SaferWork 4.0 - tööstuslik IoT ohutuse tagamiseks: 3 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Projekti kirjeldus:

SaferWork 4.0 kavatseb esitada reaalajas tööstuspiirkondade keskkonnaandmeid. Praegu kättesaadav määrus, nagu OHSAS 18001 (töötervishoiu ja tööohutuse hindamissari) või Brasiilia NR-15 (ebatervislik tegevus), kaalub perioodilisi inspekteerimisi piirkondade klassifitseerimiseks ja nende leevendamiseks. Nende perioodiliste kontrollide käigus ei võeta arvesse vahelduvaid tingimusi ja need võivad leevendusmeetmete puudumise tõttu töötajaid kahjustada.

Hajutatud seadmete ja peavärava kontseptsiooni kohaselt levitatakse andureid tööstusettevõttes keskkonnatingimuste mõõtmiseks ning need andmed esitatakse juhtpaneelil, mis on kättesaadav ohutuspetsialistidele, arstidele, juhtkonnale, personalile ja paljudele teistele, toetades olulisi teadmisi riskianalüüsidele ja maandamismeetmetele, mille eesmärk on vähendada või ära hoida vigastusi ja õnnetusi.

Praegune prototüüp mõõdab:

• Temperatuur
• Niiskus
• Gaasid (õhu kvaliteet, tuleohtlik, põlev ja suits)

Rakendatakse:

Müra

Kuidas see töötab

Seade saadab JSON -i paketi, mis sisaldab andurite andmeid, lüüsile, mis töötleb ja saadab need pilve (dweet.io) ning annab selle ka armatuurlauale (freeboard.io).

Osade loend - riistvara

1. Värav

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. HC-12 traadita transiiver (andmeleht)
   3. Taseme nihutaja, et muuta Dragonboard 1.8V to 5V (andmeleht)

2. Seade

   1. Arduino Uno
   2. HC-12 traadita transiiver (andmeleht)
   3. DHT-11 temperatuuri ja niiskuse andur (andmeleht)
   4. MQ -2 - tundlik tuleohtlike ja tuleohtlike gaaside suhtes (metaan, butaan, vedelgaas, suits) (andmeleht)
   5. MQ -9 - tundlik süsinikmonooksiidi, tuleohtlike gaaside suhtes (andmeleht)
   6. MQ -135 - õhukvaliteedi jaoks (tundlik benseeni, alkoholi, suitsu suhtes) (andmeleht)

Samm: seadme juurutamine

Seade kujutab endast andurite voodit, mis asub paljudes tööstuspiirkonna piirkondades reaalajas keskkonna tuvastamiseks.

Selles projektis kasutati Arduino Uno platvormi, millel oli 3 gaasiandurit (MQ-2, MQ-9 ja MQ-135), 1 temperatuuri/niiskuse andur (DHT-11) ja raadiosaatja-vastuvõtja (HC-12).

Arduino andurite pinout:

Analoog

• A1 kuni DHT11 analoogtapp
• A3 kuni MQ135 analoogpistik
• A4 kuni MQ9 analoogtapp
• A5 kuni MQ2 analoogpistik

Digitaalne

• D7 kuni HC-12 SET-tihvt
• D10 kuni HC-12 TX tihvt (Arduino seadistatud RX-ks)
• D11 kuni HC-12 RX tihvt (Arduino seadistatud TX-ks)

Kood rakendatud

Külastage: GitHubi lähtekoodi

2. samm: lüüsi juurutamine

Nagu Wikipedia väitis:

"Asjade Interneti (IoT) lüüs pakub vahendeid lõhe ületamiseks kohapeal asuvate seadmete (tehasepõrand, kodu jne), pilve, kus ettevõtterakendused koguvad, salvestavad ja manipuleerivad, ning kasutajaseadmete vahel."

Selle funktsiooni rakendamiseks kasutame Qualcomm Dragonboard 410c. Koos Dragonboardiga kasutame kahesuunalist nihku, et muuta Dragonboardi tööpinge 1,8 V HC-12 raadiosaatja-vastuvõtja tööpingeks 5 V.

Dragonboard 410c oli konfigureeritud ka Debian/Linaro Linuxiga.

Dragonboard 410c Pinout kui lüüs:

• Madala kiirusega pistiku tihvt 5 (TxD) -> taseme nihutaja -> HC -12 RX -tihvt
• Madala kiirusega pistiku tihvt 7 (RxD) <- taseme nihutaja <- HC-12 TX-tihvt
• Madala kiirusega pistiku tihvt 29 (GPIO) -> taseme nihutaja -> HC -12 SET pin

Pythonis Gateway Service'i seadistamiseks rakendatud koodi saab hankida projekti GitHub hoidlast:

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

Oluline on mainida, et see projekt kasutab seadme teabe saatmiseks dweet.io ja seda teavet tarbitakse teenuses freeboard.io, nagu on näidatud selles etapis.

Dweet.io seadistamine on väga lihtne ja seda saab kommenteeritud lähtekoodi järgi mõista. Freeboard.io on intuitiivne armatuurlaua looja, mis suhtleb otse saidiga dweet.io.

3. samm: järeldus

Väljakutsed arendamise ajal

Traadita transiiveri määratlus

Ideekavandi koostamise ajal peeti seda tüüpilisteks 443 MHz RX/TX ahelateks (RT3/4 ja RR3/4), mille vahemik oli piiratud ja mis nõudsid andmete otsimiseks spetsiaalset töötlemist (näide). Kõigi nende väljakutsete ületamiseks muudeti seda HC-12 transiiveri jaoks, mis sisaldab kõiki rx/tx vooluahelaid, pakkudes selged seeriaandmed otse Dragonboardile, vältides eelneva valiku rasket tööd ja riske.

Dragonboard 410c nihutaja

See oli varustatud Linker Sprite Mezzanine'iga UART-taseme nihutajaga, kuid port on sama, mida OS kasutab konsoolisuhtluseks (madala kiirusega pistiku tihvtid 11-TX ja 13-RX), mis tekitab rakendamise ajal konflikti, seega oli see nõutav kasutada teist saadaolevat UART-porti (madala kiirusega pistikupesad 5-TX ja 7-RX), mida pole Linker Sprite Mezzanine'is taseme nihutajaga saadaval, seega oli vaja see hankida. Enne konkreetse kiibi ostmist prooviti rakendada transistoriga aktiveeritud taseme nihutajat, mis ei tööta UART -i jaoks.

Viited

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