Перейти к содержимому
ЛиС ФИТО

xbSlick

Войти  
  • записи
    2
  • комментариев
    216
  • просмотров
    1 258

Записи в этом блоге

xbSlick
Всем доброго времени суток. Хочу поделиться своим первым практическим опытом внедрения тепличного контроллера на базе Raspberry Pi. 
 
Что имеем:
Тепличный комплекс из четырёх теплиц 100м*10м каждая. На текущий момент там находится рассада для клубники и фундука.
 
IMG_20171105_142841_HDR.jpg0_02_05_2f166f42a3815d0791779329e981157d
 
Тех задание
  1. Обеспечить постоянный мониторинг следующих показателей:
       1.1. Температура у корня. 
       1.2. Температура в зоне плодоношения (1м. от земли).
       1.3. Влажность у корня.
       1.4. Влажность в зоне плодоношения. 
       1.5. Температура грунта. 
       1.6. Влажность грунта.
  1. Вышеперечисленные показания должны сниматься в восьми независимых зонах, равномерно распределенных по одной теплице (всего 4 теплицы, то есть 8*4=32 стойки с датчиками). 
  2. Датчики в каждой зоне должны быть сгруппированы в один мобильный комплект (стойка) с питанием от аккумулятора, что бы иметь возможность переставлять датчики по теплице и не привязываться к конкретному месту. Длительность работы от одного заряда не менее трех месяцев, но чем больше - тем лучше. Удаленный мониторинг заряда аккумулятора. 
  3. Полив в теплице организован сверху, то есть все модули должны быть влагозащищенными, согласно стандарту IP65. 
       5. Данные по всем датчикам за весь период должны сохраняться и отображаться в виде текущих показаний и графика изменений. 
       6. Доступ к данным должен быть обеспечен 24/7: системному администратору, административному персоналу из соседнего здания, главному агроному с любого места, инвесторам из за границы. Разделение прав доступа: редактирование и просмотр. Адаптивный интерфейс (просмотр с устройств с разным размером экрана: ноутбук, планшет, телефон).
  1. Наличие возможности сравнения показаний между собой (показания всех датчиков на одном графике) и изменения периода просмотра (час, день, месяц, год и т.п.).
       8. Автономность, стабильность и независимость системы от наличия интернета.
  1. Удаленный доступ системному администратору для обновления, обслуживания и настройки системы: SSH, RealVNC.
       10. Уведомления о достижении критичных уровней температуры и влажности (E-Mail, SMS и т.п.).
 
Реализация:
Для реализации задачи были выбраны следующие электронные модули:
  1. Центральный контроллер управления (сервер, база данных): RaspberryPi 3 + ОС Linux.
  2. Модуль сбора и отправки данных с датчиков: ESP8266.
  3. Внешняя точка доступа Wi-Fi: Ubiquiti UniFi UAP-Outdoor.
  4. Внешний мост для соединения с ближайшим интернетом: Ubiquiti NanoStation LOCO M5.
 
Этапы:
1) Покрытие сигналом Wi-Fi и интернет.
Для уверенного покрытия Wi-Fi на две теплицы 10*100, достаточной одной точки доступа. Питание организовано по PoE. Разместили на уровне человеческого роста, сразу на ящике с центральным контроллером и соединили прямым кабелем с мостом, который направлен на такой же мост в двух километрах от теплицы. Средняя скорость подключения к инету составила 8 Мбит/с.
viber_image6.jpg
 
2) Сборка и настройка стоек с датчиками. 
Согласно задаче, узел с датчиками должен быть мобильным и иметь возможность "кочевать" по теплице. 
В каждой стойке должно быть два комплекта сенсоров: данные у корня и на стебле (зона плодоношения) + влажность и температура грунта. 
В качестве опоры была выбрана ПП труба, диаметром 25.
 
viber_image2.jpg  viber_image3_800.jpg  viber_image4_800.jpg  IMG_20171109_005747_HDR.jpg
 
На трубу, с помощью клипс, прищелкиваются датчики, то есть имеем возможность менять высоту расположения. 
Список комплектующих для стойки:
1. Микроконтроллер ESP8266. 
2. Датчики температуры и влажности воздуха - 2 шт. 
3. Датчик температуры и влажности почвы - 1шт.
4. Акумуляторный блок на базе LiIon 18650 (8000-1000 mAh).
5. Корпуса, зажимы, труба ПП, клипсы.
 
IMG_20171129_003221.jpg  IMG_20171126_212411_800.jpg
 
Настройка стойки с датчиками:
На Микроконтроллер заливается готовая прошивка с вебинтерфейсом. Устанавливается фиксированный ip адрес и присваивается название (порядковый номер). Дополнительно указываем адрес нашего контроллера, то есть,  куда и по какому протоколу (MQTT) отправлять данные. 
К слову, протокол MQTT специально рассчитан на отправку данных в сетях с низкой пропускной способностью и нестабильным сигналом (есть три режима QoS).
 
viber_image9_800.jpg  viber_image10_800.jpg  viber_image7_800.jpg
 
3) Установка и настройка контроллера.
"Малину" разместили во влагозащищенном наружном ящике для электрощетчика: NIK Dot 3.1. Этот одноплатный компьютер идеально поместился в секцию для автоматов и для доступа к нему не нужно разбирать ящик, достаточно открыть прозрачную дверцу. В сам ящик были спрятаны PoE адаптеры и БП от малины.

IMG_20171105_161611_HDR_800.jpg  IMG_20171105_161800_HDR_800.jpg  IMG_20171105_165109_HDR_800.jpg

Для полноценной работы на Raspberry необходимо установить следующее ПО:
1. ОС Linux, Debian (Raspbian).
2. MQTT брокер - Mosquito.
3. Среда визуального программирования - NodeRed.
4. Специализированная (time series) база данных для хранения показаний датчиков - InfluxDB
5. ПО для визуального отображения данных - Grafana.
 
Принцип работы следующий: 
  1. Стойка с датчиками "просыпается" каждые 15 минут (или через любой другой промежуток) и отправляет данные по Wi-Fi по протоколу MQTT через точку доступа на контроллер.
  2. Контроллер принимает сообщение от стойки с помощью MQTT брокера (Mosquito) и передает во фреймворк Node-Red.
  3. Node-Red принимает данные, если нужно преобразовывает, и сохраняет в базу данных InfluxDB.
  4. Grafana получает информацию из базы данных (InfluxDB) и отображает их в виде графиков и чисел.
 
В конечном итоге имеем картину:
 
viber_image15_800.jpg  viber_image14_800.jpg
 
viber_image13_800.jpg  viber_image17_800.jpg
 
Итоги:
Данные со всех датчиков температуры могут отображаться на едином графике, что позволит наглядно определить и локализовать зону низкой/высокой температуры.
Промежуток отображаемого времени и период обновления - настраиваемые.
Дополнительно, на отдельном техническом дашборде, имеем возможность мониторить уровень заряда всех батарей, загрузку и температуру контроллера.
Набор и тип датчиков на каждой стойке можем менять самостоятельно, исходя из задач, бюджета и новинок на рынке.
Для доступа к графикам - достаточно "вбить" IP адрес контроллера в браузере (ноутбук, планшет, мобильный), подключение само собой беспроводное - Wi-fi.
Дополнительно что-то устанавливать или настраивать на клиентском устройстве - не нужно.
Контроллер сам определит разрешение вашего экрана и адаптирует под него свой интерфейс.
Ограничение прав доступа на "только просмотр" обезопасит систему от случайного или намеренного изменения параметров.
Настройка и программирование не требует приезда специалиста на место - есть удаленный доступ (и даже без белого IP).
И все это в "железке" помещаемой на ладони.
 
Надеюсь, что информация была полезной и доступной.
Вопросы можете писать сбда или на почту: [email protected]
Продолжение следует...
xbSlick

IMG_20170223_205618_HDR_2.thumb.jpg.4f75476b35be44a4b9c674c8a204caea.jpgПриветствую всех!
Есть предложение принять участие в разработке "народного" контроллера для "Умной теплицы": функционального и доступного по цене.
У моего друга несколько теплиц и он попросил меня помочь в автоматизации.

Идея НЕ нова и на просторах интернета множество статей на эту тему. Но я так и не смог найти готовое решение, которое было бы построено, проверено и зарекомендовало себя.

Вопросы и предложения по сотрудничеству можно высылать на почту: [email protected]

Подборка статей по теме:

Spoiler

1) Контроллер для теплицы на Arduino - ССЫЛКА

2) Arduino Mega. Контроллер теплицы. Хроники - ССЫЛКА

3) Arduino Mega. Контроллер теплицы. Хроники - 2 - ССЫЛКА

4) Теплица-полуавтомат с малиновыми мозгами - ССЫЛКА

5) Умная теплица в Telegram - ССЫЛКА (добавлено 25.02.17)

Само собой разумеется, что теплица должна сама себя поливать, проветривать и освещать.
Пол года "курились мануалы" и подбирались комплектующие.
На текущий момент, в целом, уже ясно что покупать и как собирать.
Был куплен первый контроллер, реле, несколько датчиков, корпус и БП.
Начата сборка...

Себестоимость готового устройства с датчиками и парой клапанов на воду оценивается около 3000,00 грн. (115 $)
Я человек технический, но относительно далекий от "тепличной тематики".
Подумал, что подобное устройство может быть интересно не только моему другу, но и кому то еще ))
На текущий момент у меня накопилось куча "тепличных" вопросов, например, по расположению датчиков, их количеству и т.п.

Иными словами, если тема интересная и перспективная - разыскиваются энтузиасты готовые принять участие в проекте: поделиться жизненным опытом, помочь в сборке электронных схем.

Готовое устройство будет иметь следующие функции:

1. Автополив по расписанию (часы реального времени с батарейкой, электромагнитные клапаны).
2. Климатконтроль (включение вентилятора или открытие фрамуг относительно датчиков температуры)
3. Досветка (включение света в темное время суток с определенной продолжительностью)
4. Дистанционное управление с компьютера, через локальную сеть (допускается управление теплицей с телефона или планшета в любом месте на земле), то есть ВЕБ ИНТЕРФЕЙС.

Повторяюсь, что бюджет устройства (комплектующие) составляет около 3000,00 грн. (115 у.е.).

В этом блоге буду описывать этапы построения устройства, его тестирование и наладку.

Всех неравнодушных прошу принять участие: мнением, советом, трудом.

Сайт проекта: www.noda.com.ua

Почта: [email protected]

Практика применения:

1) Тепличный комплекс из четырех теплиц 100*10 для выращивания фундука и клубники - ССЫЛКА

 

Войти  

×
   Сайт работает на облачном сервере ispserver.ru