SaferWork 4.0 - Güvenlik için Endüstriyel IoT: 3 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Proje Açıklaması:

SaferWork 4.0, endüstriyel alanların gerçek zamanlı çevresel verilerini sağlamayı amaçlar. OHSAS 18001 (İş Sağlığı ve Güvenliği Değerlendirme Serisi) veya Brezilya NR-15 (Sağlıksız faaliyetler) gibi mevcut düzenlemeler, alanları sınıflandırmak ve azaltıcı önlemler önermek için periyodik denetimleri dikkate alır. Kesintili koşullar bu periyodik denetimler tarafından yakalanmaz ve hafifletme önlemlerinin eksikliği nedeniyle işçilere zarar verebilir.

Dağıtılmış cihazlar ve bir ana ağ geçidi konseptinde, çevresel koşulları ölçmek için bir endüstriyel tesiste sensörler dağıtılır ve bu veriler Güvenlik Uzmanları, Doktorlar, Üst Yönetim, İnsan Kaynakları ve diğer birçok kişiye sunulan bir gösterge panosunda sunulur ve önde gelen önemli bilgileri destekler. yaralanmaları ve kazaları azaltmayı veya önlemeyi amaçlayan risk değerlendirmeleri ve hafifletme eylemlerine.

Mevcut prototip şunları ölçer:

• Sıcaklık
• Nem
• Gazlar (Hava Kalitesi, Yanıcı, Yanıcı ve Duman)

Uygulanacak:

Gürültü

Nasıl çalışır

Cihaz, işleyip buluta (dweet.io) gönderecek ve ayrıca bir gösterge panosunda (freeboard.io) sağlayacak olan ağ geçidine sensör verilerini içeren bir JSON paketi gönderir.

Parça Listesi - Donanım

1. geçit

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. HC-12 Kablosuz Alıcı-Verici (Veri Sayfası)
   3. Dragonboard 1.8V'yi 5V'a dönüştürmek için Seviye Değiştirici (Veri Sayfası)

2. Cihaz

   1. Arduino Uno'su
   2. HC-12 Kablosuz Alıcı-Verici (Veri Sayfası)
   3. DHT-11 Sıcaklık ve Nem Sensörü (Veri Sayfası)
   4. MQ-2 - Yanıcı ve yanıcı gazlara karşı hassas (Metan, Bütan, LPG, duman) (Veri sayfası)
   5. MQ-9 - Karbon Monoksit, yanıcı gazlar için hassas (Veri sayfası)
   6. MQ-135 - Hava Kalitesi İçin (Benzen, Alkol, dumana duyarlı) (Veri sayfası)

1. Adım: Cihaz Uygulaması

Cihaz, gerçek zamanlı ortam algılaması için bir sanayi sitesinde birçok alana yerleştirilecek bir sensör yatağını temsil eder.

Bu projede 3 adet gaz sensörü (MQ-2, MQ-9 ve MQ-135), 1 adet sıcaklık/nem sensörü (DHT-11) ve bir RF alıcı-vericisi (HC-12) ile Arduino Uno Platformu kullanılmıştır.

Arduino'dan Sensörlere Pin Çıkışı:

analog

• A1 - DHT11 analog pimi
• A3 - MQ135 analog pin
• A4 - MQ9 analog pin
• A5 - MQ2 analog pin

Dijital

• D7 - HC-12 SET pini
• D10 - HC-12 TX pini (Arduino'da RX olarak yapılandırılmış)
• D11 - HC-12 RX pini (Arduino'da TX olarak yapılandırılmış)

Uygulanan Kod

Ziyaret edin: GitHub Kaynak Kodu

2. Adım: Ağ Geçidi Uygulaması

Wikipedia'nın belirttiği gibi:

"Bir Nesnelerin İnterneti (IoT) Ağ Geçidi, sahadaki cihazlar (fabrika katı, ev vb.), verilerin kurumsal uygulamalar tarafından toplandığı, depolandığı ve manipüle edildiği Bulut ile kullanıcı ekipmanı arasındaki boşluğu kapatmak için araçlar sağlar."

Bu işlevi uygulamak için Qualcomm Dragonboard 410c kullanıyoruz. Dragonboard ile birlikte, 1.8V'luk Dragonboard çalışma voltajını 5V'luk HC-12 RF Alıcı-Verici Çalışma Voltajına dönüştürmek için çift yönlü bir seviye değiştirici kullanıyoruz.

Dragonboard 410c ayrıca Debian/Linaro Linux ile yapılandırıldı.

Ağ Geçidi Olarak Dragonboard 410c Pin Çıkışı:

• Düşük Hızlı Konnektör Pimi 5 (TxD) -> Seviye Kaydırıcı -> HC-12 RX Pimi
• Düşük Hızlı Konnektör Pimi 7 (RxD) <- Seviye Kaydırıcı <- HC-12 TX Pimi
• Düşük Hızlı Konnektör Pimi 29 (GPIO) -> Seviye Kaydırıcı -> HC-12 SET Pimi

Ağ Geçidi Hizmetini kurmak için Python'da uygulanan kod, proje GitHub deposundan alınabilir:

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

Bu projenin cihaz bilgilerini göndermek için dweet.io kullandığını ve bu bilginin bu adımda gösterildiği gibi freeboard.io hizmetinde tüketildiğini belirtmek önemlidir.

dweet.io kurulumu çok basittir ve yorumlanmış kaynak kodu ile anlaşılabilir. Freeboard.io, doğrudan dweet.io ile etkileşime giren sezgisel bir pano yaratıcısıdır.

3. Adım: Sonuç

Geliştirme Sırasındaki Zorluklar

Kablosuz Alıcı-Verici Tanımı

Kavramsal tasarım sırasında, sınırlı menzilli ve veri alımı için özel işleme gerektiren tipik 443 MHz RX/TX devreleri (RT3/4 ve RR3/4) olarak kabul edildi (örnek). Tüm bu zorlukların üstesinden gelmek için, önceki seçeneğin zor çalışma ve risklerinden kaçınarak, net seri verileri doğrudan Dragonboard'a sağlayan tüm rx/tx devrelerini içine alan bir HC-12 Alıcı-Vericisi olarak değiştirildi.

Dragonboard 410c Seviye Değiştirici

Linker Sprite Mezzanine'e UART için Seviye Değiştirici sağlandı, ancak Bağlantı Noktası, uygulama sırasında çakışma gösteren konsol iletişimi (Düşük Hızlı konektör Pimleri 11-TX ve 13-RX) için işletim sistemi tarafından kullanılanla aynıdır, bu nedenle gerekliydi Level Shifter ile Linker Sprite Mezzanine'de bulunmayan başka bir kullanılabilir UART bağlantı noktasını (Düşük Hızlı Konnektör Pinleri 5-TX ve 7-RX) kullanmak için bir tane edinilmesi gerekiyordu. Bunun için özel bir çip satın almadan önce, UART kullanımı için çalışmayan bir transistör aktif seviye değiştirici uygulanmaya çalışıldı.

Referanslar

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