Automatisk Vandingssystem

Automatisk Vandingssystem Projektdokumentation Aarhus Universitet Gruppe 6-3. Semester - F15 vejleder: Michael Alrøe dato: 28-05-2015 Lærke Isabella Nørregård Hansen - 201205713 - IKT Kasper Sejer Kristensen - 201370050 - IKT Kalle Rønlev Møller - 20105969 - IKT Jakob Alexander Szalontai Kristensen - 201270250 - IKT Kenn Hedegaard Eskildsen - 201370904 - E Karsten Schou Nielsen - 201370045 - E Thomas Vase - 201370359 - EP

Indhold 1 Kravspecifikation 3 1.1 Aktører.......................................... 3 1.1.1 Bruger....................................... 3 1.1.2 Tekniker...................................... 4 1.1.3 Planter...................................... 4 1.2 Use Cases......................................... 5 1.2.1 Use case 1..................................... 6 1.2.2 Use case 2..................................... 7 1.2.3 Use case 3..................................... 8 1.2.4 Use case 4..................................... 9 1.2.5 Use case 5..................................... 10 1.2.6 Use case 6..................................... 11 1.2.7 Use case 7..................................... 12 1.3 Use Case 5 - Skift vand................................. 13 1.4 Use Case 6 - Alarm.................................... 13 1.5 Use Case 7 - Ugeplan................................... 13 1.6 Use Case 8 - Udprint log................................. 13 1.7 Ikke Funktionelle Krav.................................. 14 2 Systemarkitektur 15 2.1 System diagrammer................................... 15 2.1.1 System Domænemodel.............................. 15 2.1.2 System BDD................................... 16 2.1.3 Allokeringsdiagram................................ 16 2.2 Kar Control diagrammer................................. 17 2.2.1 KarControl BDD................................. 17 2.2.2 KarControl IBD................................. 17 2.2.3 Signal beskrivelser................................ 18 2.2.4 KarControl Allokeringsdiagram......................... 18 2.3 SensorØ diagrammer................................... 19 2.3.1 Sensoroe BDD.................................. 19 Doseringsventil.................................. 19 Sensor....................................... 19 2.3.2 Sensoroe IBD................................... 20 2.3.3 Sensoroe Allokeringsdiagram.......................... 20 2.4 ph-sensor diagrammer.................................. 21 2.4.1 ph-sensor BDD.................................. 21 2.4.2 ph-sensor IBD.................................. 21 2.5 jordfugtigheds-sensor diagrammer............................ 22 2.5.1 ph-sensor BDD.................................. 22 2.5.2 ph-sensor IBD.................................. 22 2.6 Ventil diagrammer.................................... 23 2.6.1 Ventilstyring BDD................................ 23 2.6.2 Ventilstyring IBD................................. 23 2.7 Teknologi undersøgelser................................. 24 1 af 29

3 Accepttest 25 3.1 Test setup......................................... 25 3.2 Accepttests........................................ 25 Glossary 28 2 af 29

Kravspecifikation Revision Ændret af Version Dato Alle 1 23-02-2015 1.1 Aktører Tabel 1.1: Revision for kravspec I dette afsnit beskrives aktører og deres rolle i systemet. I figur 1.1 ses aktørdiagram, som beskriver alle aktører og deres forhold til systemet 1.1.1 Bruger Figur 1.1: AVS Aktører 3 af 29

Aktørnavn type: Beskrivelse: Bruger Primær Brugeren er ham, som til dagligt tilgår systemet. Han ved hvor meget gødning og fugtighed planterne skal have, og angiver disse værdier i brugergrænsefladen. Det er brugeren som løbende ændrer værdierne, så systemet hele tiden er opdateret med værdier der passer til planternes vækststadier. 1.1.2 Tekniker Aktørnavn type: Beskrivelse: Tekniker Primær Teknikeren er en specielt uddannet person. Han har den nødvendige viden om systemet til at kunne installere systemet fra opstart, opsætte nye vandkar mv. En Bruger kan også være tekniker. 1.1.3 Planter Aktørnavn type: Beskrivelse: Planter Sekundær En plante, som systemet skal kunne vande. Planter består desuden også af et gromedie (jord, lega, mv.), som er det, der reelt bliver vandet. 4 af 29

1.2 Use Cases I dette afsnit ses de forskellige Use Cases. På billede 1.2 ses et Use case diagram, som viser en simpel repræsentation af bruger, tekniker og planters interaktion med systemet og en afbildning af de forskellig Use Cases. Figur 1.2: AVS Use case diagram 5 af 29

1.2.1 Use case 1 Når brugeren ønsker at aflæse målingerne, skal data aflæses via gui en. Denne use case kan kun gennemføres af en person da der kun er en gui. Use Case 1 Mål: Initieret af: Aktør: Samtidige forekomster: Prækondition: Postkondition: Aflæs målinger Bruger aflæser ønskede målinger Bruger Bruger 1 (inklusiv denne) Et fungerende system Målinger er aflæst af bruger Hovedscenario: 1. Bruger tilgår systemet via gui en 2. Systemet fremkommer med forside indeholdende opsætning og aflæsning af måledata mm. 3. Bruger aflæser de ønskede målinger i skærmbilledets venstre kolonne 6 af 29

1.2.2 Use case 2 I denne use case ønsker brugeren at tilføre vand manuelt til planterne. Denne use case kan kun tilgås af en person. For at denne use case kan gennemføres skal der være vand i det kar der ønskes at vande fra samt at dette er tilføjet til systemet. Karet skal være koblet på mindst en sensor ø. Use Case 2 Mål: Initieret af: Manuel vanding At tilføre vand til planterne Bruger Aktør: Bruger Samtidige forekomster: 1 Prækondition: Postkonditions: Der skal være vand i det kar der ønskes at vande fra og der skal være tilkoblet mindst en sonsor ø. GUI en befinder sig i hovedmenuen Der er vand ved planterne Hovedscenario: 1. Bruger trykker på "Kar X"i GUI 2. Systemet viser et skærmbillede hvor der kan vælges manuel vanding 3. Bruger trykker på "Manuel vanding" 4. Systemet begynder at vande 5. Systemet ændre knappen for manuel vanding til stop maunel vanding [Ex.1 Karret er tomt] 6. Når der ikke ønskes at vande længere trykker bruger på "Stop manuel vanding" 7. Systemet stopper med at vande Udvidelser: Ex.1 Karret er tomt: 1. Systemet stopper med at vande 7 af 29

1.2.3 Use case 3 I denne use case ønsker brugeren at ændre på ph-værdien i karret. Use Case Mål: Indtast ph-værdi At ændre ph-værdien på blandingen i karret Initieret af: Aktører: Bruger Primær: Bruger Samtidige forekomster: 1 Prækondition: Postkondition: Et kar er oprettet og systemet er funktionelt Systemet er opdateret med ph-værdi Hovedscenarie: 1. Bruger trykker på "Kar X"i GUI 2. Systemet viser et skærmbillede hvor det er muligt at indtaste en ph-værdi 3. Bruger trykker på "ph-værdi" 4. Systemet viser en cursor i skrivefeltet tilhørende ph-værdien 5. Bruger indtaster en ph-værdi 6. Bruger trykker på "Gem" 7. Systemet gemmer ph-værdien 8 af 29

1.2.4 Use case 4 I denne use case vil brugeren indtaste volumen på karret for at systemet kan vide hvor meget gødning, der skal doseres. Der kan også ændres på volumen i perioder, hvor der bruges lidt vand, for at undgå vandet bliver dårligt. For at use casen kan gennemføres skal teknikeren have oprettet et kar, som er tilkoblet systemet. Use Case 4 Mål: Indtast volumen Indtaste volumen på et vandkar Initieret af: Aktører: Bruger Primær: Bruger Samtidige forekomster: 1 Prækondition: Postkondition: Der er oprettet et kar i systemet og det er tilkoblet Systemet er opdateret med volumen på karret Hovedscenarie: 1. Bruger trykker på "Kar X"i GUI 2. Systemet viser et skærmbillede hvor det er muligt at indtaste en volumen 3. Bruger trykker på "volumen" 4. Systemet viser en cursor i skrivefeltet tilhørende volumen 5. Bruger indtaster en volumen i liter 6. Bruger trykker på "Gem" 7. Systemet gemmer volumen 9 af 29

1.2.5 Use case 5 I denne use case opretter Tekniker et nyt kar. Use Case 5 Mål: Opret kar At oprette et nyt kar i systemet Initieret af: Aktører: Tekniker Primær: Tekniker Samtidige forekomster: 1 Prækondition: Ledig adresse på bussen i domæne 1 Postkondition: Der er oprettet et kar Hovedscenarie: 1. Tekniker trykker på "service"knap i GUI 2. Systemet viser service menuen 3. Tekniker trykker på "Opret kar"i service menu 4. Systemet viser en menu hvor det er muligt at indtaste navn og adresse i et nyt kar 5. Tekniker indtaster navn i navnefeltet 6. Tekniker indtaster adresse i adressefeltet 7. Tekniker indtaster volumen i volumenfeltet 8. Tekniker trykker "Gem" 9. Systemet opretter det nye kar og sender Teknikeren til forsiden 10. Det nye kar forekommer nu i hoved menuen 10 af 29

1.2.6 Use case 6 I denne use case sletter Tekniker et kar. Use Case 6 Mål: Slet kar At slette et kar i systemet Initieret af: Aktører: Tekniker Primær: Tekniker Samtidige forekomster: 1 Prækondition: Postkondition: Der er oprettet et kar i systemet Der er slettet et kar Hovedscenarie: 1. Tekniker trykker på "Service"i GUI 2. Systemet viser service-menu 3. Tekniker trykker på "Slet kar"knap 4. Systemet viser en liste over oprettede kar 5. Tekniker trykker på slet ud for det kar han ønsker at slette 6. Systemet spørger om Teknikeren er sikker i en dialog 7. Tekniker trykker "Ok" 8. Systemet sletter karet 9. Systemet returnerer Tekniker til listen over oprettede kar, og skriver at karret er slettet. 11 af 29

1.2.7 Use case 7 I denne use case kalibreres ph-proben, som er tilsluttet et kar. Dette skal gøres en gang hver måned samt ved oprettelse af et kar. Systemet viser selv en advarsel på forsiden med, at proben skal kalibreres, og viser hvilket kar den hører til. Use Case 7 Mål: Kalibrer ph-probe At kalibrere en ph-probe Initieret af: Aktører: Tekniker Primær: Tekniker Samtidige forekomster: 1 Prækondition: Postkondition: Systemet fremviser en advarsel med, at en ph-probe skal kalibreres. En rød LED lyser på styringen tilhørende phproben. Teknikeren er i besiddelse af buffer-væske med en ph-værdi på henholdsvis 4 og 7 ph-proben er kalibreret og en grøn LED lyser på styringen tilhørende ph-proben Hovedscenarie: 1. Tekniker holder trykknappen "Kalibrer"nede i 5 sekunder eller mere på styringen tilhørende ph-proben 2. Rød LED på styringen til ph-proben blinker i et interval på 250ms 3. Tekniker tager probe ud af karet og sætter den i buffer-væske med en ph-værdi på 7 4. Tekniker venter i 5-10 minutter 5. Tekniker trykker på knappen "ph7"på styringen til ph-proben 6. Styringen til ph-proben indlæser værdien fra proben 7. Tekniker sætter proben i buffer-væske med en ph-værdi på 4 8. Tekniker venter i 5-10 minutter 9. Tekniker trykker på knappen "ph4"på styringen til ph-proben 10. Styringen til ph-proben indlæser værdien fra proben 11. Styringen til ph-proben giver besked til systemet om at proben er kalibreret 12. Styringen til ph-proben slukker for rød LED og tænder grøn LED 13. Systemet fjerner advarslen om at proben skal kalibrers 12 af 29

1.3 Use Case 5 - Skift vand I denne use case skal bruger/tekniker skifte vand i vandkaret. Dette kan skyldes at der skal tilsættes nyt gødning. 1.4 Use Case 6 - Alarm Ved brugerdefineret grænseværdier (jordfugtighed og ph-værdi), afgiver systemet en alarm, f.eks. via. e-mail. 1.5 Use Case 7 - Ugeplan I denne use case får bruger mulighed for at indtaste en ugeplan for styring af dosering af gødning og vand til gromediet i løbet af ugen. 1.6 Use Case 8 - Udprint log Bruger kan få udprintet en log over de hændelser der er forekommet i systemet, bla. sensordata og dosering af vand. 13 af 29

1.7 Ikke Funktionelle Krav Brugervenlighed: Skal være intuitivt og let at opererer for udefrakommende: Der forudsættes en fungerende standard PC med Windows inkl. Explore/Chrome /Firefox som browser Systemet skal kunne tilgås igennem en normal webbrowser: Her menes Explorer / Google Chrome / Firefox Systemet skal kunne tilgås over lokalt netværk samt over www Her forudsættes en fungerende internetopkobling og evt. lokalt netværk Systembetingelser: Systemet skal kunne fungere stabilt i temperaturintervallet (1-45 C) Systemet skal kunne fungere stabilt under høj luftfugtighed (op til 50%) Systemet skal være let at vedligeholde på daglig basis Systemets reservedele skal være lette at udskifte og skaffe. Ydelse: Systemet skal kunne fylde vandkarret på max. 2 min. Systemet skal kunne tømme vandkarret på max. 2 min. Systemet skal kunne dosere vand til gromediet med min 0,5 / max 2 liter/min. Systemet skal kunne dosere gødning til karret på max. 30 sek. 14 af 29

Systemarkitektur Revision Ændret af Version Dato Alle 0.1 17-03-2015 Tabel 2.1: Revision for Systemarkitektur 2.1 System diagrammer 2.1.1 System Domænemodel Figur 2.1: Domain model af AVS 15 af 29

2.1.2 System BDD Figur 2.2: Block Definition Diagram af AVS 2.1.3 Allokeringsdiagram Figur 2.3: Allokeringsdiagram af AVS 16 af 29

2.2 Kar Control diagrammer 2.2.1 KarControl BDD Figur 2.4: Block Definition Diagram af KarControl 2.2.2 KarControl IBD Figur 2.5: Internal Block Diagram af KarControl 17 af 29

2.2.3 Signal beskrivelser Signal beskrivelser Navn Definition Område Kommentar KarBus OeBus Data485 UART232 EnableIndløb EnableAfløb RS485 bus til kommunikation mellem enheder RS485 bus til kommunikation mellem enheder RS485 bus til kommunikation mellem enheder RS485 konverteret til logisk niveau Signal til at lukke vand ind i kar Signal til at lukke vand ud af kar Differentielt bussystem Differentielt bussystem internt signal Signal efter konvertering 0-5V Signal til at styre magnetventil 0-5V Signal til at styre magnetventil EnableVandpumpeStyre signal til pumpe 0-5V PWM styret signal Puls Takt tæller af flow 0-5V ph Analog signal fra ph måler fra -420 til 420 mv Analogt signal indløb vandstyring i kar Til at lukke vand ind i kar Afløb vandstyring i kar Til at lukke vand ud af kar dossering vandstyring til planter Til at dosere vand til planterne Tabel 2.2: signal beskrivelser for KarControl 2.2.4 KarControl Allokeringsdiagram Figur 2.6: Allokeringsdiagram af KarControl 18 af 29

2.3 SensorØ diagrammer 2.3.1 Sensoroe BDD Figur 2.7: Block Definition Diagram af Sensoroe Sensor Ø Control Sensor Ø Control tager imod kommandoer fra KarControl, som instruerer omkring åbning og lukning af Doseringsventil. KarControl anmoder også om, at Sensor Ø Control skal sende måledata fra sensors, som er tilkoblet Sensor Ø en. Doseringsventil Doseringsventilen åbner og lukker for vandtilførslen til planterne i området omkring Sensor Ø en, som Doseringsventilen er tilkoblet. Når KarControl tænder for Vandpumpen kan de enkelte Sensor Ø ers Doseringsventiler være åbne eller lukkede alt efter, om planterne omkring Sensor Ø en har brug for vand. Sensor Sensor er en generalisering af alle slags sensorer, som kan tilsluttes Sensor Ø en. Vilkårligt mange sensorer kan tilkobles en bus, og kommunikere med Sensor Ø Control gennem en standardiseret protokol. Sensor kan kun aflevere målinger når de bliver bedt om at levere dem. 19 af 29

2.3.2 Sensoroe IBD Figur 2.8: Internal Block Diagram af Sensoroe 2.3.3 Sensoroe Allokeringsdiagram Figur 2.9: Allokeringsdiagram af Sensoroe 20 af 29

2.4 ph-sensor diagrammer Til ph måling har vi bygget vores egen sensor ved hjælp af en ph-probe. 2.4.1 ph-sensor BDD I forhold til signaler er proben ret nem at have med at gøre da den selv producere en spænding i forhold til den væske der måles på ph værdi. Figur 2.10: Block Definition Diagram af ph-sensor 2.4.2 ph-sensor IBD Igen ses simpliciteten da ph proben bare interagere med kemikalium og herefter producere en spænding. Figur 2.11: Internal Block Diagram af ph-sensor 21 af 29

2.5 jordfugtigheds-sensor diagrammer Jordfugtigheds sensoren måler en strøm igennem jorden. Denne strøm vil variere med hensyn til fugtigheden som derfor vil resultere i en spændingsændring på indgangen af analog til digital converteren. Denne spænding bruges til at udregne fugtigheden i procent 2.5.1 ph-sensor BDD Figur 2.12: Block Definition Diagram af ph-sensor 2.5.2 ph-sensor IBD Figur 2.13: Internal Block Diagram af ph-sensor 22 af 29

2.6 Ventil diagrammer Da vi bruger ventiler flere steder i systemet er dette en general beskrivelse af dem. 2.6.1 Ventilstyring BDD Her under ses et diagram over den generalle opbygning af ventil styringen denne gør sig gældende for alle ventilerne i systemet Figur 2.14: Block Definition Diagram af Ventilstyring Her ses så de interne forbindelser i Ventilstyringen 2.6.2 Ventilstyring IBD Her ses så de interne forbindelser i Ventilstyringen Figur 2.15: Internal Block Diagram af Ventilstyring 23 af 29

2.7 Teknologi undersøgelser 24 af 29

Accepttest Revision Ændret af Version Dato Alle 1 23-02-2015 Tabel 3.1: Revision for accepttest 3.1 Test setup Til at teste følgende skal der bruges et setup med en PC der er i stand til at forbinde til den indlejrede Linux platform. I2CSensorer tilsluttes til den indlejrede Linux platform via de PSoC moduler der styre dem. Aktuatorerne skal ligeledes tilsluttes gennem deres respektive moduler. 3.2 Accepttests Accepttest Use Case 1 Aflæs Data Test Forventet resultat Resultat Godkendt Kommentar Bruger åbner management url i sin webbrowser Systemet fremmer med Forside Bruger aflæser de ønskede målinger i skærmbilledets venstre kolonne Webbrowser godtager URLadresse Visuel test: Forside fremkommer Visuel test: Liste med målinger ses i venstre kolonne Tabel 3.2: Accepttest 1 25 af 29

Accepttest Use Case 2 Indlæs Data Test Forventet resultat Resultat Godkendt Kommentar Bruger tilgår webinterfacet ved at indtaste url i en browser Systemmet viser interface forside Bruger indtaster ønskede data i interfacet Bruger indtaster ønskede data i interfacet Bruger indtaster ønskede data i interfacet Bruger indtaster ønskede data i interfacet Bruger indtaster ønskede data i interfacet Bruger gemmer data i systemmet Bruger lukker og åbner browser Bruger tilgår webinterfacet ved at indtaste url i en browser Bruger indtaster management url Visuel test forsiden fremkommer Fugtighed sætter til 34 ph-værdi sættes til 6,5 Gødning#1 sættes til 90 Gødning#2 sættes til 100 Gødning#3 sættes til 110 Bruger trykker på Gem værdier Bruger lukker browseren og bruger åbner browseren igen Bruger indtaster management url Bruger aflæser værdierne Brugeren sammenligner værdierne med de forige indtastede, disse skal være ens Tabel 3.3: Accepttest 2 Accepttest Use Case 3 Manuel vanding Test Forventet resultat Resultat Godkendt Kommentar Bruger tilgår webinterface ved at indtaste management url i sin browser Systemmet viser forside Bruger aktiverer manuel vanding i interfacet Systemet når set-punkt for jordfugtighed Browser accepterer URLadresse Visuel test: forsiden fremkommer Systemet begynder at tilføre vand til planternes gromedie Systemet stopper med at tilføre vand Tabel 3.4: Accepttest 3 26 af 29

Accepttest Use Case 4 Karstyring Test Forventet resultat Resultat Godkendt Kommentar Tryk på Karstyring på interfacet Tryk på PH-værdi Der forekommer 2 valmuligheder Der gives mulighed for at indtaste data Indtast 7 og tryk ok PH-værdien opdateres til 7 Tryk på OK Tryk på Volumen Indtast 100 Tryk på OK Tryk på OK Menuen returnerer Der gives mulighed for at indtaste data Volumen opdateres til 100L Menuen returnerer Cirkulations pumpe og pumperne til dosering af gødningen starter Tabel 3.5: Accepttest 4 27 af 29

Glossary CentralController er systemets centrale computer. Database gemmer brugerens indstillinger samt log. Doseringsventil åbner og lukker for tilførslen af gødningsmix til en bestemt Sensor Ø. FlexPMS (Flexible Plant Management System) er den software, som binder brugergrænsefladen med den fysiske verdens. Flowmåler måler mængden af vand 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. I2CSensor er en samlet generisk beskrivelse af måleinstrumenter, der kan tilsluttes en Sensor Ø. 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 vandkar med tilhørende karkontroller 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 Controller, en række I2CSensorer, 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. 28 af 29