Rezervuar Alanında Çevresel Bilgilerin Akıllı Toplama Sisteminin Tasarımı
Zeng Jin, Lei Jianyun
(Bilgisayar Bilimleri Fakültesi, South-Central University for Nationalities, Wuhan 430000, Hubei)
Son yıllarda, üç boyutlu hidrodinamik model giderek daha olgun hale gelmiştir.Baraj alanının hidrolik kaynak verilerini elde ederek, veri madenciliği ve diğer teknolojileri kullanarak tüm rezervuar alanı sisteminin modellenmesini gerçekleştirebilir. Arduino-Ethernet'in gelişiyle, veri bilgi toplama teknolojisi, verilerin hassas toplamadan kontrol edilebilir iletime aktarılmasını mümkün kılar. Sistem, araştırma alanının gerçek ortamı tam olarak düşünülerek tasarlanmıştır ve kullanılan sensörler Arduino Ethernet ile uyumludur. Veri toplandıktan sonra, ağ teknolojisi ile sahadan laboratuvar veri tabanı merkezine hızlı bir şekilde iletilebilir ve veriler işlendikten sonra pratik uygulamalarda kullanılabilir.
Arduino Ethernet; zeka; sensör
Veri toplama teknolojisi şu anda çok gelişmiştir, ancak belirli bir alanda bilgi toplamak hala çok sınırlıdır. Verilerin iletimi ve güvenliği iyi garanti edilemez.Özellikle, veri toplayıcılar birçok alanda ayrı ayrı özelleştirilir ve evrenselleştirilemez ve açık kaynaklı olamaz.Sonuç olarak, verilerin gerçekliğini sağlamak için sistem zamanında yeni toplayıcılarla değiştirilemez. [1].
Bu sistemin tasarımı esas olarak su havzası alanını hedeflemektedir ve pratik uygulamanın basitliği dikkate alınmalıdır [2]. Bu makalede incelenen rezervuar alanı genellikle uzak bir bölgede yer almaktadır ve yerinde inceleme çok zahmetli olduğundan, uzun mesafeli veri iletimini gerçekleştirmek için Nesnelerin İnterneti teknolojisinin kullanılması gerekmektedir. Veri toplamanın gerçek geçerliliğine nasıl ulaşılacağı bu makalede dikkate alınması gereken önemli bir konudur.
Sistemin odak noktası, tüm sistemin veri değişikliklerinin kontrol edilebilir bir şekilde izlenmesini sağlamak için veri bilgilerinin nasıl toplanacağı ve ardından veri aktarımıdır [3]. Sistemin genel yapısı Şekil 1'de gösterilmektedir.
Sistem, veri toplamanın tüm sistemin önemli bir parçası olduğu genel tasarımda çok seviyeli yapı tasarımını benimser. Modüler yapı, gerçekleştirme sürecinde kullanılır ve modüler yapı, sistemin ikincil gelişimini ve yükseltilmesini kolaylaştırır [4]. Sistem, sistemin farklı çevre koşulları altında normal şekilde çalışabilmesi için çeşitli faktörleri entegre edecek şekilde tasarlanmıştır.
Bu sistem, veri işleme ve toplama için çekirdek işlemci olarak Arduino-Ethernet kullanır. Modelin gerektirdiği ana veriler su akış hızı, rüzgar hızı, sıcaklık ve yağıştır Ekipman, akış hızı, rüzgar hızı, sıcaklık ve nem ile yağmur ölçer sensörlerini kullanmayı seçer [5]. Sistem, tüm araştırma alanındaki ana veri değişikliklerinin gerçek zamanlı izlenmesini gerçekleştirmek için rezervuar alanında birden fazla izleme noktası kurar ve toplanan veriler ağ üzerinden gerçek zamanlı olarak veritabanına iletilir. Araştırmacıların derinlemesine araştırma yapmak için yalnızca gerekli verileri uzaktaki porttan almaları gerekir [6].
2 donanım tasarımı
2.1 Sensöre giriş
Rüzgar hızı sensörü: Arduino rüzgar hızı sensörü boyutu küçüktür, taşıması kolaydır, ölçüm doğruluğu yüksektir ve kararlılığı iyidir. Yapı açısından, verilerin uzun mesafeli iletimi için uygun modüler tasarım, iyi görünüm kalitesi ve uzun sinyal iletim mesafesi, güçlü anti-parazit yeteneği benimser.
Su hızı sensörü: Su Akış Sensörü, esas olarak plastik valf gövdesi, su akış rotor tertibatı ve Hall sensöründen oluşan bir su akış sensörüdür. Su akış ölçüm ve kontrol sistemine uygulanabilir.Görünümü hafif ve esnektir, boyutları küçüktür, montajı kolaydır ve pervane kalıcı ve aşınmaya dayanıklı paslanmaz çelik boncuklarla kaplanmıştır.Güçlü uyarlanabilirliğe sahiptir ve çeşitli kontrolörler ve geliştirme panoları için uygundur.
DHT11 sensörü: Dijital sıcaklık ve nem sensörü, kalibre edilmiş dijital sinyal çıkışına sahip bir sıcaklık ve nem kompozit sensörüdür. Özel dijital modül toplama teknolojisi ile sıcaklık ve nem algılama teknolojisinin uygulanması, pratik uygulamalarda son derece güvenilir ve mükemmel uzun vadeli kararlılık sağlar.
Yağış sensörü: Çeşitli hava koşullarının izlenmesi için uygundur Modül, izlenen verileri anti-oksidasyon, iletkenlik ve ömür açısından üstün performansa sahip dijital sinyallere ve AO çıkış seviyesi sinyallerine dönüştürür.
2.2 Sistem donanım yapısı tasarımı
Bu sistem, sistemin tüm yapısal düzenini oluşturmak için dağıtılmış bir modüler tasarım yöntemi kullanır. Her izleme sahasında bir veri toplama alt sistemi kurun, veri sensörleri aracılığıyla çevresel veri bilgileri elde edin ve açık kaynaklı mikrodenetleyici Arduino [7] tarafından işlendikten sonra gerçek zamanlı verileri veritabanında saklayın. Yerinde PC terminali veri bilgilerini alırken, uzak Web terminali de verileri gerçek zamanlı olarak alabilir ve değişen trendini görüntülemek için en optimize yöntemi kullanabilir.Sistem, sistemin çevresel veri değişikliklerini akıllı bir şekilde izlemesini gerçekleştirmek için tüm tasarımda Nesnelerin İnterneti teknolojisini tam olarak kullanır. Sistem yapısının şematik diyagramı Şekil 2'de gösterilmektedir.
2.3 Sistem ağ topolojisi tasarımı
Sistemin tamamı, Nesnelerin İnterneti teknolojisinden tam olarak yararlanacak şekilde tasarlanmıştır ve sistem ağ topolojisi Şekil 3'te gösterilmektedir. Verileri tespit eden sistemin donanımı, ağ üzerinden istemciye bağlanır. Tüm ağ topoloji diyagramında, izleme istasyonları veri toplama noktalarıdır ve izleme istasyonları bir anahtar aracılığıyla bağlanır.Aynı zamanda veriler toplanır, veritabanında depolanır ve gerçek zamanlı olarak güncellenir. İstemci, kullanım sırasında ağ üzerinden doğrudan veri alabilir. Tüm ağ, gerçek zamanlı veri aktarımını gerçekleştirir ve yapı nettir, bu da sistemin derinlemesine geliştirilmesini ve kullanılmasını kolaylaştırabilir.
3 sistem yazılım tasarımı
3.1 Sistem ana programı
Sistemin ana programı, başlatma, veri toplama, veri işleme, veri depolama, veri arama ve diğer bölümlere ayrılmıştır. Başlatma, esas olarak, sistemin sensör bilgisini elde edip etmediğini belirlemek ve böylece sensörün bağlı olduğu seri port noktasını belirlemek içindir İşlemci çalıştıktan sonra, sensör tarafından elde edilen verileri toplamaya başlar. Sistem üzerinden işlendikten sonra, veri tabanına iletilmek üzere belirli bir miktarda veri seçilir ve aynı zamanda uzak istemci ve yönetim portu, veri tabanından gerçek zamanlı olarak veri çağırır ve daha sonra veri madenciliği teknolojisi ile etkili veri elde eder [8].
Sistem çalışırken önce donanım başlatılır, sensör veri toplamaya başlar ve Arduino veri formatını dönüştürür ve veriler program aracılığıyla gerçek zamanlı veritabanına aktarılır. İstemci terminali, ağ aracılığıyla veritabanından yeni verileri alır ve yöneticilerin veri bilgilerini geliştirmesi ve işlemesi ve toplaması için uygun olan Echarts şeması ile arayüzde görüntüler [9] Sistemin genel program akış şeması Şekil 4'te gösterilmiştir.
3.2 Veri toplama programının tasarımı
Tüm sistem birden fazla izleme istasyonunu kapsar ve her izleme istasyonu sıcaklık, nem, rüzgar hızı, yağış miktarı ve su akış hızını toplar. Tüm rezervuar modelinin oluşturulması için gerekli olan en önemli veriler yağış miktarı ve su akış hızıdır.Sıcaklık, nem ve rüzgar hızı, rezervuarın tüm ekolojik alanı için her yarım saatte bir veri toplayıcı tarafından toplanır. Veri toplayıcı tarafından elde edilen veriler Arduino editörünün seri portunda görüntülenebilir ve her izleme sitesi veri toplamak için farklı sensörlerle dağıtılır [10].
Toplama işlemi programı çalıştırmak için seri bir yöntem kullanır ve bu şekilde, farklı veriler arasında zaman açısından göreceli olarak belirli bir zaman aralığı vardır. Uzun edinim süresi ve sistemin ideal zaman aralığı göz önüne alındığında, seri işleme modu, tüm sistemi doğru hale getirmek için benimsenir, bu da sensörlerin paralel işlenmesinden kaynaklanan sistem veri bozukluğu sorununu çözer.
3.3 İstemci program tasarımı
Sistem verisi toplandıktan sonra, veri tabanında saklanır ve müşteri ağ üzerinden veri toplanmasını gerçekleştirir [10]. Şu anda, müşterinin en sık kullanılan yapıları C / S ve B / S yapılarına ayrılmıştır.Araştırma alanının saha izleme merkezi, kolayca veri elde edebilen ve veri toplayabilen C / S yapısını benimser. Uzak laboratuvarda elde edilen veriler, araştırma alanından iletilen gerçek zamanlı verileri farklı lokasyonlarda gerçekleştirebilen ve gerçek zekayı gerçekleştirebilen B / S yapısını benimser.
Yerinde izleme terminali: Müşteri tasarım programı, gerçek ihtiyaçlara göre aynı anda görüntülenecek birden fazla sitenin verilerini ayarlar ve rezervuar alanının izleme istasyonu esas olarak verileri alır.
Web uzak istemcisi, uzak yöneticiler için veri toplama içindir. Müşteri, farklı yerlerde keyfi olarak verileri çıkarmak için kullanılabilir.Elbette, bu, gerçek verileri hızlı bir şekilde elde etmek için yeterli yönetim yetkisi gerektirir.Müşteriyi turist olarak girmek yalnızca gerçek zamanlı veri değişikliklerini izleyebilir.
3.4 Sonuç analizi
Tüm sistemin çalışması sırasında toplanan veriler, müşteri aracılığıyla gerçek zamanlı olarak görüntülenebilir. Yöneticiler ve tüketiciler verileri farklı şekillerde görürler, bunlardan bazıları Şekil 5 ~ Şekil 7'de gösterilmiştir. Veriler toplandıktan sonra, istemcide grafikler aracılığıyla görüntülenir ve veri değişikliklerinin eğilimi gerçek zamanlı olarak görüntülenir. Yöneticiler bunu analiz edip özetleyebilir ve ekonomik faydaları en üst düzeye çıkarmak için pratikte uygulayabilir [11].
Sistem tarafından belirlenen istasyonlar, tüm sistem çalışırken sürekli olarak veri toplar. Veriler, ağ üzerinden gerçek zamanlı olarak veritabanına iletilir.Müşteri, verileri veritabanından alır ve belirli bir tablo formatında gösterir.Verilerin eğilimini ve etkisini daha iyi incelemek için, görsel araştırmayı gerçekleştirmek ve veri toplamayı kolaylaştırmak için izleme arayüzü Echarts şeklinde tasarlanmıştır. Kazma ve derinlemesine araştırma.
4. Sonuç
Bu makale, su havzası için uygun olan ArduinoEthernet'e dayalı bir dizi veri toplama sistemi geliştirir ve tasarlar. Sistem, doğru veri toplama elde etmek için iyi performansa sahip sensörler kullanır. Aynı zamanda, sistem test sürecinde kararlı bir durumdadır ve toplanan veriler birden çok işlemle işlenir ve veriler müşterinin ekranı aracılığıyla mükemmel bir şekilde görüntülenir. Yöneticiler, çeşitli bilgi verilerinin değişen eğilimini doğru bir şekilde tahmin etmek için görselleştirme ve kazılabilirlikten tam olarak yararlanır. Sistem yapay olarak genişletilebilir ve ekonomik faydaları en üst düzeye çıkarmak için endüstriyel ve tarımsal üretime uygulanabilir.
Referanslar
[1] MCROBERTS M. Arduino temelden pratiğe [M] Yang Jizhi, Guo Jing, tercüme Pekin: Electronic Industry Press, 2013.
[2] Li Mingliang. Arduino projesi DIY [M] Pekin: Tsinghua University Press, 2015.
[3] Chen Lvzhou Arduino programlama vakfı [M] Pekin: Beihang University Press, 2015.
[4] Yu Jingyang, Changchun Elektrik Enerjisi Şirketi Elektrik Bilgi Toplama Sisteminin Tasarımı D. Jilin: Jilin Üniversitesi, 2015.
5 Guo Guangming Bulut bilişim teknolojisinin Nesnelerin İnterneti'nin akıllı ev sisteminde uygulanması hakkında konuşma J. Elektronik Test, 2016 (9): 99-100.
6 Liu Ying. Tarımda Nesnelerin İnternetinin uygulanması ve beklentisi J. Bilgi ve Bilgisayar (Teori Baskısı), 2016 (6): 26-27,69.
[7] Wu Lingbin, WSN D 'ye Dayalı Zhalong Sulak Alan Su Ortamı İzleme Sisteminin Tasarımı Qiqihar: Qiqihar Üniversitesi, 2015.
8 Zhang Endi, Li Xiang. Kapsamlı Veri Toplama Sistemi Hatası Araştırması ve Yazılım ve Donanım Tasarımı C. 2015 Ulusal Gömülü Enstrüman ve Sistem Teknolojisi Konferansı Program Kitabı, 2015: 18.
[9] Zheng Keming, He Bin. Büyük bir çelik fabrikası için ICV tabanlı veri toplama sistemi [C] Çin Metroloji Derneği Metalurji Şubesi 2015 Yıllık Konferansı Bildirileri, 2015: 261-265.
[10] Wu Tao, Wang Jingyu Tek çipli bir mikrobilgisayar [C] tabanlı tıbbi sinyal veri toplama ve işleme sisteminin tasarımı Çin Tıp Birliği Tıp Mühendisliği Şubesi 15. Ulusal Akademik Konferansı'nın kağıt koleksiyonu, 2015: 360-361.
11 Yuan Benhua, Dong Zheng.Arduino kontrol panosuna dayalı sera sıcaklığı ölçüm sisteminin tasarımı J Anh. Anhui Tarım Bilimleri, 2012, 40 (8): 49-50.
AET üyeleri için yıl sonu avantajları!
