Araştırma Makalesi

Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data

Cilt: 37 Sayı: 3 30 Aralık 2021
PDF İndir
TR EN

Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data

Öz

Internet of Things (IoT) technology allows the control and management of systems independent of humans. Internet of things based agriculture applications have become widespread as a solution to the problems of food consumption and water scarcity in agriculture as the World population has increased gradually. Soil moisture is an important factor for agriculture production and hydrological cycles and the prediction of soil moisture is required in developing agricultural practices. In this study, an IoT-based irrigation system prototype is presented which consist of Esp8266 Wifi module, humidity and temperature, soil moisture, rain and ultraviolet sensors connected to the Arduino Uno board. Then, using the prototype system, data are collected from the pilot area determined in half-hour periods for 55 days and saved over the cloud with ThingSpeak. The soil moisture value is estimated by applying different machine learning regression models such as multiple linear, polynomial, support vector, decision tree and random forest regression using the collected data. The results obtained are compared according to the coefficient of determination and mean square error criteria to examine the success of these algorithms. The random forest regression model has found to be superior to other machine learning algorithms for soil moisture estimation.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. [1] Mahdavinejad, M. S., Rezvan, M., Barekatain, M., Adibi, P., Barnaghi, P., Sheth, A. P. 2018. Machine learning for internet of things data analysis: a survey. Digital Communications and Networks, 4(3), 161–175.
  2. [2] Hassija, V., Chamola, V., Saxena, V., Jain, D., Goyal, P., Sikdar, B. 2019. A Survey on IoT Security: Application Areas, Security Threats, and Solution Architectures. IEEE Access, 7, 82721–82743.
  3. [3] Pernapati, K. 2018. IoT Based Low Cost Smart Irrigation System. Proceedings of the International Conference on Inventive Communication and Computational Technologies, April, India, 1312–1315.
  4. [4] Thakare, S., Bhagat, P. H. 2019. Arduino-Based Smart Irrigation Using Sensors and ESP8266 WiFi Module. Proceedings of the 2nd International Conference on Intelligent Computing and Control Systems, June, India, 1085–1089.
  5. [5] Balamurugan, C., Satheesh, R. 2017. Development of Raspberry pi and IoT Based Monitoring and Controlling Devices for Agriculture. Journal of Social, Technological and Environmental Science, 6, 207–215.
  6. [6] Capello, F., Toja, M., Trapani, N. 2016. A real-Time monitoring service based on industrial internet of things to manage agrifood logistics. ILS 2016 - 6th International Conference on Information Systems, Logistics and Supply Chain, 1–8 June, France, 1-8.
  7. [7] Chen, K. T., Zhang, H. H., Wu, T. T., Hu, J., Zhai, C. Y., Wang, D. 2014. Design of monitoring system for multilayer soil temperature and moisture based on WSN. Proceedings - 2014 International Conference on Wireless Communication and Sensor Network, November, India, 425–430.
  8. [8] Minbo, L., Zhu, Z., Guangyu, C. 2013. Information Service System of Agriculture IoT. Automatika, 54(4), 415–426.

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

30 Aralık 2021

Gönderilme Tarihi

7 Haziran 2021

Kabul Tarihi

30 Aralık 2021

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2021 Cilt: 37 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA
Babayiğit, B., & Büyükpatpat, B. (2021). Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 37(3), 479-487. https://izlik.org/JA92NN52SD
AMA
1.Babayiğit B, Büyükpatpat B. Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2021;37(3):479-487. https://izlik.org/JA92NN52SD
Chicago
Babayiğit, Bilal, ve Belkıs Büyükpatpat. 2021. “Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 37 (3): 479-87. https://izlik.org/JA92NN52SD.
EndNote
Babayiğit B, Büyükpatpat B (01 Aralık 2021) Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 37 3 479–487.
IEEE
[1]B. Babayiğit ve B. Büyükpatpat, “Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data”, Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 37, sy 3, ss. 479–487, Ara. 2021, [çevrimiçi]. Erişim adresi: https://izlik.org/JA92NN52SD
ISNAD
Babayiğit, Bilal - Büyükpatpat, Belkıs. “Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 37/3 (01 Aralık 2021): 479-487. https://izlik.org/JA92NN52SD.
JAMA
1.Babayiğit B, Büyükpatpat B. Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2021;37:479–487.
MLA
Babayiğit, Bilal, ve Belkıs Büyükpatpat. “Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data”. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 37, sy 3, Aralık 2021, ss. 479-87, https://izlik.org/JA92NN52SD.
Vancouver
1.Bilal Babayiğit, Belkıs Büyükpatpat. Comparison of Machine Learning Regression Models for Prediction of Soil Moisture with the use of Internet of Things Irrigation System Data. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi [Internet]. 01 Aralık 2021;37(3):479-87. Erişim adresi: https://izlik.org/JA92NN52SD

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.