การพัฒนาระบบควบคุมการให้น้ำและปุ๋ยอัตโนมัติเพื่อให้น้ำต้นแตงโมในระบบโรงเรือน

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

วชิรญาณ์ ชูมณี, ธนัญญา ไชยกุล

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

ยุทธพงศ์ เพียรโรจน์, สายสุนีย์ จำรัส

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมอ.วิทยานุสรณ์ สุราษฎร์ธานี

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2562

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

แตงโม (Citrullus Vulgaris) เป็นพืชตระกูลแตงที่คนไทยรู้จักบริโภคกันมานาน แตงโมเป็นพืชที่ปลูกง่ายสามารถปลูกได้ทั่วทุกภาคของประเทศไทย มีระบบรากที่ลึกมากกว่า 120 เซนติเมตร และต้องการดินที่ อุดมสมบูรณ์ มีความชุ่มชื้นที่เหมาะสม ต้นแตงโมเป็นพืชที่ไม่ชอบฝนชุกจะตายด้วยโรคเถาเหี่ยวเป็นส่วนใหญ่ และเกิดโรคทางใบมาก ผลแตงโมจะเน่าง่าย อีกทั้งรสชาติจะไม่หวานจัดเหมือนแตงโมที่ปลูกในฤดูแล้ง ทำให้เกิดความสูญเสียทั้งในด้านปริมาณและคุณภาพ เกษตรกรจึงเริ่มมีการใช้ระบบโรงเรือนในการเพาะปลูกแตงโมมากขึ้น เนื่องจากปัจจัยหลายประการ เช่น ต้องการผลผลิตที่ปราศจากการใช้สารเคมี ต้องการควบคุมหรือเร่งการเจริญเติบโตของพืช ต้องการความสะอาดในการผลิตต้นอ่อนพืช ต้องการควบคุมสภาวะบรรยากาศ อุณหภูมิและความชื้น อาจรวมถึงการควบคุมแสงและความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ให้เหมาะสมกับการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งจะทำให้ได้ผลผลิตเร็วขึ้น ปริมาณมากขึ้น และมีคุณภาพสูง

ในปัจจุบันได้มีการนำเทคโนโลยีสารสนเทศและอิเล็กทรอนิกส์ เข้าไปใช้จัดการการเพาะปลูกพืชในระบบโรงเรือนมากขึ้น โดยการดูแลกระบวนการผลิตให้มีประสิทธิภาพและแม่นยำ ผ่านการใช้ระบบเซนเซอร์มาเป็นตัววัด เพื่อให้ได้ผลผลิตที่มีคุณภาพ (จักรกฤษณ์. 2559) การนำเทคโนโลยี RFID Sensors เข้ามาใช้ในการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ทางการเกษตรต่างๆ ทำให้อุปกรณ์เหล่านั้น สามารถสื่อสารกับอุปกรณ์ควบคุมหลักได้ เช่น การใช้เซนเซอร์วัดข้อมูลต่างๆ อย่าง เซนเซอร์ตรวจอากาศ (Weather Station) เซนเซอร์วัดดิน (Soil Sensor) เซนเซอร์ตรวจโรคพืช (Plant Disease Sensor) เซนเซอร์ตรวจวัดผลผลิต (Yield Monitoring Sensor) เป็นต้น เซนเซอร์เหล่านี้สามารถนำมาวางเป็นระบบเครือข่ายไร้สาย (Wireless Sensor Network) โดยนำไปติดตั้งหรือปล่อยในพื้นที่การเกษตร เพื่อเก็บข้อมูลต่างๆ ได้แก่ ความชื้นในดิน อุณหภูมิ ปริมาณแสง และสารเคมี เพื่อที่จะทราบว่าควรมีการให้ปุ๋ย น้ำ ยาฆ่าแมลง เมื่อใด และเท่าใดตามสภาพความแตกต่างของพื้นที่ ซึ่งเทคโนโลยีดังกล่าวจะช่วยเกษตรกรประหยัดเวลา ประหยัดทรัพยากร และแรงงานในกระบวนการผลิต อีกทั้งยังช่วยให้ผลผลิตที่ได้มีคุณภาพมากขึ้น (ปฐมสุดา, 2561)

โครงงานที่สนใจคือระบบการให้น้ำและปุ๋ยต้นแตงโมอัตโนมัติ ซึ่งการให้น้ำและปุ๋ยพืชมักเป็นสาเหตุที่ทำให้คุณภาพแตงโมสูญเสียได้ง่ายๆ เนื่องจากการให้น้ำต้นแตงโมควรมีความถี่และปริมาณการให้น้ำที่เหมาะสม ส่วนการให้ปุ๋ยแตงโมควรให้ตามปริมาณธาตุอาหารในดินที่พืชต้องการ เพื่อกำหนดเวลาของการให้น้ำและปุ๋ยพืชที่เหมาะสม โดยการติดตั้งเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ เซนเซอร์วัดความชื้นในดินและในอากาศ เซนเซอร์วัดปริมาณธาตุอาหารในดิน เพื่อตรวจสอบความเหมาะสมในการให้น้ำและปุ๋ยต้นแตงโม โดยเซนเซอร์ทุกตัวภายในโรงเรือนจะถูกควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร์ LoRa32u4มีการเชื่อมต่อข้อมูลโดยใช้ระบบเครือข่ายไร้สาย (Wireless Network) และส่งข้อมูลไปแสดงผลบนสมาร์ทโฟน

ระบบให้น้ำและปุ๋ยต้นแตงโมอัตโนมัติที่พัฒนาขึ้นจะทำให้การให้น้ำต้นแตงโมแม่นยำขึ้น โดยภายในโรงเรือนจะติดตั้งเซนเซอร์วัดความชื้นและอุณหภูมิในบรรยากาศ 3 ตัว เซนเซอร์วัดความชื้นในดิน 3 ตัว เมื่อถึงค่าขีดจำกัดขอบล่างของการเติมน้ำ ไมโครคอนโทรลเลอร์จะสั่งงานรีเลย์ (Relay) เพื่อเปิดโซลินอยด์ วาล์ว (Solenoid Valve) ให้เปิดปั๊มน้ำ และเมื่อถึงค่าขีดจำกัดขอบบนของการหยุดให้น้ำไมโครคอนโทรลเลอร์จะสั่งงานรีเลย์ (Relay) เพื่อให้โซลินอยด์ วาล์ว (Solenoid Valve) ให้หยุดให้น้ำ โดยจะมีโฟลมิเตอร์ (Flow meter) วัดปริมาณน้ำที่ใช้ไปเพื่อนำมาเปรียบเทียบผลการประหยัด ติดตั้งเซนเซอร์วัดปริมาณธาตุอาหารในดิน 3 ตัว เพื่อควบคุมการเติมปุ๋ยที่จำเป็นในการเจริญเติบโตของต้นแตงโม และจะมีการเก็บค่าต่างๆ ที่วัดได้ ไว้ใน SD-Card และใน Thing Speak เพื่อสำรองข้อมูล จากนั้นจึงนำข้อมูลที่เก็บได้ไปแสดงผลบนสมาร์ทโฟนระบบ Android ผ่าน Blynk