描述

背景

“雷神計劃”始于 2006 年，當時物聯網還沒有興起。它的目標是生產現在稱為物聯網灌溉控制器的產品，該控制器將在農場范圍的 WiFi 網絡上運行。該項目在 2 年期間非常活躍，最終建造和安裝了六個控制器。此次演習的全部目的是為澳大利亞最先進的柑橘種植工廠獲得技術優勢，該工廠位于達令河下游的詹姆斯維爾站。

1 / 8 ?大約 2007 年 - 第一個灌溉控制器將首次啟動

對于那些目光敏銳的人來說，該系統是圍繞通用 .NET 控制器構建的，其理念是盡可能與工業設備互操作。為此，系統在其濕度探頭上使用 RS-485，如果需要，將通過模數與遠程 I/O 通信。該軟件還可以在 PC 上運行，因為它不依賴于除 .NET 和 MS-SQL 服務器后端之外的平臺，任何合適的計算機或 PLC 平臺都可以提供這些后端。無需讓您厭煩細節，我們在很短的時間內覆蓋了很多領域，現在在系統上運行了數十萬小時。

所以這一切都很好，幾乎結合了一切——為什么要改變？

好吧，原來的電腦并沒有變得更年輕，而且它們仍然很貴。如果我們可以在一臺 6 美元的計算機上完成所有這些工作，它會散發出油膩的抹布氣味，這不是很好嗎？對我來說，這個視頻改變了我的心態，如果你可以用這個 CPU 傳輸電視信號，那么你就可以做一個簡單的工作，比如灌溉控制。也有人抱怨說，Thor 從中型灌溉開始，我想要更好的擴展性。我真的希望 1 或 2 閥達到 100 多個閥，但我想保留 Thor 中運行良好的分布式概念。此外，如果我小心的話，我可以讓它們兼容，這樣我就可以吃蛋糕了！

從哪兒開始

所以我決定從兩個關鍵領域開始，灌溉調度和施肥。系統中的第一個重要概念是邏輯閥，它們能夠以各種模式和選項配置為電氣輸出。是什么讓它這么好？考慮到線圈燒壞并燒毀輸出，您的灌溉程序不需要更改，您只需在更換線圈后將電信號重新路由到新的輸出即可。如果您更有條理，您可以在歧管上安裝鉛垂和電線備件。

第二個最重要的是比例施肥系統，沒有這個你就不能真正耕種。這由一個脈寬以秒為單位的 PWM 系統組成，該脈寬由針對每個閥門記錄的流速控制。部分/閥門流量通常很容易測量或計算，并且在滴頭的情況下，大多數都是壓力補償的，因此在相當寬的工作范圍內流量是準確的。施肥記錄抽水量并且有一個空水箱關閉。一切聽起來都不錯，但橡膠與道路的交匯點是雷神如何記錄化學物質的去向和數量。

1 / 11 ?早期 - 連接到繼電器板的 8 位輸入和輸出擴展器

在這個項目中，我對 esp8266 的主要問題是讓我不知道沒有 SQL Server on-tap 的強大功能。然而，這并沒有那么糟糕，因為我不再處于未知領域，而是在數據結構需要看起來像什么以及它們之間的關系方面處于良好的基礎上。因此，從 Thor 的 SQL 表定義開始，我回溯到每個結構的兩個結構，一個是內存，一個是 eeprom。然后，Web 界面有點被淘汰了，因為它必須支持數據結構中的更改項目。

由于程序數量有限，第一個調度程序雖然具有 Thor 的一些魅力，但缺乏。在 Thor 中，調度系統沒有實際限制，我覺得在這方面放任何東西有點羞恥，但我需要系統工作，而且時間很短。這也具有使用戶重新關注每個閥門而不是每個程序轉換的效果，在我看來這是“錯誤的想法”。

初始編程接口

現在有一個基于班次的編程系統，它不像最初的實現那樣靈活，但對于一臺 6 美元的計算機來說就可以了。

1 / 2 ?用于新班次編程的 UI

編程方法都保存在 eeprom 的單獨區域中，因此控制器可以在方法之間交換并且不會丟失任何程序數據。

下一個屏幕是舊系統的主要部分，它顯示了 I/O 如何映射到現實世界。從這個頁面很容易診斷雙起或丟失的線圈。

這允許您檢查與邏輯結構的電氣連接。

我希望這個單元能夠用現成的零件生產，但第一個問題是找到便宜的 I2C 繼電器板。我最終選擇了一款售價低于 15 美元的花園板，并配備了 I2C 擴展板（2 美元）。這需要最少的顯微手術，只需要一個額外的針。我用 vero-board 構建了一個鉆孔導向夾具用于此操作。棘手的部分是擴展器 VCC 是 3.3 V 并且不連接到繼電器板的 5V VCC，它們只共享一個接地。該代碼是為 2 種類型的擴展器編寫的，并允許從“本機”轉換/映射到在現實世界中具有遠程意義的位/中繼順序。還有本地 I/O 的映射。

1 / 5 ?組裝繼電器和 I2C 擴展板 - 插入左側缺少 2 個引腳

在我編寫此頁面時，我必須構建幾個或多個原型，以幫助自動檢查控制器輸出。

在我需要在多個控制器上進行結帳后，這變得非常必要

這就是灌溉控制 UI 的工作方式。有一個master和day enable以及交付方法。坦克通過閥門設置頁面關聯來??拾取。這允許在必要時為每個閥門使用不同的罐組合。

1 / 2 ?比例施肥控制

閥門控制的主 UI 如下所示。TTG 是“time to go”，自動（編程）手動和默認值。手動時間僅在自動未開啟時倒計時，這樣您就可以根據需要將補水添加到每日計劃中，而無需更改基本費率。

1 / 3 ?主控

決定在設備上放置一個 OLED 顯示屏作為“信心表”。它顯示日期、時間和 IP 地址以及閥門和施肥輸出狀態。這對于雙作用閥更為關鍵，因為它們通常沒有動力并且僅通過脈沖來改變狀態。因此，您可以快速匹配圍場中閥門狀態的指示器是一個方便的現場項目。RTC 是我常用的現成 DS3231 板，我發現它很高興在 3.3 伏下運行，并且還具有額外的 eeprom 存儲。我發現人們實際上查看了 RTC 的溫度（在節點設置頁面中）以正確設置外殼的陰影。方便的副作用我并沒有真正考慮過。

磚實施

這個電路板實際上是一個真正的磚塊 CPU，因為 I2C 在一次內場診斷事故中失靈了。提醒您要始終保持對您的所有智慧，而不僅僅是其中的一半。

1 / 4 ? 10W 太陽能電池板可以為電池充電 - 只需要一個外殼

設想了其他幾種結構變化，例如使用繼電器和電池屏蔽來生產磚/塊格式的控制器。這將是第二個太陽能變體。這是我第三次試驗志愿者使用的模型。他們不想將閥門帶回中心點，而是想通過 AP 進行無線跳回。我的范圍測試建議 50 到 100 米，具體取決于它是否是視線。

1 / 2 ? 16 繼電器版本的裸機箱

這個版本很有前途，但內部/集成電池或超級電容器作為電源似乎是可行的。用更少的力量做更多的事情似乎是讓這一切發生的原因。更少的功率，小型太陽能電池板，更便宜的最終組裝。

真實世界測試

我很幸運有友好的農業鄰居，他們也有軟件開發的背景。盡管他們的農場比我的“刺斑”更令人擔憂，但他們一直處于最前沿。這些照片來自他的三個灌溉點之一。主要供水管通常為 200 或 250 毫米

1 / 6 ?結賬時的第三代原型

Prickle 補丁重新安裝

當然，我總是落后，但它已經發生了。“刺斑”于 2019 年 9 月更換。盡管澳大利亞干旱，但我們預計刺斑產量會有所提高；）

1 / 4 ?結帳時的 Prickle Patch 控制器

云中的聚合和更大的事物。

這個練習的重點不僅是行動，而且是記錄。為此，正在設計和測試一個 Web 服務來記錄、記錄和報告水和肥料的使用情況。這最初被集成到控制系統中，但更集中地存儲它似乎是合乎邏輯的，以便更好地匯總農業操作。這其中的某些方面是故事的后面部分。

特別感謝

感謝 Alpha 和 Beta 測試團隊中的所有人，感謝他們容忍錯誤，并將你們的信念和作物交給我的思想和想象。

2022 年 7 月更新

好吧，實際上有一些，但我懶得把它們都記錄下來。最新版本總是在 github 上可用，因為我會定期更新它。

添加了用于報告的電子郵件（當施肥罐接近空時發送電子郵件）ADC 輸入和通過電子郵件發出警報也適用于主閥狀態。始終打開的閥門，因此它們的程序在其余部分暫停時運行。準時和準時自動重啟（帶報告）Valve 記錄到 RTC 上的 eeprom。（即使更換 CPU 板也能保留灌溉數據。）現在即使在軟件版本之間也可以進行程序備份和恢復。線圈驅動的輸出極性與脈沖寬度設置一樣現在處于活動狀態。





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1 / 5 ? ADC SI Scaled Value 添加在屏幕頂部

2022 年 10 月更新

Arrgh....好吧，就是這樣....我終于完成了/過度粘住了manky繼電器觸點。將繼電器板更換為 4 x L298 PWM 模塊，耦合到相同的 I2C 端口擴展器芯片。將導閥更換為可維修的品牌，并在每個閥的電路中添加了多熔斷器。正好趕上下一個灌溉季節。

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新閥門實際上包含一個小型電動機而不是螺線管。您仍然可以看到新驅動板后面的舊繼電器板。這仍然是 coms 開關和肥料電機接觸器。

我還建立了另一個 H-Bridge 選項，其中一個不同的芯片準備在此之后進行測試。然后我可能會在看到“卡片以哪種方式掉落”后考慮定制 PCB。

在 I2C 總線掃描中添加了更多內容，因此可以自動化并在情況發生變化時通過電子郵件發送警報。這是為了幫助診斷間歇性板間連接。如果發生其中一種情況，還有一個關閉施肥的選項。因此，程序是您手動掃描 I2C 總線，然后保存配置，控制器將使用此作為自動掃描的參考。