Automatisk Vandingssystem. Rettelser. 1 af 11

Transkript

1 Automatisk Vandingssystem Rettelser 1 af 11

2 Automatisk Vandingssystem Projektrapporten Aarhus Universitet Gruppe 6-3. Semester - F15 vejleder: Michael Alrøe dato: Lærke Isabella Nørregård Hansen IKT Kasper Sejer Kristensen IKT Kalle Rønlev Møller IKT Jakob Alexander Szalontai Kristensen IKT Kenn Hedegaard Eskildsen E Karsten Schou Nielsen E Thomas Vase EP

3 Resumé 1 af 11

4 Indhold 1 Resumé 1 2 Indledning 3 3 Opgaveformulering 4 4 Systembeskrivelse 5 5 Projektafgrænsning 6 6 Krav 7 7 Projektbeskrivelse Projektgennemførelse Metoder Specifikation og Analyse Systemarkitektur Design og Implementering Software Design og Implementering af Hardware Resultater og Diskussion Udviklingsværktøjer Opnåede Erfaringer Fremtidigt Arbejde Konklusion 9 Litteratur 10 Ordliste 11 2 af 11

5 Indledning I dette 3. semesters projekt vil vi beskæftige os med et automatisk vandingssystem til et gartneri. Ideen kommer fra en af gruppemedlemmerne, hvis veninde er gartner. I projektet vil vi bruge vores opnåede viden fra undervisningen. Her er der tale om fagende Indlejret Software Udvikling, Hardware Abstraktioner, Mixed Signal Electronic, Grænseflader til den fysiske verden, og Elektro Fysik. Endvidre er der blevet tilegnet viden på områder der ikke ligger inden for undervisningen. Her er der tale om databaser, PHP, HTML, Kemi mm. Projektet vil blive udført således der ved aflevering vil stå en prototype til rådighed, her er ikke tale om et færdigt produkt, men der vil være mulighed for senere at gå videre med produktet hvis interessen opstår. Da det er et semester projekt og ikke et produkt som skal sælges, vil der ikke blive købt enheder til systemet som har en stor omkostning. Vi vil ligge vægt på systemets virkemåde og for så vidt holde udgifterne på så lavt niveau som muligt. Prototypen til vandingssystemet vil derfor ikke kunne kobles direkte til et gartneri, den vil blot illustrere vores idéer og kan derfor ikke tåle at blive udsat for vind og vejr. 3 af 11

6 Opgaveformulering For at en gartner kan få det optimale udbytte af sine afgrøder, dvs. både mængde og kvalitet, kræver det, at gartneren er i stand til at give planterne de mest optimale vilkår. Det indebærer bl.a. vanding i tilpas mængder med tilpas mængder gødning tilsat. For et større gartneri kan det være et enormt arbejde at skulle overvåge jordens fugtighed, blande gødning samt at gå rundt og vande alle planterne. Man kan spare gartneren for hele dette arbejde ved at automatisere processen. I dette projekt skal der laves et system, som automatisk kan gøde og vande planter. Dette medfører at systemet skal kunne: Blande gødning i et vandkar. Dosere tilpas mængder vand fra karret til planterne. Opretholde en tilpas ph-værdi af vandet i karret. En sensor måler fugtigheden i jorden og dosere vand herudfra, så jorden altid har en tilpas fugtighed. Der skal implementeres en grafisk brugergrænseflade i systemet, så også folk uden sans for IT kan benytte det. I brugergrænsefladen skal brugeren kunne indstille mængden af nogle forskellige slags gødninger, ph-værdi og jordfugtighed. Brugeren skal også have mulighed for at oprette og genbruge planer for, hvor meget gødning planterne skal have på bestemte tidspunkter i deres vækststadier. I det færdige produkt er der fokus på at der er en præcis dosering af vand og gødning til planterne, der muliggør optimale livsvilkår for planter. Dertil skal brugervenligheden være i top, i form af et let anvendeligt grafisk interface. 4 af 11

7 Systembeskrivelse Som før nævnt er systemet et automatisk vandingssystem. På figur 4.1 ses et rigebillede af systemet. Systemet tilgås af et grafisk bruger interface som vil være en webside der logges ind på, via en PC. Her gives der mulighed for at se ph-værdi i karet, se hvor meget vand der er i karet samt jordfugtigheden i planterne. Der vil også være mulighed for at indstille disse værdier således systemet selv opretholder dem. Systemet er bestående af en Raspberry-Pi som kører Raspbian, hvilket er en verision af linux. Systemet kan måle fugtigheden i planterne via en jordfugt-måler der er koblet på I2C bussen. Når fugtigheden når ned under et bestemt niveau tændes der for vandingen. I vandkaret er der iblandet gødning og en korrekt ph-værdi vil blive opretholdt af systemet. Systemet kan måle ph-værdien via en ph-probe som sidder fastmonteret i vandkaret. Figur 4.1: Rigebillede Når systemet startes op vil vandkaret være tomt. For at fylde karet med vand, tændes der for en ventil som sidder direkte på en vandhane. Hermed vil der løbe vand ind i karet og mængden af vand vil blive målt af systemet med en flowmåler. Når der er løbet tilpas mængder vand ind i karet vil ventilen lukke og der vil automatisk blive doseret gødning indtil til en bestemt ph-værdi er nået. Skulle det ske under opfyldning af det ikke lykkedes at lukke indløbsventilen vil der blive åbnet for udløbsventilen. På figur 4.2 ses de forskellige usecases over systemet. Figur 4.2: UseCases Der er to aktører som kan tilgå systemet. Den ene er brugeren som tildaglig bruger systemet. Den anden er teknikeren som tilgår systemet ved oprettelse, vedligeholdelse og nedlæggelse af systemet. Når systemet oprettes bruges usecasen "Opret kar"her opsættes et vandkar og systemet får besked om hvilke sensore der er koblet til via usecasen "Opret Sensor Ø". En sensor Ø er et print som videreformidler dataen fra fx. jordfugtmåleren. Det vil væremuligt at koble flere typer af sensore til fx. en temperatur måler eller flere af samme type. Når karet er oprettet skal phproben kalibreres "Kalibrer ph-probe", dette skal gøres en gang hver måned for at kunne sikre en korrekt måling. På selve vandkaret er der en styring som vi kalder for "karprintet"her er ph-proben koblet til. Der vil være en rød LED som lyser på karprintet når ph-proben skal kalibreres. Ved kalibrering sættes proben ned i en buffer-væske som har ph-værdien 7 og der trykkes på en knap på karprintet. Karprintet vil herefter indlæse værdien og den røde LED skifter til en grøn. usecasen "Fyld kar"bruges når karet skal fyldes manuelt. Her gives der mulighed for at åbne indløbsventilen og stoppe den når den ønskede mængde vand er løbet ind. I usecasen "Indtast ph-værdi"gives der mulighed for at indtaste en ph-værdi som systemet skal tilnærme. Det samme gives der mulighed for i "Indtast volumen". I usecasen "Aflæs målinger"går brugeren ind og aflæser værdierne fra sensorerne hvis det ønskes at se hvad statussen er. 5 af 11

8 Projektafgrænsning Det var på forhånd forudbestemt hvilke elementer der skulle med i projektet. 6 af 11

9 Krav 7 af 11

10 Projektbeskrivelse 7.1 Projektgennemførelse 7.2 Metoder 7.3 Specifikation og Analyse 7.4 Systemarkitektur 7.5 Design og Implementering Software 7.6 Design og Implementering af Hardware 7.7 Resultater og Diskussion 7.8 Udviklingsværktøjer 7.9 Opnåede Erfaringer 7.10 Fremtidigt Arbejde 8 af 11

11 Konklusion 9 af 11

12 Litteratur Jon Burroughs, Jon Burroughs. X-10 Home Automation Using the PIC16F877A. Microchip Technology Inc., URL 10 af 11

13 Ordliste AVS Automatisk vandingssystem. CentralControl er systemets centrale computer. Database gemmer brugerens indstillinger samt log. Doseringsventil åbner og lukker for tilførslen af Gødningsmix til en bestemt Sensor Ø. Fieldsensor er en samlet generisk beskrivelse af måleinstrumenter, der kan tilsluttes en Sensor Ø. FlexPMS (Flexible Plant Management System) er den software, som binder brugergrænsefladen med den fysiske verdens. Flowmåler måler mængden af væske som løber gennem denne. Gromedie er det stof floran er plantet i, dette kan fx være muld. Gui er den grafiske brugergrænseflade. Gødningsmix er en blanding af vand og gødning med en bestemt ph-værdi. Kar er en beholder, der kan indeholde Gødningsmix. KarController styrer tilgangen af vand, gødning og ph-væske samt de sensor ø er der er tilkoblet denne. KarGruppe er et Kar med tilhørende KarController og Sensor Ø er. Management url adressen hvorpå guiinterfacet befinder sig. PC computer med Windows 7+ styresystem, samt Google Chrome som browser. Plante består af flora og gromedie. RSConverter et elektronisk print, som kan konvertere mellem UART 232 og RS485. Sensor Ø består af en Sensor Ø Control, en række Fieldsensorer, som måler fra et begrænset området, og en Doseringsventil. Sensor Ø Controller er controlleren i en Sensor Ø, som opsamler data fra sensorerne og kan styre Doseringsventilen. Ventilstyring en ventil, der kan åbnes og lukkes vha. et 5V-signal. Ventilen er tilsluttet 12V. 11 af 11