PicoIP Автоматизирана Система за Напояване

Въведение

В съвременната земеделска практика автоматизацията играе ключова роля за оптимизация на водните ресурси и увеличаване на продуктивността. Устройството за автоматизирано напояване, базирано на платформата PicoIP, предлага иновативно решение за прецизно измерване на почвената влажност и управление на водните ресурси. В тази статия ще разгледаме разработената от нас PicoIP Автоматизирана Система за Напояване и нейните компоненти и функционалности.

Основни Компоненти на PicoIP Автоматизирана Система за Напояване

Устройството се състои от няколко основни модула, които работят съвместно за постигане на желаната автоматизация:

1. Платформа PicoIP: Централен елемент, който управлява цялата система.
2. Сензори за почвена влажност: Осем сензора, които се свързват към PicoIP и осигуряват данни за влажността на почвата в реално време.
3. Клапани за напояване: Осем клапана, контролирани от PicoIP, осигуряващи вода за различните лехи.
4. Реле за управление на помпа: Помпа, която пълни контейнер с вода, когато нивото на водата спадне под определено ниво или задейства помпа която да подава вода до клапаните за напояване на различните зони.
5. Ниворегулатор: Сензор, който следи нивото на водата в контейнера и подава информация към PicoIP за стартиране или спиране на помпата.
6. Платка с осем ключа и диоди: Тази част от устойството служи за автоматично включване на помпата в случай, че искаме тя да се включи автоматично когато се включи клапан за напояване. За съжаление се сетих, че мога да добавя този модул малко по-късно. Поради тази причина тя е на външен модул, който е добавен в последствие към PicoIP автоматизираната система за напояване.

Функционалност и Взаимодействие на Компонентите

Основната цел на устройството е да измерва почвената влажност чрез сензорите и на база на тези данни да контролира напояването на съответните зони (лехи). Сензорите за почвена влажност са свързани към PicoIP, който събира данни чрез аналогови входове. Схемата на сензорите включва ценерови диоди за защита, както и резистори и потенциометри за калибриране на сигналите.

Управление на Почвените Сензори и Клапаните

PicoIP функционира в две основни конфигурации:

Конфигурация 1: Управление чрез WEB интерфейс (“Analog Events and SNMP Traps”)

В тази конфигурация, PicoIP изчита аналоговите стойности от сензорите за почвена влажност и позволява автоматично управление на клапаните директно чрез WEB интерфейса. Потребителите могат да задават минимални и максимални стойности за всяко измерване, което позволява автоматично задействане на клапаните при достигане на тези граници.

Конфигурация 2: Използване на PicoIP като интерфейс за отдалечено управление през SNMP

В тази конфигурация, PicoIP функционира като интерфейс, предаващ данни от сензорите към централен Linux сървър чрез SNMP протоколи. Сървърът анализира данните, взема решение за активиране или деактивиране на клапаните както и помпата и управлява процеса според зададените условия.

Измерване на Нивото на Водата

Измерването на нивото на водата в контейнера е разделено на четири основни нива: Пълно, Средно, Минимално и Празно. Тази функционалност е реализирана с помощта на ниворегулатор, свързан към PicoIP през дигитални входове.

Схемотехника на Ниворегулатора

Ниворегулаторът е свързан към PicoIP чрез оптронна развързка, която осигурява изолация и защита на микроконтролера от смущения и пренапрежения. Оптроните позволяват безопасно предаване на сигнали между ниворегулатора и PicoIP, елиминирайки риска от повреди. След получаване на сигналите за текущото ниво на водата, PicoIP или сървърът взема решение за активиране на помпата, която пълни контейнера.

Електрически Схеми и Инсталация

Електрическата схема на устройството показва връзките между сензорите, клапаните, ниворегулатора и PicoIP. В схемата за клапаните се вижда как всяко реле за клапан е свързан към PicoIP чрез буферен чип UNL2803A, осигуряващ необходимото напрежение и ток за работа на релетата. Ниворегулаторът не е директно свързан с PicoIP, а използва оптрони за разделение и защита.

Отдолу ще ви предоставим схемите на PicoIP Автоматизирана Система за Напояване.

Схема на клапаните и допълнителните релета свързани към PicoIP

Soil_Humidity_Valve_Parts

Схема на сензорите за измерване на почвена влажност

Soil_Sensors_Part

Схема на водния ниворегулатор

Soil_Humidity_Level_Indikator

Схема на автоматичното включване на помпата при включване на клапан

Soil_Humidity_Auto_ON_Pomp_Part

На схемите ще видите команди за управление на автоматизираната система за напояване с PicoIP чрез Shell команди, които изпращат и получават данни през SNMP. В следващата статия ще предоставим разработената от нас Shell библиотека и ще обясним нейното използване. Целта на тази библиотека е да улесни комуникацията с всеки PicoIP модул. Можете да разгледате нашите ревюта за PicoIP v1.2 и PicoIP v2.

В бъдещи статии ще предложим и библиотека за Python, която също ще работи със SNMP. Това ще помогне на Python ентусиастите да разработват софтуер за платформата по-лесно.

Схемотехнически Решения и Защита

Системата включва няколко ключови компонента, осигуряващи стабилност и защита:

1. Оптрони: Осигуряват галванична изолация между различните части на системата.
2. Релета и защита: Използвани за управление на клапаните и защитени с диоди срещу обратни напрежения.
3. Ценерови диоди и резистори: За защита на входовете на PicoIP от пренапрежения и осигуряване на стабилна работа на аналоговите входове.
4. Допълнителна платка с ключове и диоди: Този допулнителен модул осигурява по-автономна работа на цялото устройство. Добавен е с идеята, чe ако искаме да използваме PicoIP автоматизираната система за напояване без допълнителен сървър, тази част позволява включването на помпата автоматично ( от който и да е клапан ), при включване на дадения клапан от SNMP Traps. По този начин можем да използваме системата за напояване без контейнер за вода (в случай, че имаме воден источника като кладенец или поток).
5. Допълнителни компоненти: В схемното решение и на платката са поставени две допълнителни релета. Те не са свързани с частта за напояване. Тези релета могат да се използват за друго предназначение (като осветление в парник, двор или по ваше решение).

Изглед на основната платка PicoIP Автоматизирана Система за Напояване

Изглед на платката на ниворегулатора

Платките които ви показваме в тази статия са направени на Fritzing.

Заключение

С развитието на технологиите, автоматизацията на земеделските процеси става все по-важна. Устройството, базирано на платформата PicoIP разработено от “neomontana electronics” , предоставя ефективно и гъвкаво решение за управление на напояването и водните ресурси. Със своите функционалности и лесна инсталация, това устройство може да помогне на фермерите да подобрят продуктивността си и да оптимизират използването на водните ресурси. Независимо дали се използва за автоматизирано управление през WEB интерфейс или чрез отдалечено управление през SNMP и обработка на данни, PicoIP осигурява надеждно и прецизно управление на земеделските процеси.