Řízení závlahy s lokálním měřením a odolností vůči výpadkům

Zadání a kontext

Cílem bylo řídit závlahu jedné zóny napájené z podzemní retenční nádrže s důrazem na co nejvyšší provozní spolehlivost. Zařízení mělo ovládat ventil, dodržovat denní limity a zvládat výpadky senzorů, sítě, zdroje času i cloudových služeb.

Původní řešení odhadovalo zásobu vody v půdě ze srážek a evapotranspirace získaných od online poskytovatele. Data ale opakovaně hlásila déšť, který lokalitu minul. Model navíc započítával závlahu i tehdy, když se sice spustilo zavlažování, ale v nádrži nebyla voda. Odhad tak přestával odpovídat skutečnosti.

Doplnil jsem srážkoměr a hydrostatickou sondu v retenční nádrži. Bylo potřeba znát místní srážky, předejít závlaze bez vody a ověřovat skutečný odběr. Samotný příkaz k otevření ventilu totiž nepotvrzuje, že závlaha proběhla — i při dostatku vody může nastat například závada ventilu.

Přístup a řešení

Model vody v půdě jsem doplnil o lokální měření a kontrolu fyzického účinku závlahy. Firmware jsem navrhl tak, aby dílčí závada omezila dotčené funkce a ostatní mohly pokračovat. Řízení ventilu a časové limity zůstávají na zařízení; síťové služby poskytují doplňková nebo náhradní data a dohled.

• Lokální senzorySrážkoměr poskytuje modelu skutečné místní srážky. Hydrostatická sonda měří zásobu vody v nádrži a její změny. Lokální data mají přednost, protože lépe odpovídají podmínkám v místě závlahy.
• Kontrola fyzického účinkuNízká hladina blokuje spuštění závlahy. Porovnání zásoby vody před cyklem a po něm umožňuje ověřit skutečný odběr a odhalit nesoulad s povelem, například při závadě ventilu. Model tak nemusí spoléhat jen na předpoklad, že otevření ventilu znamená dodanou vodu.
• Postupné omezení funkcí při závadáchPři výpadku části systému zůstávají ostatní dostupné funkce v provozu (graceful degradation). Například při selhání srážkoměru mohou jako náhradní vstup posloužit online údaje o srážkách. Model pak pracuje s méně přesnými daty, ale výpadek senzoru sám o sobě nevyřadí celý systém. Lokální časové limity platí i v tomto režimu.
• Časovač uzavření ventiluStav ventilu mění jediná komponenta. Uzavření hlídá samostatný časovač založený na době běhu zařízení, který nepotřebuje kalendářní čas, síť ani hlavní smyčku aplikace.
• Limity zachované po restartuPřed otevřením ventilu se požadovaná doba rezervuje v denním záznamu. Po výpadku napájení se rezervace zachová a závlaha se automaticky neobnovuje.
• Monitoring a dohledDostupné jsou informace o stavu ventilu, čerpání limitů, senzorech a komunikačních vazbách. Výpadek cloudu nepřeruší lokální časovač ani nevymaže uložené limity.

Výsledek

Lokální měření srážek a ověření skutečného odběru výrazně zpřesnily model vody v půdě. Jeho stav nyní vychází z místních podmínek a ověřené závlahy, místo aby započítával déšť mimo lokalitu nebo vodu, která se k závlaze nedostala.

Systém lépe rozpozná nesoulad mezi požadovanou a skutečnou činností, což usnadňuje diagnostiku závad. Při dílčích výpadcích zachovává dostupné funkce a podle možností využívá náhradní data. Spolehlivost tak podporuje kontrola skutečného stavu, omezení dopadu závad i lokální limity řízení.