طراحی و پیاده سازی سیستم هوشمند، آبیاری، کوددهی و سمپاشی با استفاده از حسگرهای دما و رطوبت و پاشش التراسونیک (Vertical Garden باغ های عمودی)

اتلاف به پدیده امروزه توسعه باغ های عمودی و دیوارهای سبز در کلان شهرها نقش بسزایی در کاهش جزایر حرارتی و بهبود زیست محیطی سازه ها دارد؛ با این حال سیستم های آبیاری سنتی در این سازه ها با چالش های عمده ای نظیر شدت منابع آب، دلیل تبخیر تعرق، دینامیک پدیده شده کردن و رواناب سطحی، گرفتگی نازل های هیدرولیکی و عدم یکنواختی توزیع کود و سم در ارتفاع به دلیل نیروی گرانش مواجه هستند. به منظور مهار این چالش ها، در این پژوهش یک سامانه نوین پایش و اتوماسیون هوشمند ریزاقلیم مبتنی بر معماری اینترنت اشیاء (IoT) و سیستم مه پاشی التراسونیک فرکانس بالا، طراحی، محاسبه سازی و به صورت ماژولار مورد ارزیابی قرار گرفت. در بخش سخت افزار از تراشه پردازشی ۳۲ بیتی دو هسته ای ESP۳۲ به عنوان هسته مرکزی، آرایه حسگرهای صنعتی دما و رطوبت ۳۱ با پروتکل I۲C در سه زون ارتفاعی، حسگر التراسونیک ضدآب JSN-SRT جهت سطح سنجی مخازن سه گانه استفاده شد. لایه مجزا و نرم افزاری بر پایه منطق فیدبک حلقه بسته توسعه یافت که با حل ریل تایم معادله ترمودینامیکی پنمن-مانتیث (FAO-۵۶) و محاسبه شاخص کمبود فشار بخار اتمسفر (VPD)، حد آستانه آبیاری را به صورت دینامیک جابه جا می کند. همچنین برای سرکوب نویزهای فرکانسی خطوط، داده فیلتر میانگین متحرک ساده (SMA) پیاده سازی گردید و تبادل داده با داشبورد ابری از طریق پروتکل سبک MQTT صورت پذیرفت. یافته های حاصل از شبیه سازی سناریوهای تست تجربی نشان داد که سیستم پیشنهادی منجر به کاهش ۴۰ درصدی در مصرف آب نسبت به سیستم های زمان بندی صلب سنتی می شود. علاوه بر این، استفاده از پیزوالکتریک های ۱۱۳ کیلوهرتز و تولید مه میکرونی (قطر زیر ۵ میکرون)، ضریب یکنواختی کریستیانسن کلات های کودی را در امتداد سازه به ۹۴.۶ درصد ارتقا داد و پدیده شره کردن مایع را به صفر رساند. در نهایت تحلیل های اقتصادی تایید کرد که این سامانه با کاهش نرخ تلفات گیاهی به کمتر از ۴ درصد، هزینه های عملیاتی را به شدت کاهش داده و دوره بازگشت سرمایه کل طرح حدود ۹.۵ ماه برآورد می گردد.

کلیدواژه ها:

دیوار سبز هوشمند ، اینترنت اشیاء (IoT) ، مه پاشی التراسونیک ، فیدبک حلقه بسته ، معادله پنمن-مانتیث ، کشاورزی دقیق عمودی