การออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมออกซิเจนน้ำสำหรับการเลี้ยงปลานิลด้วยเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตในทุกสรรพสิ่งร่วมกับเทคโนโลยีลอร่า

บทคัดย่อ/Abstract

การเลี้ยงปลานิลในกระชังได้รับผลกระทบได้ง่ายเมื่อคุณภาพน้ำเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะเมื่อปริมาณออกซิเจนละลายน้ำ (Dissolved Oxygen: DO) ผันผวน ซึ่งอาจทำให้ปลาเครียด ปลาตาย และเกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจ งานวิจัยนี้ได้พัฒนาและประเมินผลภาคสนามของระบบตรวจวัดคุณภาพน้ำและสั่งการเติมอากาศ โดยใช้อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (Internet of Things: IoT) และเทคโนโลยี LoRa สำหรับการเลี้ยงปลานิลในกระชังในแหล่งน้ำเปิด ระบบประกอบด้วยโหนดควบคุมแบบกระจาย โหนดหลัก ฐานข้อมูลบนคลาวด์ และแอปพลิเคชันบนอุปกรณ์เคลื่อนที่ ระบบใช้ติดตามค่า DO ค่า pH และอุณหภูมิน้ำแบบเรียลไทม์ และสั่งการปั๊มออกซิเจนได้ทั้งแบบระยะไกลและแบบอัตโนมัติ โหนดควบคุมมีกลไกยกหัววัดอัตโนมัติ เพื่อลดระยะเวลาที่หัววัดจมอยู่ในน้ำและลดความเสี่ยงที่คราบสกปรกจะเกาะเซนเซอร์ (sensor fouling) ระหว่างใช้งานภาคสนาม ผลการทดสอบภาคสนามพบว่าโหนดที่มีกลไกยกหัววัดวัดค่าได้ใกล้เคียงกับเครื่องมืออ้างอิงมากกว่าโหนดที่จมหัววัดไว้ในน้ำตลอดเวลา โดยเฉพาะค่า DO ซึ่งมีค่ารากที่สองของความคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ย (RMSE) เท่ากับ 0.186 mg/L และ 0.683 mg/L ตามลำดับ ด้านประสิทธิภาพการสื่อสาร ระบบรับแพ็กเก็ตได้ครบ 100% ที่ระยะไม่เกิน 1,640 เมตร แต่รับได้น้อยลงที่ระยะไกลที่สุดที่ทดสอบคือ 2,290 เมตร ดังนั้นควรพิจารณาระยะติดตั้งใช้งานจริงอย่างระมัดระวัง เมื่อใช้การตั้งค่า LoRa แบบเดียวกับที่ทดสอบ ผลการทดลองด้านความหน่วงในการตรวจจับพบว่าระบบตอบสนองได้ในเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที ความหน่วงเฉลี่ยอยู่ที่ 208.6–289.7 มิลลิวินาทีสำหรับการสื่อสารแบบฮอปเดียว (single-hop) และ 438.9–529.4 มิลลิวินาทีสำหรับการสื่อสารแบบสองฮอป (two-hop) ผลการประเมินโดยผู้เชี่ยวชาญและผลการประเมินความพึงพอใจของเกษตรกรเป็นไปในทางบวก ทั้งด้านความสามารถในการใช้งานและด้านความเหมาะสมในการนำไปใช้จริง อย่างไรก็ตาม การศึกษานี้มีข้อจำกัดหลายประการ ได้แก่ ระยะเวลาทดสอบภาคสนามค่อนข้างสั้น จำนวนเซนเซอร์สำหรับการวัดซ้ำมีจำกัด และไม่ได้วัดผลผลิตปลาโดยตรง จึงควรคำนึงถึงข้อจำกัดเหล่านี้เมื่อตีความผลการศึกษา โดยสรุป ระบบที่นำเสนอเป็นแพลตฟอร์มที่ใช้งานได้จริงสำหรับการตรวจวัดคุณภาพน้ำและการสั่งการเติมอากาศในการเลี้ยงปลานิลในกระชัง