IOT for Smart Farm

Real Time Control / Alarm Notify / Report / IOT Solution

ปัจจุบันพืชเศรษฐกิจที่เด่นขึ้นมาในช่วงเวลาไม่กี่ปีก็คือ กัญชา ที่นี้กระบวนในการควบคุมปัจจัยพื้นฐานที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการปลูกพืชชนิดนี้ค่อนข้างจะยากพอสมควร ต้องควบคุมทั้งอุณหภูมิและความชื้น แสงแดด การรดน้ำ การควบคุมแมลง ให้ดีที่สุดถึงจะได้ผลผลิตให้เป็นไปตามที่ต้องการ

แน่นอนสิ่งสำคัญอันดับแรกที่จำเป็นต้องมีคือ โรงเรือนที่สามารถควบคุมปัจจัยพื้นฐานนั้นได้ ซึ่งภายในโรงเรือนจำพวกนี้ก็จะประกอบไปด้วยแผงทำความเย็น ( Evap Pad ) , พัดลมฟาร์มระบายอากาศที่จะดึงอุณหภูมิกับความชื้นจากแผงระบายความเย็นนั้น และพัดลมกวนอากาศเพื่อกวนอากาศให้ดีเคลื่อนที่มากที่สุด ซึ่งทั้ง 3 องค์ประกอบนี้ต้องทำงานควบคู่กันไปเพื่อให้ได้ค่าความชื้นที่ 80 % และค่าอุณหภูมิที่ 25 องศาเซลเซียส

เนื่องด้วยความที่ปัจจุบันระบบการควบคุมกระบวนการค่อนข้างที่จะเข้าถึงง่ายและมีอุปกรณ์ให้ใช้อย่างมากมาย ดังนั้นการนำระบบ IOT มาใช้สำหรับการควบคุมฟาร์มก็เป็นสิ่งที่ได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย ซึ่งอรรถประโยชน์ที่เกิดขึ้นจากการใช้ IOT นี้ก็จะเยอะมากเลยทีเดียว ทั้งเรื่องการสามารถควบคุมผ่านระยะไกล การสามารถตรวจสอบการทำงานของระบบได้ หรืออาจจะเป็นการเก็บข้อมูลต่างๆเพื่อนำข้อมูลมาพัฒนาระบบให้ดีกว่าเดิมได้ก็เป็นเรื่องที่ค่อนข้างเข้าถึงง่ายในช่วงเวลาปัจจุบันนี้ ดังนั้นในระบบสามารถฟาร์มส่วนใหญ่จะสามารถควบคุมผ่านทางไกลได้ทั้งหมด ใช้ระบบ IOT ในการบริหารจัดการ ซึ่งการทำงานของระบบ IOT นี้จำเป็นต้องมีตัวกลางในการสร้างระบบควบคุมบน Cloud ซึ่งตัวที่เป็นตัวกลาง (Gateway) ในฟาร์มเราใช้ V-Box ของ WECON เพราะความง่ายในการเข้าถึงอุปกรณ์และการที่ตัวอุปกรณ์มาพร้อมกับระบบ Cloud ฟรี นั่นก็เป็นเหตุผลที่ไม่ยากมากนักสำหรับการตัดสินใจเลือกอุปกรณ์ตัวนี้

งานควบคุมระบบ Farm โดยการใช้ V-BOX Could Gateway + FX3G PLC Mitsubishi

เริ่มแรกของโปรเจคนี้คือการที่เราใช้ อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิและควบควมชื้น ทำการวัดค่าแล้วนำค่านั้นมาควบคุมการทำงานของระบบปั้มน้ำ E Vap และการหมุนของพัดลมดึงความชื้น มีอุปกรณ์ทำงานคร่าวๆประมาณนี้

1. FR-D740-2.2K 2.2Kw/3Hp Mitsubishi VSD สำหรับควบคุมการหมุนของพัดลมระบายอากาศ
2. FX3G-40MR/ES Mitsubishi PLC สำหรับเป็นหัวใจหลักของการควบคุมกระบวนการและการประมวณผล
3. GS2107-WTBD-N Mitsubishi HMI สำหรับการควบคุมการใช้งานจากหน้าจอและการเก็บค่าอุณหภูมิและความชื้น
4. Humidity and Temperature Primus สำหรับการตรวจจับค่าอุณภูมิและความชื้น

ซึ่งได้มีการประกอบเป็นตู้ควบคุมเพื่อให้เหมาะสมกับใช้งานในฟาร์ม พร้อมทั้งการเขียนโปรแกรมควบคุมใหม่บนพื้นฐานของ Modbus RTU ที่มีเป็นฟังก์ชั่นพื้นฐานในทุกๆอุปกรณ์ เพื่อให้เข้ากับสภาพปัจจุบันของฟาร์มให้มากที่สุด ซึ่งรายละเอียด ณ จุดนี้อาจจะค่อนข้างลึกมากเกินกว่าจะอธิบายลงในบทความนี้ได้

หลังจากได้ตู้ควบคุมการทำงานนั้นมาแล้ว เราก็ได้นำ V-Box มาทำการขนานเข้ากับระบบ PLC แต่ละตัว ( ใช้การ์ด FX3U-ENET-ADP และการเชื่อมต่อแบบ Melsec Simple Protocol ) และทำการดึงข้อมูลเพื่อเขียนการควบคุมบนระบบ Cloud ดังเช่นรูปที่แสดงเป็น Dashboard ใน Application ด้านแสดงตามรูปข้างล่าง

ซึ่งจะเห็นว่าเราสามารถตรวจสอบได้ทั้งค่าอุณหภูมิ ( Temperature ) ควมชื้น ( Humidity ) และการหมุนของพัดลมที่ใช้อินเวอร์เตอร์ควบคุมความเร็ว (โan speed) อีกทั้งยังสามารถตรวจสอบค่าแบบ Real time ได้จากจุดไหนก็ได้ที่เชื่อมต่ออินเตอร์เน็ต

ส่วนภาพที่แสดงด้านบนเป็นตัวอย่างหนึ่งของการบันทึกค่าในระบบของ V-box สามารถเก็บค่าต่างๆที่เราต้องการได้ ในที่นี้เราใช้ค่าความชื้น อุณหภูมิ และการหมุนของพัดลม 3 หัวใจหลักของการควบคุมระบบฟาร์มนี้ เป็นค่าที่จะใช้ในการวิเคราะห์ระบบ ค่าที่จัดเก็บได้จะเป็นประโยชน์อย่างมากในการพัฒนาระบบให้ทำงานได้ดียิ่งขึ้นกว่าเดิม

รูปสุดท้ายเป็นตัวอย่างการควบคุมพัดลมและปั้มน้ำ ทีเป็นองค์ประกอบสำคัญในระบบการทำอุณหภูมิของฟาร์ม ซึ่งจะเห็นว่าสามารถเปิดและ ปิด ได้บน Application ที่สามารถเขียนโปรแกรมให้ทำงานตามที่ต้องการได้อีก เรียกว่าทั้งสะดวกและเข้าถึงง่าย

นอกเหนือจากการสั่งการจาก V-Box แล้วนั้นเรายังสามารถทำการสั่งการค่าต่างๆในแสดงค่าทางไลน์ Application ( MQTT Protocol ) ไม่ว่าจะเป็นการแจ้งเตือน การส่งข้อมูลพื้นฐานเป็นช่วงเวลาของระบบฟาร์มนั้น และการวิเคราะห์ค่าพลังงานของระบบ ซึ่งน่าจะได้มีโอกาสเขียนเป็นบทความให้ท่านที่สนใจได้เรียนรู้ในโอกาสถัดไป