4. Thiết kế nhà trồng cõy cho Tp Hồ Chớ Minh
1.2. Quan điểm thiết kế hệ thống điều khiển
Thiết kế phần cứng
Hệ thống phần cứng được thiết kế để đảm bảo được một vi khớ hậu phự hợp với loại cõy trồng nhằm đem lại được hiệu suất và chất lượng rau, hoa quả tốt nhất.
Hệ thống xõy dựng trờn cơ sở mụ hỡnh phõn cấp, theo đú được phõn thành ba cấp chớnh như sau:
- Cấp điều hành quản lý: bao gồm hệ thống trạm chủđặt tại trung tõm điều hành và cỏc mỏy tớnh được phộp truy cập tới dữ liệu trờn trạm chủ thụng qua mạng LAN. - Cấp điều khiển: bao gồm cỏc trạm điều khiển phõn tỏn nhận thụng tin từ cỏc điểm đo truyền lờn trạm cấp trờn và truyền cỏc yờu cầu điều khiển xuống cỏc cơ cấu
chấp hành. Trong hệ thống tựđộng húa cho nhà trồng thụng minh, chỳng tụi dự định xõy dựng cỏc trạm cụ thể như sau:
+ Trạm điều khiển kộo rốm, nõng hạ mỏi.
+ Trạm điều khiển trộn, cung cấp dinh dưỡng và tưới nhỏ giọt. + Trạm điều khiển phun sương.
- Cấp chấp hành: bao gồm cỏc điểm đo nhiệt độ, độ ẩm, cường độ sỏng, tốc độ giú, hướng giú,CO O2, 2, mưa và cỏc cơ cấu chấp hành gồm 2 quạt hỳt, 2 quạt đẩy, cỏc động cơ nõng hạ mỏi, kộo rốm.
Thiết kế phần mềm
Đ Cơ sở xõy dựng: phần mềm hệ thống mở LabVIEW cho phộp quản lý và điều hành tập trung cũng như dễ dàng nối ghộp với cỏc hệ thống khỏc
Đ Xõy dựng cỏc giao thức truyền thụng thống nhất thụng qua phỏt triển cỏc dịch vụ trao đổi dữ liệu giữa trạm chủ với cỏc trạm điều khiển qua cỏc mụi trường truyền thụng khỏc nhau
Đ Xõy dựng cơ sở dữ liệu quản lý và điều hành
Đ Xõy dựng phương thức quản lý cỏc thụng số và cỏc trạm theo mó
Đ Phần mềm trờn trạm chủ: Tự động nhận biết cỏc trạm làm việc, cho phộp thiết lập quy trỡnh tưới, tiờu, nõng hạ mỏi…, cảnh bỏo khi cú sự cố hay thụng số đo vượt ngưỡng….
Đ Phần mềm trờn trạm điều khiển: cung cấp kịp thời cỏc dịch vụ khi trạm chủ yờu cầu, cú thể thực hiện việc đo và điều khiển độc lập với việc điều hành, giỏm sỏt của trạm chủ.
Đ Yờu cầu về cụng nghệ truyền thụng: dữ liệu truyền qua mạng đảm bảo an toàn trong khoảng cỏch truyền lớn. Đường truyền dẫn dựng dõy dẫn điện, cỏp quang Từ cơ sở, quan điểm thiết kế hệ thống chỳng tụi đưa ra mụ hỡnh hệ thống được thiết kế như sau
66 1.3 Thiết kế mụ hỡnh hệ thống điều khiển
Đ Sơđồ khối tổng quỏt của mụ hỡnh hệ thống điều khiển như sau:
Hỡnh 3.1. Mụ hỡnh nhà trồng thiết kế phần hệ thống điều khiển Mỏy tớnh Ethernet Trạm chủ VIELINA - GHMS Internet Trạm kộo rốm VIELINA – MR1 Trạm dinh dưỡng VIELINA – MR2 Trạm phun sương VIELINA – MR3 Cỏc địa điểm quản lý khỏc RS485 RS485 RS485
Sensor vi khớ hõu: cường độ sỏng, hướng giú, lượng mưa,… Sensor: EC, PH, lưu lượng Động cơ nõng hạ mỏi Động cơ trộn, bơm Sensor: độẩm, nhiệt độ, Oxi Bơm đấy
Đ Chức năng của trạm chủ và mỏy tớnh.
- Quản lý: lưu trữ cỏc dữ liệu liờn quan phục vụ việc bỏo cỏo, tổng hợp, phõn tớch cũng như là nguồn cung cấp dữ liệu cho cỏc hệ thống khỏc, ...
- Điều hành: cỏc hoạt động phũng ngừa, truyền thụng qua đường truyền RS485, thay đổi cỏc tham số điều hành, thụng số phục vụ quản lý cỏc trạm, đặt cỏc chế độ làm việc cho cỏc trạm cấp dưới.
- Giỏm sỏt: Mỏy tớnh và trạm chủ cú chức năng giỏm sỏt tất cả cỏc hoạt động của cỏc trạm cấp dưới. Mỏy tớnh và trạm chủ truyền thụng với nhau qua mạng LAN.
Đ Chức năng của cỏc trạm điều khiển phõn tỏn
- Hoạt động: độc lập trong mạng (cần cú nguồn dự phũng trong trường hợp mất điện)
- Đo lường: cỏc thụng số được chỉ định trong cụng nghệ, khả năng mở rộng số lượng cỏc điểm đo và nối ghộp mạng cỏc đầu đo.
- Điều khiển cỏc đối tượng động cơ, quạt hỳt, đẩy…
- Giao tiếp truyền thụng: đa dạng theo mụ hỡnh phõn cấp sử dụng
- Cung cấp cỏc dịch vụ cho phộp trạm chủ truy cập, kiểm soỏt cỏc dữ liệu được phộp và cho phộp trạm chủ tựđộng nhận biết khi cú trạm thiết bị mới hoạt động trong mạng
- Khả năng giao diện: chỉ thị cỏc số liệu đo tại chỗ thụng qua màn hiển thị, giao diện người mỏy qua bàn phớm hoặc cỏc phương thức khỏc
- Khả năng mở rộng hỗ trợ truyền õm thanh
Đ Chức năng của cỏc trạm đo và cơ cấu chấp hành
- Truyền thụng với cỏc trạm phõn tỏn cấp trờn qua đường truyền RS485.
- Nhận và thực hiện cỏc lệnh điều khiển do cỏc trạm phõn tỏn cấp trờn truyền xuống.