استخدام البيانات المستشعرات ومجموعات البيانات الضخمة لاتخاذ القرارات وفق تلك البيانات المجمعة - كتاب إنترنت الأشياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 استخدام بيانات المستشعرات والبيانات الضخمة لاتخاذ القرارات

المفاهيم الأساسية

المراقبة الذكية في الزراعة: عملية مراقبة الحديقة باستخدام أجهزة تجمع البيانات وترسلها إلى منصة عبر الإنترنت.

الإدارة الذكية للحدائق: استخدام تقنيات البيانات لتحسين فاعلية أنظمة الحدائق والمحافظة على توازنها واستمراريتها.

خريطة المفاهيم

```markmap

تطوير وبرمجة الأردوينو

مشروع الحديقة الذكية بالأردوينو

المكونات المطلوبة

• مستشعر الحرارة (Temperature Sensor)

توصيل المكونات

#### توصيل مستشعر درجة الحرارة

توصيل طرف Power (الطاقة) للمستشعر بالعمود الموجب في لوحة التوصيل (سلك أحمر).

توصيل طرف Vout (الجهد) للمستشعر بالطرف التناظري A2 في الأردوينو (سلك أخضر).

توصيل طرف GND (الأرضي) للمستشعر بالعمود السالب في لوحة التوصيل (سلك أسود).

#### توصيل مستشعر رطوبة التربة

توصيل طرف Power (الطاقة) للمستشعر بالعمود الموجب في لوحة التوصيل (سلك أحمر).

توصيل طرف GND (الأرضي) للمستشعر بالعمود السالب في لوحة التوصيل (سلك أسود).

توصيل طرف Signal (الإشارة) للمستشعر بالطرف التناظري A4 في الأردوينو (سلك أخضر).

#### الدائرة بصورتها النهائية

• توصيل الأطراف بالمكونات
• المكونات المتصلة:

- مستشعر رطوبة التربة (Soil Moisture Sensor)

- ترانزستور (TMP)

- محرك (Motor)

#### الدائرة المادية (Physical Circuit)

• صورة الدائرة بمكوناتها المادية
• المكونات الظاهرة:

- مستشعر رطوبة التربة (Capacitive Soil Moisture Sensor v1.2)

- لوحة الأردوينو (Arduino Uno R3)

- لوحة التوصيل (Breadboard)

- محرك التيار المستمر (DC Motor)

برمجة المكونات

#### الخطوات البرمجية

استدعاء المكتبات المطلوبة (pyfirmata, time)

تكوين منفذ الاتصال والأطراف (COM4، محرك DC، مستشعر درجة الحرارة، مستشعر الرطوبة)

إعداد الاتصال بين PyFirmata ولوحة الأردوينو

تنفيذ دالة التحكم في محرك التيار المستمر (water_plant)

#### استكشاف الأخطاء وإصلاحها

##### التحقق من صحة بيانات المستشعر

• استخدام حلقة تكرار لا نهائية (`while True`)
• قراءة القيم غير المعالجة من الأطراف التناظرية
• إضافة شرط `if` للتحقق من أن القيم ليست `None`

##### معالجة وتحويل البيانات

• تحويل قيمة درجة الحرارة إلى درجات مئوية
• تحويل مستوى الرطوبة إلى نسبة مئوية

##### إدخال شروط الري

• كتابة شرط التحكم في الري:

- إذا كانت `(temperature >= 24.0) and (moisture <= 40.0)`

- استدعاء دالة `water_plant(dc_motor_pin)`

##### عرض التقارير

• طباعة تقرير درجة الحرارة: `"Temperature : " + str(temperature) + " C"`
• طباعة تقرير الرطوبة: `"Moisture : " + str(round(moisture, 2)) + "%"`
• إضافة `time.sleep(10)` في نهاية الحلقة

التفاعل مع خدمات الويب السحابية

#### تطوير المشروع

• إرسال البيانات عبر خدمة الويب السحابية من منصة Binary IoT Cloud

#### عرض البيانات على المنصة

• عرض البيانات البيئية المجمعة بواسطة الأردوينو
• مثال: جدول ورسوم بيانية لقراءات درجة الحرارة والرطوبة

##### بيانات مثال من المنصة

• درجة الحرارة: تتراوح بين 25.36°C و 25.43°C
• الرطوبة: تتراوح بين 39.39% و 42.84%

#### التسجيل في المنصة السحابية

##### خطوات التسجيل

الانتقال إلى موقع المنصة: https://ksa-iot.azurewebsites.net/Login.aspx

الضغط على "تسجيل" من صفحة الترحيب.

تعبئة بيانات الحساب:

- اسم المستخدم (Username)

- كلمة المرور (Password)

- رقم التعريف الشخصي (PIN): 174563

الضغط على زر "Register" (تسجيل).

##### واجهة التسجيل (شكل 4.26)

• تحتوي على رمز QR للوصول.
• نموذج يحتوي على حقول:

- Username

- Password

- Confirm Password

- Pin

- زر Register

• أرقام مرقمة (1-5) تشير إلى تسلسل الإجراءات.

#### استدعاء واجهة برمجة تطبيقات الويب (Web API) باستخدام البايثون

##### مفهوم Web API و JSON

• Web API: نقطة وصل للتواصل بين برنامج وخادم على الإنترنت.
• JSON: تنسيق مفتوح لنقل البيانات (مفتاح - قيمة).

##### خطوات البرمجة

تثبيت حزمة `requests`:

```

توسيع نطاق مشروع الحديقة الذكية

من مراقبة الحديقة الذكية (مشروع سابق)

• مثال مصغر للمراقبة الذكية في الزراعة.
• جهاز واحد يجمع البيانات ويرسلها لمنصة عبر الإنترنت.

إلى مراقبة عدة حدائق كبيرة

• الحديقة الكبيرة تتطلب أجهزة متعددة لمراقبة شاملة.
• كل نوع/صنف نبات يحتاج بيئة مراقبة مختلفة.
• جمع البيانات قد يكشف أنماطاً مختلفة تشكل نظاماً متكاملاً.

إدارة عدة حدائق في المدينة

• إدارة البلدية تراقب وتُعنى بعدة حدائق بأنظمة مختلفة.
• تتطلب كميات هائلة من البيانات.
• تحليل البيانات يعطي رؤى وأنماط شاملة للإدارة والتشغيل.
• يمكن إجراء مقارنات بين الحدائق.

الإدارة الذكية للحدائق

• تساهم في تحسين وتطوير الحدائق الذكية.
• تزيد من فاعلية الأنظمة.
• تحافظ على توازن واستمرارية الأنظمة.

```

نقاط مهمة

• مشروع الحديقة الذكية السابق كان يركز على جهاز واحد، بينما الواقع يتطلب أنظمة متعددة الأجهزة.
• توسيع نطاق المشروع يعني التعامل مع كميات هائلة من البيانات (بيانات ضخمة).
• تحليل هذه البيانات الضخمة يساعد في اتخاذ قرارات مدروسة لتحسين إدارة وتشغيل الحدائق.
• الشكل 4.33 يوضح عملية توسيع نطاق المشروع من نظام مستشعر واحد إلى أنظمة متعددة مترابطة.

استخدام البيانات المستشعرات ومجموعات البيانات الضخمة لاتخاذ القرارات وفق تلك البيانات المجمعة

Using Sensor Data and Big Datasets for Data-Driven Decision Making

لقد كانت مراقبة الحديقة الذكية هي محور المشروع السابق، وهو يشكل مثالاً مصغراً على عملية المراقبة الذكية في الزراعة، حيث تتكون من جهاز واحد فقط يجمع البيانات ويرسلها إلى منصة عبر الإنترنت، ولكن وجود حديقة كبيرة يتطلب المزيد من الأجهزة لتكون المراقبة شاملة لكافة النباتات والبيئات المختلفة، حيث يتطلب كل نوع و صنف من النباتات إعداد بيئة مختلفة لمراقبته. كما أن عملية جمع البيانات المختلفة قد تكتشف عن وجود أنماط مختلفة في بيئة الحديقة تشكل معاً نظاماً متكاملاً.

افترض أن وجود عدة حدائق مختلفة في أنحاء مختلفة من المدينة، يتعين على إدارة الحدائق في البلدية مراقبة ورعاية كل من هذه الحدائق من خلال أنظمة مختلفة، حيث تتطلب هذه الحدائق كميات هائلة من البيانات، والتي يمكن تحليلها بدورها رؤى وأنماط شاملة حول إدارة وتشغيل جميع تلك الحدائق وإجراء المقارنة بين كل منها مثلاً.

إن الإدارة الذكية للحدائق باستخدام هذه التقنيات تساهم بشكل فاعل في تحسين الحدائق الذكية وتطويرها، وذلك من خلال زيادة فاعلية تلك الأنظمة، والمحافظة على توازنها واستمراريتها.

وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447

160

--- SECTION: استخدام البيانات المستشعرات ومجموعات البيانات الضخمة لاتخاذ القرارات وفق تلك البيانات المجمعة --- استخدام البيانات المستشعرات ومجموعات البيانات الضخمة لاتخاذ القرارات وفق تلك البيانات المجمعة --- SECTION: Using Sensor Data and Big Datasets for Data-Driven Decision Making --- Using Sensor Data and Big Datasets for Data-Driven Decision Making لقد كانت مراقبة الحديقة الذكية هي محور المشروع السابق، وهو يشكل مثالاً مصغراً على عملية المراقبة الذكية في الزراعة، حيث تتكون من جهاز واحد فقط يجمع البيانات ويرسلها إلى منصة عبر الإنترنت، ولكن وجود حديقة كبيرة يتطلب المزيد من الأجهزة لتكون المراقبة شاملة لكافة النباتات والبيئات المختلفة، حيث يتطلب كل نوع و صنف من النباتات إعداد بيئة مختلفة لمراقبته. كما أن عملية جمع البيانات المختلفة قد تكتشف عن وجود أنماط مختلفة في بيئة الحديقة تشكل معاً نظاماً متكاملاً. افترض أن وجود عدة حدائق مختلفة في أنحاء مختلفة من المدينة، يتعين على إدارة الحدائق في البلدية مراقبة ورعاية كل من هذه الحدائق من خلال أنظمة مختلفة، حيث تتطلب هذه الحدائق كميات هائلة من البيانات، والتي يمكن تحليلها بدورها رؤى وأنماط شاملة حول إدارة وتشغيل جميع تلك الحدائق وإجراء المقارنة بين كل منها مثلاً. إن الإدارة الذكية للحدائق باستخدام هذه التقنيات تساهم بشكل فاعل في تحسين الحدائق الذكية وتطويرها، وذلك من خلال زيادة فاعلية تلك الأنظمة، والمحافظة على توازنها واستمراريتها. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 160 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 4.33: توسيع نطاق مشروع الحديقة الذكية Description: A diagram illustrating the expansion of a smart garden project. It shows multiple stages of data collection and processing. The top section depicts a single sensor connected to a plant. The middle section shows multiple sensors connected to individual plants, with arrows indicating data flow. The bottom section shows two larger boxes, each containing multiple sensors connected to plants, suggesting scaled-up systems. Arrows connect these stages, illustrating a progression or expansion. Data: The diagram visually represents the concept of scaling up a smart garden system from a single unit to multiple interconnected units. Context: Illustrates the concept of data collection and system expansion in smart agriculture, showing how a simple system can be scaled up to manage multiple plants and environments.