OPC技术在智能化农业监控系统中的应用

吴顺丽，宋晓辉

(1.河南省自动化工程技术研究中心，河南 郑州 450008；2.河南省科学院应用物理研究所有限公司，河南 郑州 450008；3.河南省现代农业产业技术体系，河南 郑州 450000)

0 引言

我国农业的现状是智能化农业刚刚起步，成本高、劳动密集、效率低下，技术人才后继乏力，信息化水平较低，已经不能满足人们日益增长的对食品绿色、安全、无污染等要求[1-3]。将现代化的控制技术和信息技术应用于农业生产已经是实现高效、可持续发展的智能化农业的必然趋势。要实现这个目标，首先要解决单套设备之间的通讯问题，由于现有设备在安装调试时没有考虑到与其他设备的数据传输问题，这些系统独立采集与传输信息，信息共享程度低，妨碍农业综合自动化和信息化的进程；编写不同的软硬件之间的通讯驱动程序，需要花费大量的时间和人力成本，根据不同设备开发的驱动程序不具有通用性，不便于普遍推广[4-5]。本文提出了用OPC(OLE for Process Control)技术来解决这些信息的互通问题。OPC技术应用于智能化农业监管系统是将信息化技术和自动化技术应用于智能化农业监管系统的数据传输和共享，为智能化农业未来的发展提供一种通信技术的支持。OPC技术是以Microsoft公司的OLE/COM技术为基础发展起来的[6]。OPC技术采用的规范是OPC-DA，它可以保证运行于不同平台的各种应用软件，用不同语言编写的标准化接口完成数据的存取。OPC客户端中可以通过自定义快速方便地访问OPC服务器接口，并通过软件提供的OPC接口，应用于供应商提供的系统中，这样使得数据的传输不依赖于设备和设备供应商，从而实现了不同系统之间的传输。基于此，利用OPC技术在农业自动化各子系统之间建立一个标准接口，从而在智能化农业系统中形成标准数据存取规范模式[7]。

1 系统结构

系统构成架构如图1所示，总控主机与蔬菜温室大棚系统主机、智能养殖系统主机通过工业以太环网连接，相关负责人的主机可以根据需要接入环网系统，另外还可以在环网系统中接入网络打印机供需要者共享使用[8]。蔬菜温室大棚系统通过IFIX组态软件读取蔬菜温室大棚的温度、湿度、光照强度等参数，并对相关设备状况进行监控。智能养殖系统通过组态王软件读取养殖系统的上料机、供氧机、通风设备等参数，并对设备运行状况的改变进行语音播报，对异常情况进行实时报警。总控主机通过OPC技术将蔬菜温室大棚系统数据、智能养殖系统数据进行统一管理，对设备状况进行总体监控，并根据需要将数据经由WEB服务器通过外网传输出去[9]。

图1 系统构成Fig.1 System composition

2 OPC服务器及OPC客户端DCOM配置

首先分别在OPC服务器和OPC客户端创建新用户，并且要求新用户的名字和密码分别相同；其次，赋予该用户访问DCOM的权限，将该用户添加到Distribute COM Users用户组；再次，开放DCOM访问，修改入站规则中Windows Management Instrumentation(DCOM-In)的属性为启用状态，并在作用域属性页设置本地IP和远程IP为任何IP地址；然后，将OPCEnum.exe加入入栈规则；最后，配置DCOM安全，在COM安全属性页，点击访问权限的编辑默认值按钮，将表1中的组或用户名添加到访问权限默认安全的组或用户名框内，点击访问权限的编辑限制的按钮，将表1中除了SELF的组或用户名添加到访问权限安全限制的组或用户名框内，将表2的组或用户名添加到COM安全页启动和激活限制的默认安全和安全限制的组或用户名框内。配置完以上内容，还需要配置OPCENUM的安全设置，在“组件服务”左侧树形菜单，选择“组件服务/计算机/我的电脑/DCOM配置”，在列表或内容显示区内选择OPCEnum项目，在鼠标右键弹出的菜单，选择“属性”项目[10]。在常规页面，将身份验证级别改为无。在位置属性页选中“在数据所在的计算机上运行应用程序和在此计算机上运行应用程序”选项。在安全属性页将启动和激活权限、访问权限、配置权限都选为自定义。在启动和激活权限页面为Everyone用户勾选本地启动、远程启动、本地激活及远程激活权限。并将DISTRIBUTE COM USER以及新建用户添加到组或用户名框内。在访问权限页面为Everyone用户勾选本地访问和远程访问权限。在更改配置权限页面为Everyone用户勾选完全控制和读取权限。在标识标签页选择交互式用户。

表1 访问权限组或用户名Tab.1 Access permission group or user name

3 总控主机与各子系统的配置

总控主机与各子系统的连接如图2所示。

图2 主体框架Fig.2 Main frame

3.1 总控主机与蔬菜温室大棚系统通讯配置

首先，在总控主机打开IFIX的系统配置，在SCADA配置里添加OPC驱动并保存。然后，打开IFIX工作台I/O驱动器下的OPC，选择Use Romote OPC Client Driver，选择要访问的OPC服务器的计算机名，并在Select an OPC Data Accessb Server页面选择Intellution.OPCiFIX.1，完成对OPC服务器添加，接着PowerTool界面里添加Group，后添加Item，并在Item界面点击Browse Server，会出现OPC服务器的所有变量，选择需要的变量即可。在做这个配置的过程需要OPC服务器组态软件处于打开或者运行状态[10]。

3.2 总控主机与智能养殖系统通讯配置

在智能养殖系统的“组件服务”左侧树形菜单，选择“组件服务/计算机/我的电脑/DCOM配置”，在列表中选择KingView.View项目，将常规标签页的身份验证级别由默认改为无，在位置标签页选中“在数据所在的计算机上运行应用程序和在此计算机上运行应用程序”。在安全属性页将启动和激活权限、访问权限、配置权限都选为自定义。在启动和激活权限页面为Everyone用户勾选本地启动、远程启动、本地激活及远程激活权限，并将DISTRIBUTE COM USER以及新建用户添加到组或用户名框内。在访问权限页面为Everyone用户勾选本地访问和远程访问权限。在更改配置权限页面为Everyone用户勾选完全控制和读取权限。在标识标签页选择交互式用户。以上配置完成后，参照通风机系统IFIX的配置方法，在总控主机选择要访问的智能养殖系统的计算机名，并在Select an OPC Data Access Server页面选择KingView.View.1，根据项目的需要访问相应的变量即可，所有子系统添加完成后的效果，如图3所示。

图3 PowerTool界面Fig.3 PowerTool interface

3.3 配置完成后界面显示效果

IFIX组态软件开发的蔬菜温室大棚系统如图4所示，可实时显示蔬菜大棚的温度、湿度等参数，以及设备的运行状况。

图4 蔬菜温室大棚系统Fig.4 Vegetable greenhouse system

组态王软件开发的智能养殖系统如图5所示，可实时显示养殖场的温度、湿度等参数，以及各设备的运行状况。

图5 智能养殖控制系统Fig.5 Intelligent breeding control system

IFIX组态软件开发的智能化农业系统如图6所示，可实时同步显示蔬菜大棚和养殖场的参数及设备信息。

图6 智能化农业系统Fig.6 Intelligent agricultural system

在蔬菜温室大棚系统和智能养殖系统数据参数变化，以及设备启动停止变化时，智能化农业系统就会随着这两个系统的改变而改变。通过OPC技术实现了两个系统的融合。另外还可以在智能化农业系统设置WEB发布功能，使拥有权限的管理者可以通过互联网随时查看系统的数据。

4 结束语

本文对当前工控市场主流的几种组态软件之间通过OPC技术实现通讯的配置方法进行了探讨和实践，为智能化农业当前的各个控制系统之间的互联互通提供了一种通用的方法，同样对其他行业的控制系统之间的通讯也有一定的借鉴作用。