Теплица IoT 1.0

18 November 2019

Мы - компания Интерра - разработчик и интегратор IoT

Интернет-вещей или телематика - это новая промышленная революция. Телематика, продиктованная человеческой ленью, с одной стороны, и необходимостью видеть данные удаленно - точно знать все важнейшие параметры в любой точке, обрабатывать их, управлять ими в любой момент через сеть Интернет.

Теплица не раз становилась объектом автоматизации в нашей компании.

Компания "Интерра" - интегратор мониторинга транспорта, IoT, с 2007 года. Профессиональный разработчик и интегратор решений Интернет-вещей, разработчик программных модулей и отдельных приложений Wialon Powered.
Интерра - рекомендованный партнер Wialon, официальный партнер GalileoSky.
Компания входиm в TOP50 мирового рейтинга интеграторов по версии компании Gurtam (Wialon).

Как именно превратить теплицу в теплицу IoT? Какие задачи ставит заказчик? Какое оборудование необходимо задействовать?

Начнем с задач.

Задачи мониторинга теплицы можно разбить на две части.

Вариант 1 - только мониторинг. Фиксация и передача показаний температуры, влажности, освещенности.

Вариант 2 - управление. Дополнительно к первому варианту - это может быть управление освещенностью, проветриванием, орошением, туманом. Управление может быть ручное и автоматическое.

Превращение

Любой проект рекомендуем начинать с проблемных интервью с заказчиком для выявления характеристик решаемых задач. В процессе проблемных интервью мы установили, что необходимо:

1. Обеспечить мониторинг показателей температуры воздуха во всем объеме теплицы на разных высотах от 20 до 200 см от земли.

2. Обеспечить мониторинг температуры и влажности почвы

3. Обеспечить возможность смотреть историю показаний за весь сезон.

4. Доступ к данным должен быть из любой точки с подключением в Интернет без установки дополнительного программного обеспечения. Визуализация и доступ к данным должен быть у оператора, непосредственно находящегося на объекте.

5. Обеспечить систему уведомлений о критических значениях датчиков температуры по электронной почте, sms, telegram

6. Заложить возможность достройки системы до задач управления: автоматическое и ручное включение и выключение солнцезащитных штор, режима дождя, режима тумана, проветривания.

В своей работе мы используем SaaS платформу Wialon Hosting, позволяющую получать телематику от сотен разнообразных контроллеров по различным протоколам. Изначально платформа использовалась только для ГЛОНАСС мониторинга транспорта. Но с развитием технологий, самой платформы, терминалов(контроллеров) и rest api - Wialon стал удобен для мониторинга стационарных объектов.
Правообладатель платформы - компания "Гуртам".

Сердцем и мозгом системы мы выбрали контроллеры GalileoSky с технологией EasyLogic от ведущего Российского производителя.

Эксклюзивной разработкой Galileosky является технология Easy Logic, благодаря которой инсталлятор систем мониторинга может самостоятельно программировать функционал и получает возможность задавать для терминалов свои собственные алгоритмы реакции на события.

Таким образом, технология EasyLogic позволяет адаптировать различные датчики и внешние устройства к подключению к контроллеру этой торговой марки. Это позволяет нам использовать профессиональные датчики влажности и температуры почвы и воздуха, которые, как правило, работают на своих протоколах Modbus, SPI, SDI-12 и других.

Терминал Galileo 5.0 c технологией EasyLogic
Терминал Galileo 5.0 c технологией EasyLogic

Контроллер GalileoSky, в зависимости от используемой версии, может использовать канал GSM или WiFi для передачи данных. Версия Galileo 5.0 работает только с каналом 2G и позволяет установить две SIM-карты оператора сотовой связи для повышения отказоустойчивости передачи.

Итак, мы развернули 6 проводных датчиков температуры воздуха: 2 на высоте 30см, 2 на высоте 500см, 2 на высоте 200 см для отслеживания температур слоев воздуха в разных частях теплицы.

Выбор датчика температуры и влажности почвы был продиктован заданной длиной щупа и возможностью измерения объемной влажности - пересчет в относительную влажность осуществляется по уравнению с учетом характеристик почвы. Мы обработали много вариантов и остановились на датчике объемной влажности почвы Decagon 5TE

Датчик объемной влажности почвы Decagon 5TE
Датчик объемной влажности почвы Decagon 5TE
Датчик Decagon 5ТЕ позволяет измерять три основных параметра, необходимых для различных исследований почвы: влажность, температуру почвы и электрическую проводимость. Датчик измеряет диэлектрическую проницаемость почвы, значение которой напрямую зависит от объемного содержание влаги в почве. Он работает на частоте 70 МГц, что позволяет ему безошибочно измерить влажность любого типа почвы. 5ТЕ измеряет температуру с помощью встроенного терморезистора. Объемное содержание влаги в минеральных типах почв рассчитывается с помощью уравнений (Topp Equations), в остальных типах почв используются соответствующие калибровки.

Все соединения были заведены в шкаф управления с защитой IP54 резервным питанием БАСТИОН СКАТ-1200Б.

Для визуализации показателей и просмотра истории показаний непосредственно оператором в теплице в коммуникационный шкаф встроена сенсорная графическая панель оператора ОВЕН СП307-Б со степенью защиты IP65/IP20.

Панели оператора серии ОВЕН - СП307, СП310
Панели оператора серии ОВЕН - СП307, СП310

ОВЕН СП3хх – линейка сенсорных панелей оператора. Предназначена для наглядного отображения значений параметров и оперативного управления, а также ведения архива событий или значений. Конфигурирование СП3хх осуществляется в среде «Конфигуратор СП300».

Панель оператора ОВЕН СП307 работает по протоколу MODBUS и для подключения к сформированной системе за счет возможностей EasyLogic блока Galileo 5.0

Визуальные результаты

В версии Теплица IoT 1.0 - визуальные результаты оформлены в виде рабочего стола приложения Sensolator. Приложение Sensolator - это Wialon Apps - приложение, поставляемое в базовой поставке Wialon Hosting для всех наших клиентов.

Приложение позволяет автоматически авторизоваться пользователю Wialon Hosting и настроить отдельные рабочие столы под различные задачи. На каждый рабочий стол возможно поместить несколько графических представлений доступных датчиков от доступных объектов мониторинга. Задать тип, форму, цветовые рамки отображения.

Рабочий стол "теплица" представлен схематичным изображением теплицы и отдельных датчиков, интегрированных на этом пространстве. Данные обрабатываются в реальном режиме времени.

Sensolator - рабочий стол - "Теплица" -  6 температурных датчиков воздуха на разной высоте и в разных зонах теплицы, датчик температуры почвы, объемной и относительной влажности почвы, индикатор штатного питания системы контроля.
Sensolator - рабочий стол - "Теплица" - 6 температурных датчиков воздуха на разной высоте и в разных зонах теплицы, датчик температуры почвы, объемной и относительной влажности почвы, индикатор штатного питания системы контроля.

Другой вариант визуализации - это табличные и графические отчеты. Отчеты настроены в многофункциональном конструкторе отчетов платформы Wialon Hosting.

Графики наглядно демонстрируют, что в разных зонах теплицы и на разных высотах происходит разное движение температур с определенной корреляцией.

Графический отчет о температуре воздуха в теплице на разных высотах в разных зонах. В градусах Цельсия ко времени и дате.
Графический отчет о температуре воздуха в теплице на разных высотах в разных зонах. В градусах Цельсия ко времени и дате.

Графическая сенсорная панель оператора Owen настроена на визуальное отображение как сводной информации, так и детализированных графиков каждого датчика отдельно.

Пример реализации рабочего стола на панели оператора Овен
Пример реализации рабочего стола на панели оператора Овен

Итог и планы "Теплица IoT 2.0"

Полностью реализована задача оперативного контроля и мониторинга показателей микроклимата с историей за 400 дней.

Данные доступны в режиме online в платформе мониторинга Wialon Hosting и в виде Dashboard в приложении Sensolator Wialon Apps.

Панель оператора позволяет оператору на месте оценить ситуацию с микроклиматом.

Заложены основы для перехода на режим мониторинг+управление.

Со следующей итерацией планируется удаленное ручное управление солнцезащитной шторкой, шторкой вентиляции, режимом дождя и тумана.

Автоматизация включения различных режимов будет доступна при выработке Заказчиком однозначных условий, при которых необходимо проводить включение и выключение каждого режима.

Теплица IoT 2.0 будет доработала уже весной 2020 года.

Мы обязательно напишем об этом статью.