OPC技術在智能化農業監控系統中的應用

吳順麗，宋曉輝

(1.河南省自動化工程技術研究中心，河南 鄭州 450008；2.河南省科學院應用物理研究所有限公司，河南 鄭州 450008；3.河南省現代農業產業技術體系，河南 鄭州 450000)

0 引言

我國農業的現狀是智能化農業剛剛起步，成本高、勞動密集、效率低下，技術人才后繼乏力，信息化水平較低，已經不能滿足人們日益增長的對食品綠色、安全、無污染等要求[1-3]。將現代化的控制技術和信息技術應用于農業生產已經是實現高效、可持續發展的智能化農業的必然趨勢。要實現這個目標，首先要解決單套設備之間的通訊問題，由于現有設備在安裝調試時沒有考慮到與其他設備的數據傳輸問題，這些系統獨立采集與傳輸信息，信息共享程度低，妨礙農業綜合自動化和信息化的進程；編寫不同的軟硬件之間的通訊驅動程序，需要花費大量的時間和人力成本，根據不同設備開發的驅動程序不具有通用性，不便于普遍推廣[4-5]。本文提出了用OPC(OLE for Process Control)技術來解決這些信息的互通問題。OPC技術應用于智能化農業監管系統是將信息化技術和自動化技術應用于智能化農業監管系統的數據傳輸和共享，為智能化農業未來的發展提供一種通信技術的支持。OPC技術是以Microsoft公司的OLE/COM技術為基礎發展起來的[6]。OPC技術采用的規范是OPC-DA，它可以保證運行于不同平臺的各種應用軟件，用不同語言編寫的標準化接口完成數據的存取。OPC客戶端中可以通過自定義快速方便地訪問OPC服務器接口，并通過軟件提供的OPC接口，應用于供應商提供的系統中，這樣使得數據的傳輸不依賴于設備和設備供應商，從而實現了不同系統之間的傳輸。基于此，利用OPC技術在農業自動化各子系統之間建立一個標準接口，從而在智能化農業系統中形成標準數據存取規范模式[7]。

1 系統結構

系統構成架構如圖1所示，總控主機與蔬菜溫室大棚系統主機、智能養殖系統主機通過工業以太環網連接，相關負責人的主機可以根據需要接入環網系統，另外還可以在環網系統中接入網絡打印機供需要者共享使用[8]。蔬菜溫室大棚系統通過IFIX組態軟件讀取蔬菜溫室大棚的溫度、濕度、光照強度等參數，并對相關設備狀況進行監控。智能養殖系統通過組態王軟件讀取養殖系統的上料機、供氧機、通風設備等參數，并對設備運行狀況的改變進行語音播報，對異常情況進行實時報警。總控主機通過OPC技術將蔬菜溫室大棚系統數據、智能養殖系統數據進行統一管理，對設備狀況進行總體監控，并根據需要將數據經由WEB服務器通過外網傳輸出去[9]。

圖1 系統構成Fig.1 System composition

2 OPC服務器及OPC客戶端DCOM配置

首先分別在OPC服務器和OPC客戶端創建新用戶，并且要求新用戶的名字和密碼分別相同；其次，賦予該用戶訪問DCOM的權限，將該用戶添加到Distribute COM Users用戶組；再次，開放DCOM訪問，修改入站規則中Windows Management Instrumentation(DCOM-In)的屬性為啟用狀態，并在作用域屬性頁設置本地IP和遠程IP為任何IP地址；然后，將OPCEnum.exe加入入棧規則；最后，配置DCOM安全，在COM安全屬性頁，點擊訪問權限的編輯默認值按鈕，將表1中的組或用戶名添加到訪問權限默認安全的組或用戶名框內，點擊訪問權限的編輯限制的按鈕，將表1中除了SELF的組或用戶名添加到訪問權限安全限制的組或用戶名框內，將表2的組或用戶名添加到COM安全頁啟動和激活限制的默認安全和安全限制的組或用戶名框內。配置完以上內容，還需要配置OPCENUM的安全設置，在“組件服務”左側樹形菜單，選擇“組件服務/計算機/我的電腦/DCOM配置”，在列表或內容顯示區內選擇OPCEnum項目，在鼠標右鍵彈出的菜單，選擇“屬性”項目[10]。在常規頁面，將身份驗證級別改為無。在位置屬性頁選中“在數據所在的計算機上運行應用程序和在此計算機上運行應用程序”選項。在安全屬性頁將啟動和激活權限、訪問權限、配置權限都選為自定義。在啟動和激活權限頁面為Everyone用戶勾選本地啟動、遠程啟動、本地激活及遠程激活權限。并將DISTRIBUTE COM USER以及新建用戶添加到組或用戶名框內。在訪問權限頁面為Everyone用戶勾選本地訪問和遠程訪問權限。在更改配置權限頁面為Everyone用戶勾選完全控制和讀取權限。在標識標簽頁選擇交互式用戶。

表1 訪問權限組或用戶名Tab.1 Access permission group or user name

3 總控主機與各子系統的配置

總控主機與各子系統的連接如圖2所示。

圖2 主體框架Fig.2 Main frame

3.1 總控主機與蔬菜溫室大棚系統通訊配置

首先，在總控主機打開IFIX的系統配置，在SCADA配置里添加OPC驅動并保存。然后，打開IFIX工作臺I/O驅動器下的OPC，選擇Use Romote OPC Client Driver，選擇要訪問的OPC服務器的計算機名，并在Select an OPC Data Accessb Server頁面選擇Intellution.OPCiFIX.1，完成對OPC服務器添加，接著PowerTool界面里添加Group，后添加Item，并在Item界面點擊Browse Server，會出現OPC服務器的所有變量，選擇需要的變量即可。在做這個配置的過程需要OPC服務器組態軟件處于打開或者運行狀態[10]。

3.2 總控主機與智能養殖系統通訊配置

在智能養殖系統的“組件服務”左側樹形菜單，選擇“組件服務/計算機/我的電腦/DCOM配置”，在列表中選擇KingView.View項目，將常規標簽頁的身份驗證級別由默認改為無，在位置標簽頁選中“在數據所在的計算機上運行應用程序和在此計算機上運行應用程序”。在安全屬性頁將啟動和激活權限、訪問權限、配置權限都選為自定義。在啟動和激活權限頁面為Everyone用戶勾選本地啟動、遠程啟動、本地激活及遠程激活權限，并將DISTRIBUTE COM USER以及新建用戶添加到組或用戶名框內。在訪問權限頁面為Everyone用戶勾選本地訪問和遠程訪問權限。在更改配置權限頁面為Everyone用戶勾選完全控制和讀取權限。在標識標簽頁選擇交互式用戶。以上配置完成后，參照通風機系統IFIX的配置方法，在總控主機選擇要訪問的智能養殖系統的計算機名，并在Select an OPC Data Access Server頁面選擇KingView.View.1，根據項目的需要訪問相應的變量即可，所有子系統添加完成后的效果，如圖3所示。

圖3 PowerTool界面Fig.3 PowerTool interface

3.3 配置完成后界面顯示效果

IFIX組態軟件開發的蔬菜溫室大棚系統如圖4所示，可實時顯示蔬菜大棚的溫度、濕度等參數，以及設備的運行狀況。

圖4 蔬菜溫室大棚系統Fig.4 Vegetable greenhouse system

組態王軟件開發的智能養殖系統如圖5所示，可實時顯示養殖場的溫度、濕度等參數，以及各設備的運行狀況。

圖5 智能養殖控制系統Fig.5 Intelligent breeding control system

IFIX組態軟件開發的智能化農業系統如圖6所示，可實時同步顯示蔬菜大棚和養殖場的參數及設備信息。

圖6 智能化農業系統Fig.6 Intelligent agricultural system

在蔬菜溫室大棚系統和智能養殖系統數據參數變化，以及設備啟動停止變化時，智能化農業系統就會隨著這兩個系統的改變而改變。通過OPC技術實現了兩個系統的融合。另外還可以在智能化農業系統設置WEB發布功能，使擁有權限的管理者可以通過互聯網隨時查看系統的數據。

4 結束語

本文對當前工控市場主流的幾種組態軟件之間通過OPC技術實現通訊的配置方法進行了探討和實踐，為智能化農業當前的各個控制系統之間的互聯互通提供了一種通用的方法，同樣對其他行業的控制系統之間的通訊也有一定的借鑒作用。