An Intelligent Irrigation Monitoring Based on Soil Moisture and Temperature

Abstract

The rapid advancement of the Internet of Things (IoT) has generated significant opportunities to enhance agricultural productivity through intelligent monitoring and automation. This study details the design and implementation of a smart greenhouse monitoring and control system that autonomously regulates environmental conditions critical for plant growth. The system continuously monitors temperature, humidity, and soil moisture to sustain optimal greenhouse conditions. The proposed system integrates DHT22 and soil moisture sensors with an ESP32 microcontroller to collect and process environmental data in real time. Communication utilizes Wi-Fi connectivity and the MQTT protocol, ensuring reliable data transmission and remote accessibility. Based on predefined threshold values, the system autonomously controls irrigation and ventilation mechanisms, including pumps, fans, and window actuators. A web-based dashboard offers real-time visualization of sensor data and facilitates remote monitoring and control. The system was validated through simulation and practical implementation. Experimental results demonstrated successful real-time monitoring and automatic control of environmental parameters, with a response time of approximately 2–3 seconds. The developed solution improves irrigation efficiency, reduces water consumption and manual intervention, and provides a scalable platform for future integration of artificial intelligence techniqThe rapid advancement of the Internet of Things (IoT) has generated significant opportunities to enhance agricultural productivity through intelligent monitoring and automation. This study details the design and implementation of a smart greenhouse monitoring and control system that autonomously regulates environmental conditions critical for plant growth. The اتاح التطور السريع لإنترنت الأشياء IoT فرصاً واعدة لتحسين الإنتاجية الزراعية من خلال أنظمة المراقبة والأتمتة الذكية. يهدف هذا المشروع إلى تصميم وتنفيذ نظام ذكي لمراقبة البيوت المحمية والتحكم فيها، بما يضمن الإدارة الآلية للظروف البيئية الضرورية لنمو النباتات. ويركز النظام على مراقبة درجة الحرارة والرطوبة ورطوبة التربة للحفاظ على بيئة زراعية مثالية داخل البيت المحمي.

يعتمد الحل المقترح على دمج مستشعرات DHT22 ومستشعرات رطوبة التربة مع المتحكم الدقيق ESP32، الذي يتولى جمع البيانات البيئية ومعالجتها في الزمن الحقيقي. ويتم تحقيق الاتصال بين مكونات النظام عبر شبكة Wi-Fi وبروتوكول MQTT، مما يضمن نقلاً موثوقاً للبيانات وإمكانية الوصول عن بعد. واستناداً إلى قيم عتبية محددة مسبقاً، يقوم النظام تلقائياً بالتحكم في آليات الري والتهوية، بما في ذلك المضخات والمراوح ومحركات فتح النوافذ. كما توفر لوحة تحكم ويب عرضاً لحظياً لقراءات المستشعرات وتدعم عمليات المراقبة والتحكم عن بعد.

تم التحقق من فعالية النظام من خلال المحاكاة والتطبيق العملي، حيث أظهرت النتائج نجاحه في المراقبة الفورية والتحكم الآلي في المعلمات البيئية بزمن استجابة منخفض يقارب 2–3 ثوانٍ، وسهولة التوسع في تحسين كفاءة الري، وتقليل استهلاك المياه والتدخل البشري. كما يوفر بنية قابلة للتطوير لدمج تقنيات الذكاء الاصطناعي مستقبلاً بهدف تعزيز الإنتاجية الزراعية ودعم اتخاذ القرار.