اسناد فنی طراحی و پیاده سازی سامانه آبیاری هوشمند
بپیوست نمونه اسناد فنی هوشمندسازی آبیاری جهت اعلام نظرات و پیشنهادها تقدیم میگردد.
هدف از اجرای این پروژه مدیریت مناسب استحصال، انتقال و توزیع و مصرف بهینه آب کشاورزی شهر هوشمند ..... است.
اجزای پایه سامانه مشتمل بر موارد ذیل است:
1- شبکه Wi-Fi
شبکه تامین کننده ارتباطات مخابراتی پروژه بصورت Wi-Fi هوشمند شهری(Municipal Wireless Network) توسط کارفرما تامین و دسترسی لازم به پیمانکار ارائه میگردد. در این شبکه یک دستگاه کنترل کننده مرکزی مدیریت یکپارچه تمامی نقاط دسترسی(Access Point’s) را بر عهده داشته، ضمن تامین ملزومات ارتباطی این پروژه، سایر کاربردهای مورد انتظار در طرح را مدیریت و ارتباطات لازم را تامین می نماید.
وظیفه پیمانکار در این بخش، انجام تمهیدات و اقدامات لازم و برقراری ارتباط مطمئن و پایدار بین کنترلرها و شبکه Wi-Fi است، به گونه ای که ضمن برقراری ارتباط مطمئن و پایدار، کمترین بار ترافیکی ممکن به شبکه Wi-Fi شهری تحمیل گردد.
2- مرکز کنترل
مرکز کنترل ساختمانی جهت نصب تجهیزات پایش و کنترل سامانه بوده، بصورت مجتمع با مرکز مانیتورینگ و کنترل و مرکز داده های شهر هوشمند (Date Center) توسط کارفرما احداث می گردد.
وظايف پیمانکار در این بخش بشرح ذیل است:
- تامین و نصب تجهیزات مرتبط ( بند5) در مرکز کنترل و مرکز داده ها برابر استانداردهای مرتبط .
- نصب ماشین های مجازی و تامین و نصب کلیه نرم افزارهای مرتبط بر روی سرور(ها).
- برقراری ارتباط مطمئن و پایدار بین سایر اجزای سامانه و شبکه Wi-Fi ؛ بگونه ای است که کمترین بار ترافیکی ممکن به شبکه Wi-Fi تحمیل گردد.
- استقرار و راه اندازی کامل سامانه .
3- سخت افزار کنترل کننده (کنترلر)
در این بخش، لازم است پیمانکار نسبت به تهیه سخت افزار کنترل کننده آبیاری هوشمند (کنترلر) و نصب در محل های مرتبط برابر مشخصات این بند اقدام نماید.
حداقل مشخصات قابل قبول کنترلر:
ü دارای حداقل حافظه مناسب
ü دارای 14 ورودی دیجیتال 24V با احتساب 25% ورودي spare براي توسعه در آينده
ü دارای 4 ورودی دیجیتال جهت اتصال به پالسر کنتو و يك ورودي پالس spare براي توسعه در آينده
ü دارای 4 ورودی آنالوگ 4 - 20 mA با احتساب 25% ورودي spare براي توسعه در آينده
ü دارای 4 خروجی کنترل شیر و قابلیت تعیین نوع شیر (سلونوئیدی یا موتوردار) از طريق برنامه ريزي نرم افزاري پورت خروجي كنترلر
ü قابلیت پشتیبانی از DHCP
ü قابلیت پشتیبانی از DNS
ü قابلیت استفاده از پروتکل HTTP جهت ارتباط با سرور
ü دارای شارژر داخلی
ü دارای باطری داخلی برای کارکرد بدون برق تا 24 ساعت
ü دارای نمایشگر فعال یا غیرفعال بودن ورودی ها و خروجی ها
ü تغذیه ورودی 48V- DC
ü دارای یک عدد پورت Ethernet
ü دارای قابلیت اتصال به شبکه WI-FI به صورت داخلی
ü دارای قابلیت اتصال آنتن WI-FI خارجی
ü دارای قابلیت نصب ماژول GPRS و انتقال اطلاعات از طریق شبکه GSM اپراتورهای مخابراتی کشور
ü دارای خروجی 24V- 1A جهت تغذیه تجهیزات و لوازم جانبی با اسثفاده از كنتاكت خشك رله هاي24vdc تعبيه شده در باكس كنترلر
ü دارای نمایشگر های وضعیت هشدار، اتصال به شبکه WI-FI / اترنت ، کارکرد منبع تغذیه و موارد مشابه .
ü قابلیت بروزرسانی فریمور کنترلر از روی شبکه WI-FI / Ethernet.
ü دارای یک پورت RS485 .
ü دارای یک پورت RS232 با قابلیت راهبری و تنظیم کنترلر از روی آن .
ü دارای کلید ریست حافظه جهت پاک کردن تنظیمات و بازگردانی تنظیمات به حالت پیش فرض .
مشخصات ورودی و خروجی های کنترلر:
ورودی های کنترلر (دیجیتال): کنترلر می بایست دارای حداقل 14 ورودی دیجیتال با ولتاژ ورودی 12 تا 24 ولت باشد. تغییرات در این ورودی های میتواند به صورت هشدار، فرمان و یا رویداد در نرم افزار کنترلر تعریف شوند. رویدادها می توانند باعث قطع یا وصل خروجی های کنترلر شوند. . پس از اتمام پياده سازي طرح، لازم است تعداد 4 عدد ورودي دیجیتال بصورت spare براي توسعه كنترل و اتوماسيون سيستم آبياري در آينده پيشبيني و لحاظ شود.
ورودی های کنترلر (شمارنده پالس): کنترلر می بایست مجهز به حداقل 4 ورودی دیجیتال با قابلیت شمارش 400 پالس در ثانیه باشد. ولتاژ کار این ورودیهای می بایست در محدوده 12 تا 24 ولت باشد. هر ورودی شمارنده می بایست یک مکان حافظه در کنترلر داشته که اطلاعات این حافظه حتی در مواقع قطع برق کنترلر نیز حفظ شود. هر شمارنده دارای یک عدد تعداد پالس و یک عدد مقدار واقعی می باشد که مقدار واقعی حاصل ضرب تعداد پالس در یک ضریب بوده و این ضریب در تنظیمات کنترلر قابل تعریف می باشد.
ورودی های کنترلر (آنالوگ): کنترلر می بایست مجهز به 4 ورودی آنالوگ 4-20 mA باشد. به ازای هر کدام از این ورودیها یک ضریب تصحیح در تنظیمات کنترلر قابل تعریف بوده و مقدار واقعی ورودی حاصل ضرب عدد خوانده شده از ورودی در ضریب تصحیح می باشد. مقدار واقعی ملاک عملکرد این ورودی ها برای ارسال اطلاعات به نرم افزار سرور میباشد. پس از اتمام پياده سازي طرح، لازم است تعداد يك عدد ورودي آنالوگ بصورت spare براي توسعه كنترل و اتوماسيون سيستم آبياري در آينده پيشبيني و لحاظ شود.
خروجی های کنترلر ( فرمان): کنترلر می بایست مجهز به 4 عدد خروجی فرمان باشد. این خروجی ها می بایست قادر به ارائه ولتاژ 24 ولت و جریان 1 آمپر جهت فرمان به شیر های برقی باشند. این خروجی ها می بایست قادر به معکوس کردن ولتاژ خروجی جهت اعمال فرامین چپ گرد و راست گرد باشند. مدار این خروجی ها می بایست در مقابل اضافه جریان محافظت شده باشد.
خروجی های کنترلر (نمایشی): لازم است کنترلر مجهز به نمایشگرهای LED با رنگ هاي متفاوت به شرح ذیل باشد:
نمایشگر منبع تغذیه: روشن بودن این نمایشگر به معنی وجود برق در سیستم و کارکرد صحیح منبع تغذیه کنترلر می باشد.
نمایشگر باتری: این نمایشگر با رنگ آبي وضعیت باتری کنترلر را نشان دهد.
نمایشگر LCD وضعیت ارتباط کنترلر با شبکه WI-FI / اترنت: بیانگر وضعیت های ذیل بصورت متمایز با نمايش كد عددي و يا پيغام كوتاه قابل برنامهريزي توسط كنترلر براي:
- عدم وجود ارتباط با شبکه در لایه فیزیکی
- عدم موفقیت در دریافت IP از سرور DHCP شبکه
- دریافت IP و عدم موفقیت در ارتباط با سرور شبکه
- ارتباط موفق با سرور شبکه
نمایشگر وضعیت کنترلر: بیانگر وضعیت های ذیل بصورت متمایز
- عدم موفقیت کنترلر در دریافت تنظیمات از سرور
- دریافت تنظیمات و غیرفعال سازی کنترلر توسط سرور
- موفقیت در دریافت تنظیمات و وضعیت فعال کنترلر
نمایشگرهای خروجی های کنترلر: مبین وضعیت خاموش/روشن/ راست گرد/ چپ گرد بودن خروجی ها بصورت متمایز
نمایشگر وضعیت ورودی های دیجیتال: بیانگر وضعیت فعال/ غیرفعال بودن هر یک از این ورودی ها
نمایشگر وضعیت ورودیهای آنالوگ: بیانگر وضعیت فعال/ غیر فعال بودن هر یک از این ورودی ها
مشخصات تغذیه کنترلر:
منبع تغذیه : کنترلر میبایست دارای منبع تغذیه صنعتی و همچنین شارژر داخلی باشد. ورودی منبع تغذیه کنترلر 48 ولت DC است. منبع تغذیه میبایست در مقابل اضافه ولتاژ ورودی تا 400 ولت حفاظت شده باشد. همچنین فیلترهای مناسب جهت جلوگیری از ورود نویزهای اضافی به سیستم میبایست در نظر گرفته شده باشد. منبع تغذیه میبایست دارای قدرت کافی برای شارژ باتری داخلی در مدت حداکثر 4 ساعت را دارا باشد. وضعیت ولتاژ ورودی، ولتاژ باتری و قطع و وصل شدنهای ولتاژ ورودی میبایست در سیستم ثبت شده و برای سرور نرمافزار نیز ارسال گردد. شارژر کنترلر میبایست وضعیت باتری را مانیتور کرده و برای مرکز کنترل ارسال نماید. کنترلر میبایست سابقه خاموش و روشن شدن و یا ریست شدن خود را در حافظه داخلی ثبت کرده و برای مرکز کنترل ارسال نماید. چنانچه کنترلر در وضعیت غیرفعال بوده و برق ورودی کنترلر قطع شود، کنترلر میبایست پس از گذشت 15 دقیقه به وضعیت خاموش رفته و پس از اتصال مجدد برق ورودی به صورت اتوماتیک روشن شود. کنترلر نیاز به هیچ گونه کلید روشن و خاموش نداشته و باید به صورت اتوماتیک در وضعیت خاموش و یا روشن قرار گیرد.
شارژ باتری: کنترلر میبایست مجهز به شارژر داخلی باشد. شارژ کنترلر میبایست قادر به شارژ باتریهای لیتیومی باشد.
باتری: کنترلر میبایست مجهز به باتری داخلی از نوع لیتیومی باشد. ظرفیت باتری کنترلر میبایست جوابگوی 24 ساعت کار کنترلر به اضافه یک خروجی 24 ولت با جریان 2 آمپر برای 2 ساعت باشد.
مشخصات پورت های ارتباطی کنترلر:
پورت شبکه اترنت ((Ethernet: کنترلر میبایست مجهز به یک عدد پورت شبکه اترنت (Ethernet) با سوکت RJ45 و با سرعت 100 Mbps باشد. بر روی این پورت قابلیتهای ذیل مورد انتظار است:
- دریافت IP اتوماتیک از سرور DHCP
- ارتباط با سرور از طریق Web Service مطابق مشخصات نرم افزار سامانه (بند1-4)
- قابلیت دریافت اطلاعات Discovery و پاسخگوئی به آن در مواقع عدم دسترسی به اطلاعات ارتباطی کنترلر و در مقداردهی اولیه پارامترهای کنترلر مانند نام دامنه سرور و مقداردهی اولیه پارامترهای Wi-Fi .
مودم Wi-Fi : کنترلر میبایست دارای مودم Wi-Fi داخلی باشد. این مودم دارای آنتن داخلی بوده و از آنتن خارجی نیز پشتیبانی میکند. تنظیمات مربوط به اتصال به شبکه Wi-Fi از طریق پورت Ethernet و یا پورت RS-232 برای کنترلر قابل برنامهریزی میباشد. در صورت اتصال به شبکه Wi-Fi کنترلر ابتدا بر روی این شبکه سعی در برقراری ارتباط با سرور نموده و در صورت عدم موفقیت سعی در برقراری ارتباط با سرور از روی پورت Ethernet مینماید.
پورت RS-232: کنترلر میبایست مجهز به یک عدد پورت RS-232 با کانکتور 9 پین مادگی باشد. از این پورت جهت مقداردهی تنظیمات اولیه کنترلر و همچنین مانیتور کردن اطلاعات عیبیابی کنترلر استفاده میشود. همچنین این پورت دارای قابلیت برنامه ریزی جهت اتصال به GSM Modem و موارد مشابه میباشد. عملکرد این پورت در تنظیمات کنترلر قابل تعریف میباشد.
پورت RS-485: کنترلر میبایست مجهز به یک عدد پورت RS-485 باشد. از این پورت در کاربردهای آتی و جهت اتصال به تجهیزات و سنسورهای مختلف استفاده خواهد شد.
4- نرم افزار :
در این بخش، لازم است پیمانکار نسبت به تهیه نرم افزار سامانه اقدام کند؛ بنحوی که تمامی قابلیت ها و مشخصات فنی ذکر شده در این بند را تامین نماید .
مشخصات پایه نرم افزار:
ü دارای مجوز بهره برداری از نرم افزار بدون محدودیت تعداد اجزای کنترلی .
ü پیک فرسائی آبیاری و برقراری تعادل در دبی شبکه توزیع و مصرف آب .
ü مدیریت تخصیص آب و صدور صورتحساب آب غیرشرب .
ü دارای رابط گرافیکی کاربرپسند تحت وب جهت مدیریت سامانه .
ü برقراری ارتباط با کنترلر ها و سایر اجزای سامانه از طریق پروتکل HTTP .
ü برقراری ارتباط سامانه با سیستمهای اختصاصی طرح از طریق وب سرویس ها .
ü تعریف سطوح مختلف دسترسي در نرمافزار بصورت متمرکز براساس LDAP .
ü دارای قابلیت بروزرسانی فریمور کنترلر ها از طریق شبکه .
قابلیت اندازه گیری و مانیتورینگ نرم افزار
ü نمايش وضعيت باز و بسته بودن شیرهای کنترلی
ü نمایش وضعیت سیگنال های مخابراتی
ü نمایش وضعیت برق ورودی به کنترلرها
ü اندازهگيري و نمايش مقدار آب رد شده در هر یک از نقاط کنترلی
ü اندازه گیری و نمایش دمای محیط اطراف کنترلر
ü امکان نمایش وضعیت کلید سلکتور کنترل از راه دور / محلی
قابلیت هشداردهی نرم افزار
ü آلارم مربوط به ورود افراد غيرمجاز به داخل حوضچه ها یا باز نمودن درب تابلوها.
ü آلارمهاي مربوط به قطع برق و ولتاژ ضعیف باطری ها
ü آلارمهاي مربوط به عدم قطع جریان آب بعد از بسته شدن شیر
ü آلارم مربوط به قطع ارتباط یک کنترلر از مرکز کنترل
ü امكان فعال و غير فعال كردن آلارمهای کم اهمیت توسط اپراتور .
ü امکان ارسال آلارم از طریق شبکه GSM به شماره های تعریف شده در سیستم
قابلیت کنترل و مدیریت نرم افزار
ü كنترل اتوماتيك شبکه آبیاری براساس برنامه کنترلی
ü صدور فرمانهای لازم جهت باز و بسته کردن شیرهای کنترلی
ü امکان خارج نمودن کنترل اتوماتیک شیرها و قراردادن در وضعیت کنترل دستی توسط اپراتور مرکز کنترل
قابلیت اتصال به سیستمهای اختصاصی طرح
ü اتصال به سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) طرح و بروزرسانی اطلاعات .
ü اتصال به سیستم ارتباط با مشتریان (CRM) طرح جهت دریافت زمان آبیاری پیشنهادی .
ü اتصال به سیستم نظارت تصویری (CCTV) طرح جهت فیلم برداری از موقعیت های نفوذ و دسترسی غیرمجاز
قابلیت گزارش گیری و Trending
ü ارائه گزارش های متنوع از کارکرد کنترلرها، هشدارها، قطعی ارتباط کنترلرها و موارد مشابه .
ü امكان گزارش گيري از اطلاعات ذخيره شده بصورت جدول .
ü امكان گزارش گيري از اطلاعات ذخيره شده بصورت نمودار .
ü امكان گزارش گيري از ساعات و میزان آبیاری هر قسمت در زمانهاي مختلف .
ü قابليت ساخت فايلهاي خروجي با فرمت Excel .
سایر قابلیت ها
ü امكان تعريف و كاليبراسيون نرمافزاري سيگنالها توسط اپراتور .
ü امكان تعريف محدوده اندازهگيري سيگنالها در نرمافزار
ü امكان تعريف واحد اندازهگيري سيگنالها در نرمافزار
ü راهنماي جامع سامانه شامل تشریح اجزاء و امکانات و نحوه استفاده از کلیه ماژولها
در ادامه به تشریح برخی از قابلیت و ویژگیهای نرم افزار مدنظر پرداخته می شود:
ورود اطلاعات (تعریف کنترلر): در این قسمت مشخصات هر یک از کنترلرهای نصب شده در طرح تعریف میگردد. این اطلاعات مشتمل بر مواردی بمانند شماره سریال، موقعیت جغرافیایی محل نصب، مالک، وضعیت (فعال/ غیرفعال)، برنامه زمانبندی آبیاری و سایر اطلاعات مورد نیاز است.
لازم است در مورد نحوه عملکرد ورودی و خروجیهای کنترلر از الگوهای از پیش تعریف شده (مانند الگوی باغ ویلا، تجاری، خدماتی و فضای سبز عمومی) استفاده گردیده، الگوی مناسب جهت کنترلر مدنظر انتخاب گردد.
در قسمت موقعیت جغرافیایی کنترلر میبایست بوسیله سامانه مکان مبنای تحت وب طرح و کروکی تهیه شده در قسمت تعریف لولهها، به صورت دقیق مشخص و گزارش گردد.
ورود اطلاعات (تعریف الگوی عملکرد کنترلرها):
در این قسمت الگوی کارکرد کنترلرها میبایست به شرح ذیل تعیین گردد:
تعریف کارکرد هر کدام از ورودی ها: یک ورودی میتواند به صورت هشدار و یا محرک تعریف شود. در تعریف مشخصات ورودی میبایست سطح فعال ورودی (یک یا صفر) و همچنین زمان مورد نیاز برای تحریک ورودی به میلیثانیه مشخص گردد.
تعریف کارکرد خروجیهای فرمان: خروجیهای فرمان سیستم میتوانند به صورت فقط قطع و وصل و یا به صورت چپ گرد و راست گرد تعریف شوند. در تعریف فرامین خروجی نوع فرمان و مدت اجرای فرمان و همچنین تاثیرپذیری فرمان از رویدادهای ورودیهای دیجیتال میبایست قابل تعریف باشند. در تعریف زمانبندیها، زمانبندی میبایست به صورتهای روزانه، هفتگی، و ماهیانه قابل تعریف باشند. مدت اجرای یک فرمان براساس میلیثانیه قابل تعریف است.
تعریف ورودیهای شمارنده: ورودیهای شمارنده جهت شمارش تعداد پالس ارسالی از طرف کنتورها میباشند. این ورودیهای میبایست تعداد پالس ورودی را شمرده و بر طبق الگوی مشخص شده در این قسمت از نرمافزار جهت ثبت در نرمافزار ارسال نمایند. الگوی ارسال اطلاعات میتواند به صورت دوره های زمانی و یا دورههای عددی تعریف شود. برای مثال دوره های 7 روزه برای دوره زمانی و یا به ازای شمارش هر 100 پالس برای دوره عددی. مقدار شمارندهها میتواند جهت تحریک فرامین خروجی و یا تحریک سیستم هشدار استفاده شود. برای مثال در زمانی که کنترلر یک شیر را در حالت بسته قرار داده است وجود ورودی پالس در شمارنده نشاندهنده وجود نشتی در سیستم میباشد.
ورود اطلاعات لولهها و انشعابات:
در این قسمت از نرم افزار مشخصات لولههای اصلی و انشعابات فرعی وارد میشوند. این قسمت میبایست به صورت گرافیکی اجازه رسم کروکی لولهها را داده و موقع رسم مشخصات لولهها را از کاربر دریافت نماید. این اطلاعات در قسمت تعریف کنترلر جهت مشخص کردن موقعیت کنترلر، و در قسمت محاسبات جهت پیک فرسایی استفاده میشوند.
محاسبات:
این قسمت از نرمافزار میبایست با استفاده از اطلاعات وارد شده برای لولهها و انشعابات و همچنین مقدار آب ورودی به سیستم و با استفاده از اطلاعات کنترلرهای تعریف شده و همچنین زمانبندیهای تعریف شده برای کنترلرها مقدار آب مورد نیاز در بازههای زمانی را محاسبه و با توجه به ظرفیت لولهها زمان بندیهای ممکن را دراختیار بخش تعریف کنترلرها قرار دهد تا از این طریق عمل پیک فرسایی را انجام داده و از وارد آمدن شوک به سیستم جلوگیری نماید.
گزارشها :
در این بخش نرمافزار میبایست قادر به ارائه گزارشات ذیل باشد:
- گزارش میزان آب مصرفی هر واحد به صورت دورهای زمانی، با قابلیت تفکیک منطقهای
- گزارش کارکرد کنترلرها، شامل عملکرد ورودیها، خروجیها، شمارندهها، خطاهای پیش آمده، اخطارها و سایر موارد مشابه
- نمودارهای گرافیکی از مصرف آب به تفکیک منطقهای و زمانی
- ارائه آمارهای خرابیها و هشدارهای به وجود آمده در سیستم
ارتباط با دیگر نرمافزار ها:
نرمافزار میبایست با ارائه وب سرویس اجازه ورود اطلاعات و استفاده از اطلاعات سیستم را به سامانه های دیگر مانند GIS و CRM و CCTV بدهد.
هدف از ایجاد این وبلاگ به اشتراک گذاشتن نتایح زحمات همکاران و اعضاء تیم های مختلف مطالعاتی در زمینه هوشمندسازی شهری و هم افزائی و بهره مندی از نظرات متخصصین امر و بکارگیری در پروژه های تحت پیگیری است.