SaferWork 4.0 - Pramoninis IoT dėl saugumo: 3 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Projekto aprašymas:

„SaferWork 4.0“ketina realiuoju laiku pateikti pramoninių teritorijų aplinkos duomenis. Šiuo metu galiojantis reglamentas, pvz., OHSAS 18001 (profesinės sveikatos ir saugos vertinimo serija) arba Brazilijos NR-15 (nesveika veikla), apima periodinius patikrinimus, siekiant klasifikuoti sritis ir pasiūlyti švelninimo priemones. Šie periodiniai patikrinimai neužfiksuoja protarpinių sąlygų ir gali pakenkti darbuotojams dėl to, kad nesiimama švelninimo veiksmų.

Pagal paskirstytų įrenginių koncepciją ir pagrindinius vartus pramoninėje gamykloje yra platinami jutikliai, skirti aplinkos sąlygoms matuoti, ir šie duomenys pateikiami prietaisų skydelyje, prieinamame saugos specialistams, gydytojams, vadovams, žmogiškiesiems ištekliams ir daugeliui kitų, pagrindžiančių pagrindines įžvalgas. rizikos vertinimams ir mažinimo veiksmams, kuriais siekiama sumažinti sužalojimų ir nelaimingų atsitikimų skaičių arba užkirsti jiems kelią.

Dabartinis prototipas matuoja:

• Temperatūra
• Drėgmė
• Dujos (oro kokybė, degi, degi ir dūmų)

Turi būti įgyvendinta:

Triukšmas

Kaip tai veikia

Įrenginys siunčia JSON paketą, kuriame yra jutiklių duomenys, į vartus, kurie apdoros ir nusiųs juos į debesį (dweet.io), taip pat pateiks juos prietaisų skydelyje (freeboard.io).

Dalių sąrašas - aparatinė įranga

1. Vartai

   1. „Qualcomm Dragonboard 410c“(„Debian Linux“)
   2. HC-12 belaidis siųstuvas-imtuvas (duomenų lapas)
   3. Lygio perjungiklis, skirtas „Dragonboard“1.8V konvertuoti į 5V (duomenų lapas)

2. Įrenginys

   1. Arduino Uno
   2. HC-12 belaidis siųstuvas-imtuvas (duomenų lapas)
   3. DHT-11 temperatūros ir drėgmės jutiklis (duomenų lapas)
   4. MQ -2 - jautrus degioms ir degioms dujoms (metanas, butanas, suskystintos dujos, dūmai) (duomenų lapas)
   5. MQ -9 - jautrus anglies monoksidui, degioms dujoms (duomenų lapas)
   6. MQ -135 - Oro kokybei (jautrus benzenui, alkoholiui, dūmams) (duomenų lapas)

1 žingsnis: Įrenginio diegimas

Prietaisas yra jutiklių lova, esanti daugelyje pramonės vietų, kad būtų galima reaguoti į aplinką realiuoju laiku.

Šiame projekte buvo naudojama „Arduino Uno“platforma su 3 dujų jutikliais (MQ-2, MQ-9 ir MQ-135), 1 temperatūros/drėgmės jutikliu (DHT-11) ir RF siųstuvu-imtuvu (HC-12).

„Arduino“į jutiklius „Pinout“:

Analogas

• Analoginis kaištis nuo A1 iki DHT11
• Analoginis kaištis nuo A3 iki MQ135
• Analoginis kaištis nuo A4 iki MQ9
• Analoginis kaištis nuo A5 iki MQ2

Skaitmeninis

• D7-HC-12 SET kaištis
• D10-HC-12 TX kaištis (sukonfigūruotas kaip RX „Arduino“)
• D11 į HC-12 RX kaištį (sukonfigūruotas kaip TX „Arduino“)

Įdiegtas kodas

Apsilankykite: „GitHub“šaltinio kodas

2 žingsnis: šliuzo diegimas

Kaip teigia Wikipedia:

„Daiktų interneto (daiktų interneto) vartai suteikia galimybę užpildyti atotrūkį tarp lauko įrenginių (gamyklos grindų, namų ir pan.), Debesies, kur įmonės programos renka, saugo ir manipuliuoja duomenimis, ir vartotojo įrangą."

Šiai funkcijai įgyvendinti naudojame „Qualcomm Dragonboard 410c“. Kartu su „Dragonboard“mes naudojame dviejų krypčių lygio perjungiklį, kad „Dragonboard“1,8 V darbinę įtampą paverstų HC-12 RF siųstuvo imtuvo 5 V darbine įtampa.

„Dragonboard 410c“taip pat buvo sukonfigūruotas naudojant „Debian“/„Linaro Linux“.

„Dragonboard 410c Pinout“kaip vartai:

• Mažo greičio jungties kaištis 5 (TxD) -> lygio perjungiklis -> HC -12 RX kaištis
• Mažo greičio jungties kaištis 7 (RxD) <- lygio perjungiklis <- HC-12 TX kaištis
• Mažo greičio jungties kaištis 29 (GPIO) -> lygio perjungiklis -> HC -12 SET kaištis

„Python“įdiegtą kodą „Gateway Service“galima gauti projekto „GitHub“saugykloje:

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

Svarbu paminėti, kad šiame projekte įrenginio informacijai siųsti naudojamas dweet.io ir ši informacija sunaudojama „freeboard.io“paslaugoje, kaip parodyta šiame žingsnyje.

„Dweet.io“sąranka yra labai paprasta ir ją galima suprasti komentuojant šaltinio kodą. „Freeboard.io“yra intuityvus prietaisų skydelio kūrėjas, tiesiogiai sąveikaujantis su „dweet.io“.

3 žingsnis: Išvada

Iššūkiai vystymosi metu

Belaidžio siųstuvo -imtuvo apibrėžimas

Koncepcinio projektavimo metu buvo laikomos tipiškomis 443 MHz RX/TX grandinėmis (RT3/4 ir RR3/4), kurių diapazonas yra ribotas ir kurios reikalavo specifinio duomenų apdorojimo (pavyzdys). Siekiant įveikti visus šiuos iššūkius, buvo pakeistas HC-12 siųstuvas-imtuvas, įterpiantis visas „rx/tx“grandines, užtikrinantis aiškius serijos duomenis tiesiai į „Dragonboard“, išvengiant sunkaus darbo ir ankstesnės parinkties rizikos.

„Dragonboard 410c“lygio perjungiklis

Jis buvo aprūpintas „Linker Sprite Mezzanine“su UART lygio perjungikliu, tačiau prievadas yra tas pats, kurį OS naudoja konsoliniam ryšiui (mažo greičio jungčių kaiščiai 11-TX ir 13-RX), todėl įgyvendinimo metu kyla konfliktų, todėl to reikėjo naudoti kitą turimą UART prievadą (mažo greičio jungčių kaiščiai 5-TX ir 7-RX), kurių nėra „Linker Sprite Mezzanine“su lygio perjungikliu, todėl jį reikėjo įsigyti. Prieš perkant tam skirtą mikroschemą, buvo bandoma įdiegti tranzistoriaus suaktyvintą lygio perjungiklį, kuris neveikia naudojant UART.

Nuorodos

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