รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- การพัฒนาระบบน้ำหยดสำหรับพืชผักสวนครัวด้วยพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้โทรศัพท์มือถือสมาร์ทโฟนควบคุมระบบการทำงานอัตโนมัติผ่านเครือข่ายไร้สาย
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- The Development of a Drip Irrigation System for the Homegrown Vegetable with Solar Energy and Automation Control System Via a Wireless Network on Mobile Smartphones
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะเทคโนโลยีการเกษตรและเทคโนโลยีอุตสาหกรรม
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 29 ตุลาคม 2560
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 29 เมษายน 2562
- ประเภทของการวิจัย :
- งานวิจัยประยุกต์
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรม มีพื้นที่ทำการเกษตรมากมายทุกจังหวัด น้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับพื้นที่เพาะปลูก จากสถานการณ์ภัยแล้งอย่างหนักในปี 2558-2559 ทำให้เกิดการขาดแคลนน้ำในพื้นที่การเกษตรโดยเฉพาะพื้นที่ที่อยู่ห่างไกลจากแหล่งชลประทาน เกษตรกรต้องปรับตัวและหาเทคนิควิธีการใหม่ๆ สำหรับการให้น้ำพืชในแหล่งเพาะปลูก เพื่อให้สามารถใช้น้ำได้อย่างเหมาะสมและเกิดประโยชน์มากที่สุด วิธีการให้น้ำแบบหยดเป็นวิธีการให้น้ำแก่พืชที่จุดใดจุดหนึ่งหรือหลายๆ จุดบนผิวหรือในเขตของราก ซึ่งการให้น้ำแบบหยดนั้นเป็นวิธีการที่เหมาะสมกับการใช้งานสำหรับการปลูกพืช ซึ่งการให้น้ำแบบหยดนั้นได้พัฒนาเริ่มแรกในประเทศเยอรมัน ในปี พ.ศ.2503 โดยการให้น้ำแบบท่อฝังใต้ดิน ระยะแรกใช้ท่อทำด้วยดินเหนียวเผาไฟกลายเป็นท่อสั้นๆ นำมาต่อกันและมีการเปิดรอยต่อสำหรับไว้ให้น้ำไหลผ่านออกมา หลังจากนั้นมีการพัฒนามาตลอด จนในปี 2463 ได้พัฒนาจากท่อดินเผาสั้นๆ เป็นการใช้ท่อแบบรูให้น้ำไหลออกจากแนวท่อ ซึ่งน้ำจะออกมาตามรูที่ผนังท่อสู่ดินโดยตรง และได้รับความนิยมและความสนใจมาตลอด แพร่หลายไปในประเทศมีการพัฒนาท่อและอุปกรณ์ให้ระบบน้ำหยดมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น ระบบน้ำหยดนี้เป็นเทคนิคหนึ่งสำหรับการให้น้ำพืชที่เหมาะสมกับสถานการณ์ภัยแห้งและพื้นที่ที่ดินอุ้มน้ำไม่ได้ ขาดน้ำผิวดิน แต่มีน้ำใต้ดินเพียงพอที่จะใช้ได้ ระบบน้ำหยดนี้เป็นการให้น้ำตรงจุดและถูกตำแหน่งที่รากพืชจะดูดซับได้ง่าย จ่ายน้ำให้พืชได้อย่างเหมาะสมตามความต้องการช่วยให้เกิดการใช้น้ำอย่างคุ้มค่า ซึ่งในปัจจุบันมีหน่วยงานทั้งภาครัฐและเอกชนหลายพื้นที่ ได้นำระบบน้ำหยดเข้ามาใช้งานกันหลากหลาย โดยทั่วไปเทคโนโลยีการให้น้ำพืชแบบหยดสำหรับพื้นที่เกษตรกรรมขนาดใหญ่นั้นจะอาศัยปั๊มน้ำเป็นตัวช่วยเพื่อสูบน้ำจากแหล่งน้ำขึ้นมากับเก็บในถังและมีปั๊มน้ำอีกตัวเป็นตัวจ่ายเข้าไปในระบบคือท่อหลักและเทปน้ำหยดตามแนวพืชที่ปลูก แต่ปั๊มน้ำส่วนใหญ่ที่ใช้ในครัวเรือนและในการเกษตรจะเป็นปั๊มที่ทำงานด้วยระบบไฟฟ้ากระแสสลับหรือใช้เครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเป็นต้นกำลังในการขับเคลื่อนให้ปั๊มทำงาน ซึ่งทำให้มีค่าใช้จ่ายที่มากขึ้นอันเนื่องมาจากค่าไฟฟ้าและน้ำมันที่มีราคาสูงขึ้นเรื่อยๆ เกษตรกรเองก็ต้องพยายามหาวิธีการจัดการน้ำที่ยั่งยืนในระยะยาว เกษตรกรในพื้นที่จึงทำให้มีความพยายามในการแสวงหาพลังงานทางเลือกที่สามารถนำมาทดแทนในการขับเคลื่อนปั๊มสูบน้ำและถ้าระบบนี้ใช้ในการเกษตรแบบขนาดให้ญ่ มีพื้นที่มาก ปั๊มน้ำจะมีการทำงานเป็นเวลานาน ทำให้มีการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยรายเดือนและรายปีค่อนข้างสูง เป็นผลให้มีค่าใช้จ่ายค่าไฟฟ้าที่เป็นต้นทุนอย่างหนึ่งมีค่าสูงตามไปด้วย ดังนั้นแนวทางหนึ่งที่จะช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานคือนำพลังงานทดแทนเข้ามาเสริม ซึ่งพลังงานแสงอาทิตย์ เป็นพลังงานทดแทนหนึ่งที่เหมาะสมกับจังหวัดนครสวรรค์ โดยการนำอุปกรณ์โซลาร์เซลล์มาประยุกต์ใช้งานในการเกษตร สำหรับสูบน้ำขึ้นมาเพื่อใช้ในการเพาะปลูก ทั้งสูบน้ำผิวดิน น้ำใต้ดิน สูบจ่ายน้ำจากแหล่งเก็บไปตำแหน่งที่ต้องการ ซึ่งในปัจจุบันแผงโซลาเซลล์ที่สามารถเปลี่ยนแสงแดดเป็นไฟฟ้าเริ่มเป็นที่นิยมและมีราคาถูกลงจึงทำให้ปั๊มสูบน้ำที่ใช้พลังงานไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์ได้รับความสนใจสำหรับครัวเรือนภาคเกษตรกรรมทั้งนี้แนวทางการประยุกต์ใช้งาน ระบบโซลาร์เซลล์เพื่อการเกษตรจึงยังมีความน่าสนใจและตอบโจทย์การลดต้นทุนค่าพลังงานไฟฟ้าในภาคการเกษตรและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สำหรับในระบบน้ำหยดนั้นจะใช้ระบบโซลาร์เซลล์ เป็นต้นกำลังในการสูบน้ำและให้น้ำพืชในระบบน้ำหยด ซึ่งระบบนี้จะประกอบไปด้วย ระบบผลิตพลังงาน ระบบเก็บพลังงาน ระบบสำรองน้ำ ระบบสูบจ่ายน้ำ ระบบลำเลียงน้ำ ในส่วนการผลิตพลังงานเป็นหน้าที่ของโซลาร์เซลล์ โดยแบ่งเป็น 2 ชุด คือ การสูบน้ำขึ้นมาพักในถังเก็บจำนวนหนึ่งโดยโซลาร์เซลล์ ผ่านปั๊มคอลโทรลเลอร์จ่ายไฟฟ้าไปยังปั๊มให้สูบน้ำขึ้นมาไปยังระบบสำรองน้ำที่เป็นถังเก็บน้ำ และการสูบน้ำจากถังบรรจุน้ำจ่ายไปยังท่อหลักที่เชื่อมต่อกับสายน้ำหยดในแปลงปลูกพืช โดยใช้ระบบโซลาร์เซลล์เช่นเดียวกันเพียงเพิ่มแบบเตอรี่เพื่อเป็นแหล่งกักเก็บพลังงานสำรองให้ปั๊มสูบน้ำ นำจ่ายไปในระบบลำเลียงน้ำคือท่อน้ำหลักและท่อน้ำหยดในแปลงจ่ายน้ำในแปลงพืชให้มีความสม่ำเสมอ สำหรับในส่วนการควบคุมการจ่ายน้ำนั้นจะใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์เป็นตัวประมวลผลและควบคุมในอุปกรณ์วัดที่มีตัวแปรต่าง ๆ เช่น ความชื้นในดินอ่านค่าจากเซ็นเซอร์ส่งข้อมูลไปประมวลผลกลางเปรียบเทียบกับค่าอ้างอิง แล้วระบบจะสั่งการให้อุปกรณ์ทำงานตามที่ตั้งค่าไว้ เป็นต้น ซึ่งระบบนี้จะทำให้น้ำเป็นไปอย่างอัตโนมัติตามความต้องการ ใช้งานร่วมกับเซ็นเซอร์เพื่อจัดการทรัพยากรภายใน มีการมอนิเตอร์ตรวจสอบการทำงานของระบบด้วยคอมพิวเตอร์หรือโทรศัพท์แบบสมาร์ทโฟนผ่านระบบอินเทอร์เน็ตหรือระบบเครือข่ายมือถือ ให้เห็นการทำงานของอุปกรณ์ในกรณีที่ไม่อยู่ในพื้นที่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการในระบบได้เป็นอย่างดี
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 1. เพื่อออกแบบระบบน้ำหยดสำหรับแปลงพืชผักสวนครัวด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ 2.เพื่อใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ในระบบน้ำหยดทดแทนการใช้ไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายพลังงานหลัก 3.เพื่อพัฒนาระบบการควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ในระบบน้ำหยดผ่านระบบเครือข่ายบนโทรศัพท์มือถือแบบสมาร์ทโฟน
- ขอบเขตของโครงการ :
- 1.พื้นที่ที่ทำการวิจัย คือ แปลงปลูกพืชสวนครัว 2.ขอบเขตเวลา ช่วงเดือนตุลาคม 2560 – กันยายน 2561 3.ขอบเขตของระบบน้ำหยด เป็นแบบการให้น้ำบนผิวดิน 4.ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นหลักทดแทนพลังงานไฟฟ้าในระบบน้ำหยด 5.ระบบจ่ายน้ำในแปลงสวนครัวแบบอัตโนมัติ 6. ระบบควบคุมและการมอนิเตอร์ในระบบอินเทอร์เน็ตผ่านเครือข่ายมือถือแบบสมาร์ทโฟน
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- 1.การใช้พลังงานทดแทนในระบบจะช่วยลดต้นทุนค่าใช้จ่ายทางด้านพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม 2.ช่วยบรรเทาพื้นที่ที่ประสบภัยแล้งและขาดแคลนน้ำ โดยระบบน้ำหยดนี้เป็นการให้น้ำตรงจุดและถูกตำแหน่งที่รากพืชจะดูดซับได้ง่าย 3.มีระบบอิเล็กทรอนิกส์เป็นตัวประมวลผลและควบคุมในอุปกรณ์วัด เช่น ความชื้นในดินอ่านค่าจากเซ็นเซอร์ส่งข้อมูลไปประมวลผลกลางเปรียบเทียบกับค่าอ้างอิง แล้วระบบจะสั่งการอัตโนมัติให้อุปกรณ์ทำงานตามที่ตั้งค่าไว้ ระบบนี้จะทำให้การจ่ายน้ำเป็นไปอย่างอัตโนมัติได้อย่างเหมาะสม ช่วยให้เกิดการใช้น้ำได้อย่างคุ้มค่าตามความต้องการ 4.มีการมอนิเตอร์ตรวจสบการทำงานของระบบผ่านทางโทรศัพท์แบบสมาร์ทโฟน ให้เห็นการทำงานของอุปกรณ์ในกรณีที่ไม่อยู่ในพื้นที่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการในระบบได้เป็นอย่างดี 5.เป็นต้นแบบระบบน้ำหยดสำหรับพืชสวนครัวที่มีประสิทธิภาพโดยใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมและควบคุมมอนิเตอร์ผ่านระบบโทรศัพท์มือถือเพื่อนำไปสู่การถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่ชุมชน 6.การพัฒนาองค์ความรู้ด้านระบบน้ำหยดที่มีพลังงานทดแทนและเทคโนโลยีสมัยใหม่เข้ามาควบคุมและบริหารจัดการนี้จะช่วยให้งานทางด้านเกษตรกรรมมีประสิทธิภาพเหมาะสมกับสถานะการณ์ปฏิรูปประเทศในยุค 4.0
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- 1.ศึกษาและเก็บรวบรวมข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการปลูกพืชผักสวนครัว 2.ศึกษาพื้นที่ทรัพยากรดินและสภาพแวดล้อมในแปลงเพาะปลูกพืชผักสวนครัวที่เป็นกลุ่มเป้าหมาย 3.ศึกษาข้อมูลความต้องการน้ำของพืชผักสวนครัวที่เพาะปลูกและระบบการให้น้ำในรูปแบบต่าง ๆ 4.ศึกษาเทคโนโลยีที่ทันสมัยสำหรับการประยุกต์ใช้งานในระบบควบคุมการเพาะปลูกพืชการเกษตรแบบน้ำหยด 5.ออกแบบและวางผังระบบน้ำหยดด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ 6.ออกแบบระบบควบคุมการให้น้ำอัตโนมัติตามความเหมาะสมผ่านอุปกรณ์เซ็นเซอร์เทคโนโลยีต่าง ๆ 7.ทดสอบระบบควบคุมการเปิดปิดวาล์วอัตโนมัติจากข้อมูลป้อนกลับของเซนเซอร์ที่วัดค่าความชื้นในดิน 8.ทดสอบประสิทธิภาพการจ่ายน้ำของระบบน้ำหยดโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ 9.ทดสอบการมอนิเตอร์การทำงานของอุปกรณ์ผ่านเครือข่ายมือถือแบบสมาร์ทโฟน 10.วิเคราะห์ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ของระบบน้ำหยดพลังงานแสงอาทิตย์ 11.ถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่ชุมชนกลุ่มเป้าหมาย 12.สังเคราะห์ผลการทำงานและสรุปผลจัดทำรายงานผลการวิจัย
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- เป็นโครงการที่ออกแบบระบบควบคุมระบบน้ำหยดที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์มีแหล่งจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ในระบบเพื่อทดแทนการใช้ไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายพลังงานหลักและสามารถลดต้นทุนค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน โดยสามารถควบคุมและมอนิเตอร์การทำงานผ่านระบบเครือข่ายบนโทรศัพท์มือถือแบบสมาร์ทโฟน
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 ผู้ช่วยศาสตราจารย์วีระชาติ จริตงาม นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 60% 2 นายภิญโญ ชุมมณี นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 20% 3 ผู้ช่วยศาสตราจารย์ธีรพจน์ แนบเนียน นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 10% 4 นายถิรายุ ปิ่นทอง นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 10%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
