數位化雲端農田管理：以ESP32結合Google雲端打造智慧農場

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摘要

隨著科技的進步，農業也正邁向智慧化。本研究以 ESP32 和 RS485通訊協定 為核心，結合 Google 試算表 與 ThingSpeak 圖表，打造了一套智慧農場數據監測系統，讓農民能隨時隨地掌握土壤狀況，實現便捷、高效的農場管理。

研究背景與動機

農業生產除了受到極端氣候影響外，還面臨人口老化與人力短缺等挑戰。傳統的田間數據監測過程繁瑣，農民需要親自到田間測量。本研究的目的是利用現代資訊科技，讓農民可以在家輕鬆監測土壤的各項數據，減輕農業勞動力需求。

研究目標

1. 建置土壤營養源的智慧監測系統。

2. 結合無線通訊技術，將數據上傳至雲端，供隨時檢視與分析。

硬體設備

• ESP32：用於蒐集土壤數據，並透過無線方式上傳到伺服器。

• RS485土壤感測器：測量土壤的溫度、濕度以及電導率。

• Raspberry Pi 4：作為中繼伺服器，負責處理數據並與Google Sheet和ThingSpeak API溝通。

軟體工具

• Google API：用於將數據儲存至Google 試算表。

• ThingSpeak：即時呈現數據變化的折線圖。

• Visual Studio Code：用於編寫ESP32和中繼伺服器程式。

研究成果

1. 成功建構土壤營養監測系統，數據涵蓋溫濕度、氮、磷、鉀等指標。

2. 確保數據以高效方式傳輸至雲端，並透過視覺化工具幫助農民分析。

3. 系統實驗結果顯示，智慧監測設備可顯著減少農場的管理負擔。

未來展望

1. 網頁整合系統：建立一個更直觀的界面，將所有數據與圖表整合，方便農民管理。

2. 自動化操作：結合機械系統，實現自動澆水與施肥。

3. 視訊監測：加入影像系統，讓農民能即時觀察作物生長狀況。

本研究不僅提供了一套完整的智慧農場解決方案，更期待透過科技進一步提升農業效率與便利性，為農民帶來全新體驗。