SaferWork 4.0 - IoT industriale për siguri: 3 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:18

Përshkrimi i projektit:

SaferWork 4.0 synon të sigurojë të dhëna mjedisore në kohë reale të zonave industriale. Rregullorja aktualisht e disponueshme si OHSAS 18001 (Seria e Vlerësimit të Shëndetit dhe Sigurisë në Punë) ose NR-15 braziliane (aktivitete jo të shëndetshme) merr në konsideratë inspektimet periodike për të klasifikuar zonat dhe për të propozuar zbutje. Kushtet e përhershme nuk janë kapur nga këto inspektime periodike dhe mund të dëmtojnë punëtorët për shkak të mungesës së veprimeve lehtësuese.

Në një koncept të pajisjeve të shpërndara dhe një portë kryesore, sensorët shpërndahen në një fabrikë industriale për të matur kushtet e mjedisit dhe këto të dhëna paraqiten në një pult të disponueshëm për Specialistët e Sigurisë, Mjekët, Menaxhimi i Lartë, Burimet Njerëzore dhe shumë të tjera, duke mbështetur njohuritë kryesore që çojnë për vlerësimin e rrezikut dhe veprimet zbutëse që synojnë zvogëlimin ose parandalimin e lëndimeve dhe aksidenteve.

Masat prototipi aktual:

• Temperatura
• Lagështia
• Gazrat (Cilësia e ajrit, e ndezshme, e djegshme dhe tymi)

Për tu zbatuar:

Zhurmë

Si punon

Pajisja dërgon një paketë JSON që përmban të dhëna të sensorëve në portë që do t'i përpunojë dhe dërgojë ato në cloud (dweet.io) dhe gjithashtu ta sigurojë atë në një pult (freeboard.io).

Lista e Pjesëve - Hardware

1. Porta
   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. Transmetuesi pa tela HC-12 (fletë të dhënash)
   3. Niveli Shifter për të kthyer Dragonboard 1.8V në 5V (Fletëpalosje)

2. Pajisje

   1. Arduino Uno
   2. Transmetuesi pa tela HC-12 (fletë të dhënash)
   3. Sensori i temperaturës dhe lagështisë DHT-11 (fletë e të dhënave)
   4. MQ -2 - I ndjeshëm për gazra të ndezshëm dhe të djegshëm (Metani, Butani, LPG, tymi) (Fletë të dhënash)
   5. MQ -9 - E ndjeshme ndaj Monoksidit të Karbonit, gazra të ndezshëm (Fletë të të dhënave)
   6. MQ -135 - Për cilësinë e ajrit (i ndjeshëm ndaj benzenit, alkoolit, tymit) (fletë e të dhënave)

Hapi 1: Zbatimi i pajisjes

Pajisja përfaqëson një shtrat sensorë që do të vendoset në shumë zona në një sit industrial për të ndjerë mjedisin në kohë reale.

Në këtë projekt u përdor Arduino Uno Platforma me 3 sensorë gazi (MQ-2, MQ-9 dhe MQ-135), 1 sensor temperaturë/lagështie (DHT-11) dhe një transmetues RF (HC-12).

Arduino për sensorët Pinout:

Analoge

• Kodi analog A1 deri në DHT11
• Kodi analog A3 deri në MQ135
• Kodi analog A4 në MQ9
• Pine analoge nga A5 në MQ2

Dixhitale

• D7 në HC-12 SET pin
• Kodi D10 në HC-12 TX (i konfiguruar si RX në Arduino)
• Kodi D11 në HC-12 RX (i konfiguruar si TX në Arduino)

Kodi i Zbatuar

Vizitoni: Kodi burimor GitHub

Hapi 2: Zbatimi i Portës

Siç thuhet në Wikipedia:

"Një Internet of Things (IoT) Gateway siguron mjetet për të kapërcyer hendekun midis pajisjeve në terren (dysheme fabrike, shtëpi, etj.), Cloud, ku të dhënat mblidhen, ruhen dhe manipulohen nga aplikacionet e ndërmarrjes dhe pajisjet e përdoruesit"

Për të zbatuar këtë funksionalitet ne po përdorim Qualcomm Dragonboard 410c. Në lidhje me Dragonboard ne përdorim një ndërrues të nivelit dy-drejtues, për të kthyer tensionin operacional të Dragonboard prej 1.8V në Tensionin Operacional të Transmetuesit HC-12 RF prej 5V.

Dragonboard 410c u konfigurua gjithashtu me Linux Debian/Linaro.

Dragonboard 410c Pinout si Gateway:

• Kunja e lidhësit me shpejtësi të ulët 5 (TxD) -> Zhvendosës i nivelit -> Pin HC -12 RX
• Kunja e lidhësit me shpejtësi të ulët 7 (RxD) <- Ndërruesi i nivelit <- Kunja HC-12 TX
• Kunja e lidhësit me shpejtësi të ulët 29 (GPIO) -> Zhvendosës i nivelit -> Pin HC -12 SET

Kodi i zbatuar në Python për konfigurimin e Shërbimit Gateway mund të merret në depon e projektit GitHub:

github.com/gubertoli/SaferWork/blob/master/SaferWork_Gateway.py

Importantshtë e rëndësishme të përmendet se ky projekt përdor dweet.io për të dërguar informacionin e pajisjes dhe ky informacion konsumohet në shërbimin freeboard.io siç ilustrohet në këtë hap.

Konfigurimi i dweet.io është shumë i thjeshtë dhe mund të kuptohet nga kodi burimor i komentuar. Freeboard.io është një krijues intuitiv i pultit që ndërvepron drejtpërdrejt me dweet.io.

Hapi 3: Përfundimi

Sfidat gjatë zhvillimit

Përkufizimi i transmetuesit pa tel

Gjatë dizajnit konceptual u konsideruan qarqet tipike 443 MHz RX/TX (RT3/4 dhe RR3/4) me një gamë të kufizuar dhe që kërkonin përpunim specifik për marrjen e të dhënave (shembull). Për të kapërcyer të gjitha këto sfida u ndryshua për një Transmetues HC-12 që ngërthen të gjithë qarkun për rx/tx duke siguruar të dhëna serike të qarta drejtpërdrejt në Dragonboard duke shmangur punën e madhe dhe rreziqet e opsionit të mëparshëm.

Dragonboard 410c Level Shifter

Wasshtë siguruar Linker Sprite Mezzanine me Level Shifter për UART por Porti është i njëjtë me atë të përdorur nga OS për komunikimin e tastierës (lidhës me shpejtësi të ulët Pins 11-TX dhe 13-RX) që paraqet konflikt gjatë zbatimit, kështu që kërkohej për të përdorur një port tjetër të disponueshëm UART (Kunjat e lidhësit me shpejtësi të ulët 5-TX dhe 7-RX) të cilat nuk janë të disponueshme në Linker Sprite Mezzanine me Level Shifter, kështu që kërkohej të merrte një të tillë. Para blerjes së një çipi specifik për atë u provua të zbatohej një ndërrues i nivelit të aktivizuar me tranzistor i cili nuk funksiononte për përdorimin e UART.

Referencat

github.com/gubertoli/SaferWork

www.osha.gov/dcsp/products/topics/business…

www.embarcados.com.br/enviando-dados-da-dr…

dweet.io/play/

github.com/gubertoli/GPIOProcessorPython

github.com/adafruit/DHT-sensor-library

quadmeup.com/hc-12-433mhz-wireless-serial-…

www.elecrow.com/download/HC-12.pdf

playground.arduino.cc/Main/MQGasSensors

github.com/bblanchon/ArduinoJson