Arduino DUE. Контроллер теплицы

Можете почитать в моём дневнике в теме Зелёный конвейер.

 

Зачем же самому паять контроллеры, если их на рынке, даже в сегодняшних условиях вагон и маленькая тележка. Выбирай на свой вкус, кошелек, удобство инструментария, соответствие задаче и вперед. Хошь, arduino бери, хошь - NVIDIA Jetson. Я даже и не помню, когда что-то интеллектуальное паял последний раз. Это 30 лет назад проблема с контроллерами была, да и то уже MicroChip достаточно широкой линейкой всякой доступной микроэлектроники обладал, а сейчас одних только ПЛК больше, чем звезд в ночном небе Петербурга, а уж разнообразных датчиков и исполнительных устройств, вообще без счета.

ВОТ! Я об этом тут сутки и говорю уже. Должен быть алгоритм, который позволяет с помощью использования различных датчиков и исполнительных устройств поддерживать вокруг растений необходимую им в процессе жизни среду. Вот этот алгоритм я разыскиваю. А без него, не то, что семь, можно и двадцать семь лет с паяльником наперевес сидеть, но толку будет чуть. Потому что самое сложное в автоматизации - это не КАК, а ЧТО!

Так и зимой (если речь о круглогодичной оранжереи) график будет другой. Т. е. по сути нужен такой масштабный посекундный график жизни растения с его потребностями от момента когда мы только планирвуем посадить семечко в грунт, то момента, когда мы завершаем рекультивацию почвы после удаления останков растения. И вот имея в руках такой график, запрограммировать систему становится совершенно рутинной и скоротечной задачей, если только не пытаться писать ее на ассемблере и без привлечения библиотек, конечно )

 

Ничего странного, Александр Васильевич занимается конкретной работой с "железом", частично программно по настройке, а для обработки логов данных и дальнейшей оптимизации нужны другие специалисты и инструменты. Вот у меня есть инструмент расчета и дальнейшей оптимизации в виде матмоделей, но увы нет логов и чертежей конкретных теплиц.
Хотя вру, одна теплица все же есть с частичными подробностями и логами ~5летней давности, но что там происходит сейчас мне неизвестно.

Согласен мне тоже это интересно, например в виде блок-схем по старинке, но это может сделать только Дима, а он у нас уже программист который подготовлен по другой школе программирования, а она сильно отличается от советской. Так что боюсь что пока на данном этапе эту взаимосвязь Вы так и не увидите.

 

Ну, блок-схемами уже давно никто не оперирует на серьезных проектах, так что меня "другой" школой программирования напугать сложно. Возьму в любом виде. IDEF0, DFD, SADT, да хоть на столовой салфетке мелким почерком, я с любой нотацией разберусь, только бы она была

 

Это было несколько лет назад и потом я же говорю, что начал всё с нуля, мог просто не знать рынок? Да и технические возможности были незнакомы, взялся только потому, что мне расписали, что вот придумали такую замечательную штуку, как Ардуино.
К тому же стоили они тогда прилично, а мне спаять контроллер обходилось в тысячу, я планировал наделать их штук 20 на все хотелки.

Требования к внутреннему климату не зависят от времени года, наружного климата, геолокации или фазы развития выращиваемых культур, меняется только величина возмущающих воздействий.
Тонкостей же может быть множество и поэтому ваш подход, что нужно учесть заранее всё, ничем не отличается от подхода Дмитрия и многих других - сделать что-то универсальное на все ситуации и на все случаи жизни и, на мой взгляд, такой подход заранее обрекает вас на Сизифов труд.
Мало того, желание воспользоваться чужим алгоритмом, который вы сами не прокрыжили на всех этапах сродни вере, когда человек добровольно обрекает себя всю жизнь следовать чужим бредням (можете обижаться, но что делать, если это так).
Вам нужен оптимальный алгоритм? - Откройте свою тему, как вам уже посоветовали и сосредоточьтесь исключительно на нём, выясняйте до тех пор, пока его истинность не будет вызывать у вас сомнений, а то, что для растений по настоящему важно и почему станет кристально ясно. Если что - я участник.
Только в этом случае вы можете быть уверены, что не идёте в тупик, а начинать реализацию раньше на основе чужих рецептов - это не знание, а религия.

 

Доброе утро! Требования очень даже зависят от фазы развития выращиваемых растений. Объем и характер вносимых удобрений, инсоляция, влажность и температура - все это разное на разных этапах жизненного цикла растения.

Я не собираюсь делать универсальное решение для ВСЕХ растений. Я хочу сделать универсальное решение для ЛЮБОГО растения. Вы разницу не улавливаете? Есть система, умеющая собирать текущие данные внешней среды и создавать НУЖНЫЕ параметры для контролируемого объема. Дальше грузим в систему параметрический алгоритм "ТОМАТЫ" или параметрический алгоритм "ОВОЩИ СРЕДНЕЙ ПОЛОСЫ" или "ЦИТРУСОВЫЕ КРУГЛЫЙ ГОД", выставляем текущую дату, текущий возраст растения и поехали. Вот же об чем речь веду.

 

Считайте, что вы меня поймали. Первоначально я написал о том, что они могут зависеть от фазы развития растений и выращиваемых культур, но потом, исправляя свои коряво изложенные мысли, не заметил, как извратил смысл на обратный.

Вот то, что вы хотите сделать, я и считаю тоже универсальным - все хотят автоматизировать всё, причём, чем меньше знакомы с агрономией, тем больше уверены, что могут это сделать.
Совершенно неверный подход, с моей точки зрения. Я уже упоминал о каноническом подходе, чем вам мешает реализация его? Наращивайте затем функции сколько душе угодно. Специализированное УУ сильно не универсализмом, а качеством системы регулирования, поэтому вначале уместно говорить о принципах, а не о всеохватности. более того, считаю, что эта всеохватность на самом деле вообще нафиг не нужна.

 

Качество системы зависит от того, насколько она точно "понимает" все факторы, как внешней среды, так и возникающие, в процессе действий самой системы. Это то, что я называю алгоритмом. А управлять приводами, клапанами, лампами и прочими релюшками - это как два байта переслать. Мне нужен полноценный алгоритм управления теплицей, как целым! И я надеялся, что те, кто уже прошел этот путь, этот самый алгоритм формализовали. Но, похоже, что либо вообще нет, либо это тайна за семью печатями, что в общем-то, понять можно. Так-то за подобное ноу-хау, я бы и заплатил разумные деньги, что бы время не тратить, но что-то продавцов не видать.

 

Программа почти все время была в свободном доступе. Просто пошла информация, что проект хочет использовать некая фирма, поэтому свободный доступ закрыли. Конечно самая свежая версия программы у меня (даже у Димы ее нет). Ну типа "неуловимый Джо". Она ему просто не нужна на данном этапе.
Хотите посмотреть часть логики (в отрыве от остальных файлов) - нет проблем.

 

Я не знаю, чему вы учились и где, но уверяю вас, что ваши понимание ошибочно и рассуждаете вы точно так же, как и Дмитрий. Его я переубедить не смог и он долго шёл в том направлении, которое завело его в окончательный тупик, как вы уже убедились сами, о чём он сам говорил в 6-й теме: не выстрелит по многим причинам.
Нет никакого правильного алгоритма, независимого от системы в целом, в которую контроллер - это только часть. Ещё есть органы регулирования и конкретный объект (в данном случае, конкретная теплица). Меняете теплицу - и у вас всё работает по другому, меняете орган регулирования - и у вас снова всё работает по другому. Меняются внешние условия - и у вас исполнительный механизм вообще перестаёт работать, например, если на улице за 30, вентиляцией вы температур ниже 30 не сгоните в принципе.
Так что никакого универсального набора алгоритмов не существует. Возьмите даже банальный вентилятор: в теплице жарко и сыро - автомат включает вентилятор - температура и влажность движутся к норме, а редис вянет и весь ложится. Почему? - Слишком быстрое изменение параметров, растения на это реагируют стрессом. Так что управление даже вентилятором - это не как два байта переслать.
То же и с форточками, дверьми, крышками: резкое открытие - удар по растениям. А какое требуется? - Учитывающее ту скорость изменения параметров, которое не вызывает стресс у растений. Так что простое управление исполнительными механизмами насколько полезно в одних случаях, настолько и вредно в других.
Так же и со свойствами объекта: в теплице жарко и автомат включает регулировку температуры, а температура продолжает некоторое время расти из-за транспортного запаздывания, которое разное у разных теплиц. Требуется регулировка с учётом статических и динамических переходных процессов.
Вот о чём надо думать!

 

1) Нет, пользователь только указывает параметры среды в теплице, а система уже сама "знает" как ее поддержать. Тем не менее для самых "пытливых и умных" мы предусмотрели возможность составлять и иные правила. Пишем сценарии на CD карту с помощью, опять же составленной Димой программы на ПК.
Называется SceneCreator. exe
2) Контроллер это контроллер. Никаких приводов у него нет. Но он обеспечивает возможность управления различными приводами и устройствами. Со всеми реле и входами для концевиков. В том числе и шторами, трех-ходовыми кранами отопления, измерением уровня pH при приготовлении растворов и управления дозаторами удобрений. Пользователю только нужно указать сколько удобрений добавить на данный объем воды, а контроллер уже сам добавит "то мучицы то водицы".

Конечно можно, но нет такой необходимости. Климат для растений поддерживается в нормальном состоянии. Урожаи более чем отличные. Закормил детей, внуков и всех коллег на работе.
Есть у меня небольшая слабость - гигантомания. Вот и построил три теплицы. На мою семью достаточно было бы и одной. Но крыша на мастерской и гаражах пустует - значит нужно задействовать. А это можно установить две теплицы. Был свободный построенный фундамент - не нужно эму пустовать. Вот еще одна теплица образовалась. Да и с рассадой проблемы. Хочется, к примеру, попробовать 15 -20 сортов разных помидор попробовать. По 10 кустов посадил - уже 200 получается. Ну куда столько? Нет, все мало и мало. Короче болею я.
По поводу готовых контроллеров. Есть много разных и достаточно емких, но таких что бы удовлетворили всем запросам системы - нет готовых. Что бы и Wifi, GPRS, LoRa, часы, 5-7 расширителей портов. дисплей 4-7 дюймов и. т. д. Нет таких. По отдельности все это есть, но что бы в одном модуле - нет. А "лепить" все это на проводках не наш вариант. Тем более что заказать печатную плату и компоненты в Китае не проблема. Паяльник в руки, микроскоп или увеличительные очки и вперед, к светлому будущему своими руками. Ну, конечно если руки выросли выше пояса и по бокам.

Короче, я пол дня потратил на писанину, а мне поставлена задача на фирме срочно изготовить прибор по сканированию. Упс. не нужно дальше.
Всем успехов

 

За кусок кода спасибо. От комментариев, пожалуй, воздержусь.

 

У Вас очень странное понимание целей автоматизации и ее принципов. Я Вам по секрету скажу, что, если в грядки не посадить рассаду томатов, то какая бы навороченная система автоматизации у Вас ни была, томатов Вы все равно не получите. Так же и с вашим примером с вентиляцией. Любая система, автоматизирующая некий процесс, всегда предполагает определенные ТУ объекта автоматизации. И, если эти условия не соблюдены, то никакого смысла в автоматизации нет в принципе. Юристы это называют попыткой с негодными средствами. Я называю - автоматизацией бардака.
Ваш пример с редисом - характерная ошибка многих автоматизаторов, не очень искушенных в решении задачи автоматизации инерционных систем. Температуру надо не по достижении пороговых значений начинать выправлять, а по превышению ускорения ее изменения. Температура ведь растет не потому, что рядом костер развели, о котором автоматика не в курсе, а потому что солнце жарит (по данным с датчика инсоляции вычисляем постоянно 5-минутное среднее логарифмическое) и на часах 9 утра. И включать охлаждение воздуха надо не тогда, когда значения на температурном датчике дойдет до пороговых значений, а вот прямо сейчас, пока скорость нарастания температуры не станет приемлемой для способностей системы к парированию изменений. И включать охлаждение в таком случае придется не на полную катушку сразу, что бы всех заморозить, а медленно, не допуская резких скачков на графике.
Почему меня удивляет отсутствие анализа данных с уже эксплуатируемой системы у АВ - да потому что там навалом ценнейшей информации, позволяющей оптимизировать систему, сделать ее гораздо более "вдумчивой" за счет обработанных статистических данных, позволяющих интерполировать регулярно наблюдаемые тренды и парировать искажения в самом их зародыше. Но, если клиентам и так хорошо, то и ладно.

 

Поскольку уже не в первый раз так пишете, все же поправлю Вас - карта называется SD (secure digital), а не CD.
А в каком виде у Вас этот сценарий и как Вы его формируете?
Далее. Система может знать что угодно, но без надлежащих датчиков и исполнительных механизмов она сама ничего поддерживать не может. Следовательно, должен быть список требований к объекту автоматизации и технические условия на "периферию".

Стоп-стоп-стоп. В начале вы пишете, что у контроллера никаких приводов нет (и я с этим абсолютно согласен), а в конце абзаца пишите, что контроллер что-то там добавляет. Каким местом он это делает? Думаю, для Вас не секрет, что дозаторов в мире существует великое множество. И управлять ими можно 100500 способами, от сухих контактов, до Modbus'а и прочих высокоуровневых промышленных протоколов. Но это еще полдела. Если у клиента дозатор "тупой" и контроль за количеством подаваемой субстанции проводится на стороне контроллера, то требуется юстирование системы. Это у Вас кто делает, пользователь? Серьезно? Трехходовой кран - аналогично. У них тоже бывает толпа всяких вариантов исполнения. НО, НЗ, с обратной связью, с контролем положения задвижки, без обратной связи. Вы это все как в своей системе учитываете, когда клиенту контроллер продаете?

Знаете, у меня соседка через участок такие урожаи собирает, что закачаешься. Вообще без автоматизации. Все руками. Даже растения из лейки поливает. И что?

 

Ах, вот вы как заговорили. Ну что-же, если вы всё и сами знаете, то, как говорится, флаг вам в руки.
Про то, что вы здесь пишете, я вам уже говорил, что надо учитывать самовыравнивание, емкость и запаздывание системы и снимать динамические и статические характеристики объекта, что можно затем реализовать в ПИД-регуляторе. Если вы не восприняли, откуда я знаю почему - может вы с теорией автоматизации незнакомы вообще - вы же не сообщаете об этом, а по терминологии не видно.
Я же хотел подчеркнуть только то, что у растений есть вполне конкретная допустимая скорость изменения параметров, не вызывающих у них стресса и это отражено в соответствующих нормативных документах.
Если уж говорить о сложности программы и длительности разработки, то, с моей точки зрения, ваше: напишу за месяц-два... выглядит смешно. В промышленных теплицах коллективы разработчиков работают с тех пор, как возникли круглогодичные тепличные комбинаты и, как говорится, пожизненно. А сложность их программ превышает программу Дмитрия даже не знаю в сколько раз... может в 100, а может в 1000. И они непрерывно совершенствуются во всём мире. Так что все ваши представления об автоматизации в данной области пока в области песочницы.
А об готовом алгоритме для уровня дачных теплиц забудьте - такого в природе не существует и, если даже кто-то предложит, скорее всего вам всучат куклу.