tr ie n t s ,   an d   en v ir o n m en tal  f ac to r s .   T h ac cu r ac y   o f   th s y s te m   w as  v alid ate d   th r o u g h   r ig o r o u s   test i n g ,   w i th   th p H   s e n s o r   s h o w i n g   m in i m al   R M SE  o f   0 . 2 2   an d   th te m p er atu r s e n s o r   s h o w i n g   an   R M SE  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.