SaferWork 4.0 - IoT תעשייתי לבטיחות: 3 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

תיאור פרויקט:

SaferWork 4.0 מתכוון לספק נתונים סביבתיים בזמן אמת של אזורי תעשייה. התקנה הקיימת כיום כגון OHSAS 18001 (סדרת הערכת בריאות ובטיחות תעסוקתית) או NR-15 הברזילאי (פעילויות לא בריאות) שוקלת בדיקות תקופתיות לסיווג האזורים והצעת הפחתות. תנאים לסירוגין אינם תופסים בדיקות תקופתיות אלה ויכולים לפגוע בעובדים בשל היעדר פעולות מקלות.

בתפיסה של מכשירים מבוזרים ושער ראשי, חיישנים מופצים במפעל תעשייתי למדידת תנאי הסביבה ונתונים אלה מוצגים בלוח מחוונים העומד לרשות מומחי בטיחות, רופאים, ניהול Up, משאבי אנוש ורבים אחרים, התומכים בתובנות מפתח מובילות להערכות סיכונים ופעולות הפחתה שמטרתן לצמצם או למנוע פציעות ותאונות.

אבטיפוס הנוכחי מודד:

• טֶמפֶּרָטוּרָה
• לחות
• גזים (איכות אוויר, דליקים, דליקים ועשן)

למימוש:

רַעַשׁ

איך זה עובד

המכשיר שולח חבילת JSON המכילה נתוני חיישנים לשער שיעבד וישלח אותם לענן (dweet.io) וגם יספק אותם בלוח המחוונים (freeboard.io).

רשימת חלקים - חומרה

1. כְּנִיסָה

   1. קוואלקום דרגוןבורד 410c (דביאן לינוקס)
   2. משדר אלחוטי HC-12 (גליון נתונים)
   3. מחלף רמות להמרת Dragonboard 1.8V ל- 5V (גליון נתונים)

2. התקן

   1. ארדואינו אונו
   2. משדר אלחוטי HC-12 (גליון נתונים)
   3. חיישן טמפרטורה ולחות DHT-11 (גליון נתונים)
   4. MQ -2 - רגיש לגזים דליקים ובעירים (מתאן, בוטאן, גפ"מ, עשן) (גליון נתונים)
   5. MQ -9 - רגיש לפחמן חד חמצני, גזים דליקים (גליון נתונים)
   6. MQ -135 - לאיכות אוויר (רגיש לבנזן, אלכוהול, עשן) (גליון נתונים)

שלב 1: יישום המכשיר

המכשיר מייצג מיטת חיישנים שתמוקם באזורים רבים באתר תעשייתי לצורך חישת סביבה בזמן אמת.

בפרויקט זה שימש פלטפורמת Arduino Uno עם 3 חיישני גז (MQ-2, MQ-9 ו- MQ-135), חיישן טמפרטורה/לחות אחד (DHT-11) ומקלט RF (HC-12).

Pinout של Arduino to Sensors:

אנלוגי

• סיכה אנלוגית A1 עד DHT11
• סיכה אנלוגית A3 עד MQ135
• סיכה אנלוגית A4 עד MQ9
• סיכה אנלוגית A5 עד MQ2

דִיגִיטָלי

• סיכת D7 עד HC-12 SET
• פין D10 ל- HC-12 TX (מוגדר כ- RX ב- Arduino)
• פין D11 ל- HC-12 RX (מוגדר כ- TX ב- Arduino)

קוד מיושם

בקר: קוד המקור של GitHub

שלב 2: יישום שער

כפי שנאמר בוויקיפדיה:

"שער האינטרנט של הדברים (IoT) מספק את האמצעים לגשר על הפער בין התקנים בשטח (קומת מפעל, בית וכו '), הענן, שבו הנתונים נאספים, מאוחסנים ומתומחנים על ידי יישומים ארגוניים וציוד המשתמש."

כדי ליישם פונקציונליות זו אנו משתמשים ב- Qualcomm Dragonboard 410c. בשילוב עם Dragonboard אנו משתמשים במחלף רמות דו כיווני, כדי להמיר את המתח התפעולי של Dragonboard של 1.8V למתח תפעולי של משדר RF HC-12 של 5V.

ה- Dragonboard 410c הוגדר גם עם דביאן/לינרו לינוקס.

Dragonboard 410c Pinout כשער:

• מחבר מהירות נמוכה פין 5 (TxD) -> מחלף רמות -> פין HC -12 RX
• מחבר מהירות נמוכה פין 7 (RxD) <- מחלף רמות <- פין TX-HC-12
• פין מחבר מהירות נמוכה 29 (GPIO) -> מחלף רמות -> סיכת SET HC -12

ניתן להשיג את הקוד המיושם ב- Python להגדרת שירות ה- Gateway במאגר הפרויקט GitHub:

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

חשוב להזכיר כי פרויקט זה משתמש ב- dweet.io לשליחת פרטי המכשיר ומידע זה נצרך בשירות freeboard.io כפי שמוצג בשלב זה.

ההתקנה של dweet.io היא פשוטה מאוד וניתן להבין אותה על ידי קוד המקור שהגיב. Freeboard.io הוא יוצר לוח מחוונים אינטואיטיבי המתקשר ישירות עם dweet.io.

שלב 3: מסקנה

אתגרים במהלך הפיתוח

הגדרת משדר אלחוטי

במהלך תכנון רעיוני הוא נחשב למעגלי RX/TX (443 MHz) אופייניים (RT3/4 ו- RR3/4) עם טווח מוגבל ואשר דרשו עיבוד ספציפי לשליפת נתונים (דוגמה). כדי להתגבר על כל האתגרים הללו הוא השתנה עבור משדר HC-12 המכלול את כל המעגלים עבור rx/tx המספק את הנתונים הטורליים הברורים ישירות ל- Dragonboard, תוך הימנעות מהעבודה והסיכונים של האפשרות הקודמת.

מחלף רמות דרגוןבורד 410c

הוא סופק לקומת הביניים של Linker Sprite עם מחלף הרמות ל- UART אך היציאה זהה לזו המשמשת את מערכת ההפעלה לתקשורת קונסולה (מחברי מהירות נמוכה פינים 11-TX ו -13-RX) המציגים קונפליקטים במהלך היישום, ולכן היה צורך בכך להשתמש ביציאת UART זמינה אחרת (סיכות מחבר מהירות נמוכה 5-TX ו -7-RX) שאינן זמינות על קומת הביניים של Linker Sprite עם ה- Shifter Level, ולכן היה צורך להשיג אחת. לפני רכישת שבב ספציפי לשם כך הוא ניסה ליישם מחלף רמות מופעל טרנזיסטור אשר לא עבד לשימוש ב- UART.

הפניות

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