Метод дистанционного беспроводного измерения и контроля GPRS решает многие проблемы, такие как высокая стоимость прокладки линий и неудобное управление сельскохозяйственными возможностями на больших площадях, и технически обеспечивает реализацию точного земледелия. В настоящее время существует относительно небольшое количество зрелых приложений для систем точного управления сельским хозяйством с экономией воды и удобрений для орошения и внесения удобрений в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур. В то же время по-прежнему актуальна проблема необоснованного орошения и внесения удобрений, что не только приводит к низкой эффективности использования воды и удобрений, но и усугубляет растрату ресурсов и загрязнение окружающей среды. В данной статье создается общая система на основе Интернета и высокоинтегрированная интеллектуальная система управления сельскохозяйственным орошением и удобрением. Во время процесса орошения сельскохозяйственных культур, благодаря сбору и нечеткой оценке информации об окружающей среде и питательных веществах в режиме реального времени, система может быть использована в соответствии с установленными потребностями культур. Водные режимы и рецепты удобрений служат руководством для фертигации. Поскольку наша страна сталкивается с острой нехваткой водных ресурсов и серьезным вредом, вызванным чрезмерным внесением удобрений, реализация интеллектуального контроля и управления передачей воды с удобрениями, продвижением воды с удобрениями, точным орошением и точным внесением удобрений имеет большое экономическое значение. и социальные преимущества.
1. Состав системы
Система в основном состоит из уровня управления в помещении, уровня мониторинга на удаленной веб-странице, уровня управления участком орошения на месте, управления текстовыми сообщениями на мобильном телефоне и т.д. Уровень управления участком орошения на месте отправляет информацию об окружающей среде и питательных веществах почвы на участке орошения в программное обеспечение конфигурации уровня управления через модуль DTU. Программное обеспечение конфигурации мониторинга участвует в принятии решений по открытию клапана орошения и клапана внесения удобрений, тем самым обеспечивая потребность в воде в соответствии с культурами. Для внесения удобрений требуется орошение и внесение удобрений. В то же время система может автоматически измерять расход воды в трубопроводе, что делает удобным проведение соответствующих расчетов и анализов для работников водоохранных служб. Уровень управления водонасосной может также запускать и останавливать водяной насос в зависимости от уровня воды в бассейне высокого уровня в зоне орошения, а также автоматически регулировать давление в трубопроводной сети с помощью частотного преобразователя. Система также может гибко настраивать различные группы клапанов, различное время, различные объемы орошения и различные формулы удобрения. Для адаптации к орошению и удобрению различных культур. Рисунок 1 представляет собой блок-схему системы.
2. Выбор и конфигурация основных частей
2.1 Программное обеспечение для программирования системы Онлайн-отладка. Основным способом установления связи программного обеспечения центра измерения и управления с XLT является модуль преобразования RS485 в RS232. XLT также может обмениваться данными через порт USB, Ethernet, шину CAN, модем и другие методы. Он может быть сконфигурирован как цифровой вход, вход счетчика высокого числа, аналоговый вход, цифровой выход, выход широтно-импульсной модуляции, аналоговый выход и другие методы, что значительно облегчает пользователям вторичное развитие. Связь между программным обеспечением центра измерения и управления и программным обеспечением конфигурации осуществляется через последовательный порт. Если программное обеспечение центра измерения и управления и программное обеспечение конфигурации установлены на одном компьютере, компьютер должен иметь два аппаратных последовательных порта (или два виртуальных последовательных порта), чтобы программное обеспечение центра измерения и управления и программное обеспечение конфигурации занимали по одному последовательному порту для связи. . Чтобы реализовать два виртуальных последовательных порта на одном компьютере, в этой статье используется программное обеспечение для виртуальных последовательных портов (например, Virtual SerialPort Driver 6.O) для добавления пары виртуальных последовательных портов COM2 и COM 3, которые могут взаимодействовать друг с другом.
2.2 Выбор контроллера В данной статье используется сенсорный OCSXLT102 компании HORNER, который имеет встроенные входы/выходы, включая переключатель значений, аналоговые значения и высокоскоростные входы/выходы. Для управления машиной высокоскоростные входы/выходы могут обеспечивать подсчет, измерение частоты, генерацию ШИМ и вывод импульсов. Он может быть легко применен для управления процессом высокоточного ввода сигналов термопары, RTD, 4~2OmA, /~100mV и 0H10V. В XLT интегрированы два стандартных последовательных порта RS-232/RS-485 и сетевые интерфейсы CAN. Он может быть оснащен встроенной картой телефонного модема 57.6k, картой беспроводной связи и картой связи GPRS/GSM. Рабочее напряжение составляет 12 В. Он имеет следующие преимущества: ① Высококачественный графический ЖК-дисплей или сенсорный экран, который лучше отображает производственный процесс и состояние оборудования; ② Сложные функции графического дисплея, включая графики трендов, гистограммы, инструментальные дисплеи и функции анимации; ③ Мощное управление Способность поддерживать операции с плавающей запятой, передовые математические операции, многоконтурный ПИД-автонастройка, строковые операции и т.д.④ Функция съемной памяти большой емкости, до 2 Гб, которая может хранить программы, записи исторических данных, скриншоты; ⑤ Коммуникационный порт CsCAN (опция) Удаленный ввод/вывод может быть легко расширен, или подключен к другим контроллерам и ПК; ⑥ Встроенные 2 последовательных порта для облегчения связи с преобразователями частоты и другими ПЛК или периферийными последовательными устройствами;
Помимо встроенного Vo, XLT102 может подключаться к модулям SmartStixI/O и SmartModI/O. SmartStixI/0 - это высокоскоростной удаленный модуль, который может в полной мере использовать преимущества распределенного управления через CsCAN; в то время как SmartModI/ O подключается к XL через RTU/Modbus, этот тип модуля имеет меньше точек и является экономически эффективным.
3. Связь между программным обеспечением центра измерения и управления и GPRSRTU
3.1 Введение в протокол связи GPRS обладает такими преимуществами, как высокая скорость связи, низкая стоимость связи и гибкость сетевого взаимодействия. GPRSDTU имеет функцию преобразования протоколов TCP/IP и не требует от пользователей поддержки TCP/IP. Он применим ко всем терминальным устройствам с последовательными портами, реализует беспроводную и прозрачную передачу данных через сетевую платформу GPRS и обеспечивает возможности связи GPRS для терминальных устройств, не имеющих возможности обработки протокола TCP/IP. GPRSRTU отправляет пакеты данных в программное обеспечение центра измерений и управления на удаленном компьютере через беспроводную сеть GPRS. Программное обеспечение центра измерения и управления организует пакеты данных в формат протокола Modbus-RTU и отправляет их в программу конфигурирования (или другое прикладное программное обеспечение) через последовательный порт (или виртуальный последовательный порт) на компьютере для использования.
Этот протокол соответствует стандарту протокола Modbus-RTU. Программное обеспечение конфигурации выступает в качестве клиента (ведущей станции) для отправки командных кадров чтения/записи, а программное обеспечение центра измерения и управления выступает в качестве сервера (ведомой станции) для отправки ответных кадров. Поскольку программное обеспечение центра измерения и управления может подключаться к нескольким терминалам GPRSRTU, а интерфейс RS485 каждого терминала GPRSRTU также может подключаться к нескольким внешним устройствам, центр измерения и управления имеет отношения один-ко-многим с терминалом GPRSRTU, а терминал GPRSRTU и внешнее устройство также являются парой. Множественные отношения. По сегментации кода адреса (1-247) определяется, работает ли терминал GPRSRTU или устройство, подключенное к терминалу. В данном протоколе код адреса (1-200) используется в качестве кода адреса терминала, а код адреса (201-247) - в качестве кода адреса внешнего устройства порта RS485 терминала. При выдаче инструкций чтения и записи внешнему устройству необходимо сначала указать, с каким внешним устройством терминала GPRS RTU вы хотите работать. Для этого сначала отправьте команду работы с терминалом GPRSRTU (код адреса в диапазоне 1-200), чтобы определить, с каким терминалом ведется работа в данный момент. , а затем отправьте команду работы внешнего устройства (код адреса в диапазоне 201-247).
В зависимости от модели терминал GPRSRTU содержит различное количество аналоговых входов, входов переключателей, релейных выходов и модулей расширения (например, датчик температуры). Программное обеспечение центра измерения и управления может быть подключено к нескольким терминалам одновременно. Основной формат данных байта связи следующий: 1 стартовый бит, 8 бит данных, младший бит первый, без бита четности, 1 стоповый бит. Настройки последовательного порта по умолчанию: скорость передачи данных 9 600 бит/с, 1 стартовый бит, 8 бит данных, без паритета, 1 стоповый бит. То есть: 9600, N, 8, 1. Если вы хотите использовать другие параметры последовательного порта, вы можете задать их в программном обеспечении центра измерений и управления.
3.2 Сопоставление портов Модули DTU могут взаимодействовать друг с другом только между серверами центра обработки данных на общедоступном сетевом IP. Однако сервер центра обработки данных, на котором находится пользователь, обычно подключен к IP-адресу общедоступной сети через маршрутизатор. Он находится в локальной сети и не может взаимодействовать с сервером общедоступной сети. Прямая связь между модулями DTU должна быть обеспечена с помощью технологии сопоставления портов.
В этой статье в основном реализуется сопоставление портов через маршрутизаторы. Публичный IP, полученный маршрутизатором, - 60.212.57.124. LAN IP сервера центра мониторинга данных: 192.168.3.11. В соответствии с правилами переадресации маршрутизатора для сопоставления портов используется виртуальный сервер. Когда сопоставление портов выполняется на маршрутизаторе, определяется связь между портом сервера WAN и сервером сети LAN. Все обращения к служебному порту WAN будут перенаправляться на веб-сервер локальной сети, указанный по IP-адресу. Затем все данные, отправленные на порт 8080 в сети GPRS, будут перенаправлены на сервер центра мониторинга данных 192.168.3.11. Таким же образом сервер центра мониторинга данных 192.168.3.11 может отправлять данные на компьютер сети общего пользования 60.212.57.124.
3.3 Применение динамического доменного имени и программного обеспечения peanut shell В общем случае пользователи редко имеют фиксированные или выделенные линии для доступа к сети GPRS. Когда сервер центра обработки данных использует ADSL для прямого дозвона в Интернет, он получает динамический IP общедоступной сети; сеть GPRS Для передачи данных необходимо использовать фиксированный IP. Поэтому в таких условиях для реализации взаимосвязи между GPRS и сервером центра обработки данных необходимо использовать технологию динамического разрешения доменных имен. В настоящее время большинство динамических IP-адресов в публичной сети фиксируются с помощью программного обеспечения "Peanut Shell". Это совершенно бесплатное клиентское программное обеспечение службы динамического разрешения доменных имен. Система динамического разрешения доменных имен Peanut Shell является системой динамического разрешения доменных имен с наибольшим количеством пользователей в мире. Oray выделяет систему динамического разрешения доменных имен в соответствии с группой пользователей и областью применения, а также предоставляет множество дополнительных услуг для пользователей разного уровня: указание источника входа в сервер Peanut Shell Port (SourcePort), поддержка пользователей мультисетевых карт для указания сетевых карт для доступа в INTERNET, поддержка выбора нескольких различных линий обслуживания оператора, мониторинг службы динамического разрешения и обслуживание IP. Когда пользователь скачает и успешно установит клиент динамического доменного имени, а затем успешно войдет в систему с зарегистрированным паспортом Oray, все доменные имена по паспорту, активирующие услугу peanut shell, будут привязаны к публичному IP машины. Вы можете использовать динамическое доменное имя peanut shell для создания приложения удаленного доступа к хосту, чтобы пользователи Интернета могли найти сетевой адрес вашей машины через доменное имя в любое время и в любом месте.
4. Разработка программного обеспечения для конфигурирования ПК
4.1 Разработка системного программного обеспечения Главный компьютер системы в основном состоит из ПК с хорошими сетевыми условиями. На этих компьютерах должно работать программное обеспечение центра измерений и управления, KingView 6.55 и база данных SQLSERVER. KingView 6.55 является основным программным обеспечением для мониторинга и настройки в Китае и представляет собой специальное программное обеспечение для сбора данных и управления процессом. Оно имеет богатый человеко-машинный интерфейс, визуальный интерфейс управления, богатую галерею изображений, простоту и практичность, мощные возможности сетевого взаимодействия, возможность обновления экрана и выполнения сценариев. В то же время, он также имеет интерфейсы конфигурации для данных в реальном времени, исторических данных, данных тревоги, пользователей безопасности, переменных объектов, объектов устройств, объектов пользователей и т.д. Обладает хорошей ремонтопригодностью и настраиваемостью. Поддерживает одновременный доступ более 200 клиентов. Предоставляется большое количество графических элементов и галерейных эльфов, а пользователи могут создавать собственные галерейные эльфы в соответствии со своими потребностями. Такие функции, как исторические кривые, отчеты и функции веб-публикации, были усовершенствованы, что сделало программное обеспечение более стабильным.
Основные функции системы включают: ① Использование ручных или автоматических методов для осуществления количественного и своевременного орошения и удобрения, и в то же время, она может реализовать адаптивное орошение и удобрение без присмотра; ② Она может реализовать отображение в реальном времени параметров окружающей среды, влажности почвы и параметров питательных веществ, а также рабочего состояния. ③ графики тенденций и исторические записи; ④ настройки параметров системы и управления правами пользователей; ⑤ полив сельскохозяйственных культур, связанных с предварительными настройками стоимости и управления формулой удобрения.
Управление клапанами осуществляется с помощью группировки, и одна группа клапанов управляет 5 клапанами. Номер группы клапанов может быть произвольным - от 1 до 34 неповторяющихся чисел. Один клапан не может присутствовать в нескольких группах клапанов для достижения точного управления клапанами один к одному. Система формул оплодотворения предварительно настроена на группы от 1 до 13, а по умолчанию установлена группа 1, что означает, что осуществляется только полив без оплодотворения. Система может установить формулу преобразования датчика. Например, выходной сигнал датчика влажности почвы - это сигнал напряжения O~2,5 В, а формула преобразования - кубический полином.