კანალიზაციის გზა: 3 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

კანალიზაციის მილების გაწმენდის მიმდინარე პროცესი უფრო რეაქტიული და არა პროაქტიურია. სატელეფონო ზარები რეგისტრირდება უბანში კანალიზაციის ხაზის გადაკეტვის შემთხვევაში. უფრო მეტიც, ძნელია ხელით ნაგავსაყრელებისთვის ნულოვანი დაშვება შეცდომის ადგილზე. ისინი იყენებენ დარტყმისა და ცდის მეთოდს, რათა განახორციელონ დასუფთავების პროცესი დაზარალებულ ტერიტორიაზე მრავალ ჭაბურღილში, რაც კარგავს უამრავ დროს. გარდა ამისა, ტოქსიკური აირების მაღალი კონცენტრაცია იწვევს გაღიზიანებას, თავის ტკივილს, დაღლილობას, სინუსურ ინფექციებს, ბრონქიტს, პნევმონიას, მადის დაკარგვას, ცუდი მეხსიერებას და თავბრუსხვევას.

გამოსავალი არის პროტოტიპის შემუშავება, რომელიც არის პატარა მოწყობილობა - კალმის ფორმა -ფაქტორით - ჩასმული ჭაბურღილის სახურავზე. მოწყობილობის ქვედა ნაწილი, რომელიც ექვემდებარება ჭაბურღილს შიგნიდან, ხოლო სახურავი დახურულია - მოიცავს სენსორებს, რომლებიც გამოავლენენ წყლის დონეს კანალიზაციაში და აირების კონცენტრაციას, რომლებიც მოიცავს მეთანს, ნახშირორჟანგს, ნახშირორჟანგს და აზოტის ოქსიდებს. რა მონაცემები გროვდება სამაგისტრო სადგურზე, რომელიც დაუკავშირდება LoRaWAN– ის თითოეულ ჭაბურღილზე დაინსტალირებულ ამ მოწყობილობებს და აგზავნის მონაცემებს ღრუბლოვან სერვერზე, რომელიც მონიტორინგის მიზნით მასპინძლობს დაფას. გარდა ამისა, ეს ზღუდავს უფსკრულს მუნიციპალურ ხელისუფლებას შორის, რომელიც პასუხისმგებელია კანალიზაციის მოვლასა და ნაგვის შეგროვებაზე. ამ მოწყობილობების დაყენება მთელ ქალაქში საშუალებას მისცემს პროფილაქტიკურ გადაწყვეტას დაადგინოს და ზუსტად განსაზღვროს ჩაკეტილი საკანალიზაციო ხაზის ადგილმდებარეობა, სანამ ჩამდინარე წყლები ზედაპირზე მიაღწევს.

მარაგები

1. ულტრაბგერითი სენსორი - HC -SR04

2. გაზის სენსორი - MQ -4

3. LoRa კარიბჭე - ჟოლო პი 3

4. LoRa მოდული - Semtech SX1272

5. NodeMCU

6. ბუზერის მოდული

7. 500mAh, 3.7V Li-ion ბატარეა

Ნაბიჯი 1:

პირველი პროტოტიპისთვის მე გამოვიყენე tic-tac (ახალი პიტნის ყუთი), როგორც დანართი. ულტრაბგერითი სენსორების მიმაგრება მოხდა ისე, რომ მიუთითოს Tx და Rx კანალიზაციის ნაკადისკენ. ულტრაბგერითი სენსორისა და გაზის სენსორთან დაკავშირება ძალიან მარტივია. საჭიროა მხოლოდ ინდივიდუალური სენსორების ჩართვა და მონაცემების წასაკითხად გამოიყენოთ NodeMCU– ში არსებული 8 ციფრული პინიდან ნებისმიერი. მე დავხატე კავშირები უკეთესი გაგებისთვის.

ნაბიჯი 2: გაცნობა SEMTECH SX1272– ით

ჩვენი შემდეგი ნაბიჯი იქნება ბიბლიოთეკების დაყენება ჩვენს NodeMCU– ზე.

თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ბიბლიოთეკები Semtech LoRa მოდულისთვის ამ ბმულზე:

ამ ბიბლიოთეკის დასაყენებლად:

• დააინსტალირეთ Arduino ბიბლიოთეკის მენეჯერის გამოყენებით ("ესკიზი" -> "ბიბლიოთეკის ჩართვა" -> "ბიბლიოთეკების მართვა …"), ან
• ჩამოტვირთეთ zipfile ფაილი github- დან "ჩამოტვირთეთ ZIP" ღილაკით და დააინსტალირეთ IDE გამოყენებით ("Sketch" -> "Include Library" -> "Add. ZIP Library…"
• დააბლოკეთ ეს git საცავი თქვენს ჩანახატების წიგნის/ბიბლიოთეკების საქაღალდეში.

ამ ბიბლიოთეკის მუშაობის მიზნით, თქვენი Arduino (ან ნებისმიერი სხვა Arduino თავსებადი დაფა, რომელსაც თქვენ იყენებთ) უნდა იყოს დაკავშირებული გადამცემთან. ზუსტი კავშირები ოდნავ არის დამოკიდებული გადამცემი დაფაზე და გამოყენებულ არდუინოზე, ამიტომ ეს განყოფილება ცდილობს აგიხსნას, რისთვის არის თითოეული კავშირი და რა შემთხვევებში (არ) არის საჭირო.

გაითვალისწინეთ, რომ SX1272 მოდული მუშაობს 3.3V– ზე და სავარაუდოდ არ მოსწონს 5V მის ქინძისთავებზე (თუმცა მონაცემთა ცხრილში არაფერია ნათქვამი ამის შესახებ და ჩემი გადამცემი აშკარად არ გატეხილია 5V I/O შემთხვევით გამოყენების შემდეგ რამდენიმე საათის განმავლობაში). იმისათვის, რომ უსაფრთხოდ იყოთ, დარწმუნდით, რომ გამოიყენეთ დონის ცვლადი, ან არდუინო, რომელიც მუშაობს 3.3 ვ. Semtech– ის შეფასების დაფას აქვს 100 ოჰმიანი რეზისტორი სერიაში ყველა მონაცემთა ხაზით, რამაც შეიძლება ხელი შეუშალოს დაზიანებას, მაგრამ მე არ ვითვლი ამაზე.

SX127x გადამცემებს სჭირდებათ კვების ძაბვა 1.8V და 3.9V შორის. 3.3V კვების წყაროს გამოყენება ტიპიურია. ზოგიერთ მოდულს აქვს ერთი დენის პინი (როგორიცაა HopeRF მოდულები, ეტიკეტირებული 3.3V), მაგრამ სხვები ავლენენ მრავალჯერადი დენის ქინძისთავებს სხვადასხვა ნაწილისთვის (მაგალითად, Semtech შეფასების დაფა, რომელსაც აქვს VDD_RF, VDD_ANA და VDD_FEM), რომელიც ყველა ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. ნებისმიერი GND ბუდე უნდა იყოს დაკავშირებული Arduino GND პინთან.

გადამცემთან კომუნიკაციის ძირითადი გზა არის SPI (სერიული პერიფერიული ინტერფეისი). ეს იყენებს ოთხ ქინძისთავს: MOSI, MISO, SCK და SS. პირველი სამი პირდაპირ უნდა იყოს დაკავშირებული: ასე რომ, MOSI MOSI– ს, MISO MISO– ს, SCK– ს SCK– ს. სადაც ეს ქინძისთავები განლაგებულია თქვენს Arduino– ზე განსხვავდება, მაგალითად იხილეთ Arduino SPI დოკუმენტაციის განყოფილება „კავშირები“. SS (მონა არჩევა) კავშირი ცოტა უფრო მოქნილია. SPI მონის მხარეს (გადამცემი), ეს უნდა იყოს დაკავშირებული NSS- ის (ჩვეულებრივ) მარკირებულ პინთან. SPI სამაგისტრო (არდუინოს) მხარეს, ამ პინს შეუძლია დაუკავშირდეს ნებისმიერ I/O პინს. არდუინოს უმეტესობას ასევე აქვს პინი, სახელწოდებით "SS", მაგრამ ეს აქტუალურია მხოლოდ მაშინ, როდესაც Arduino მუშაობს SPI მონად, რაც აქ ასე არ არის. რაც არ უნდა აირჩიოთ ქინძისთავი, თქვენ უნდა უთხრათ ბიბლიოთეკას, თუ რა პინი გამოიყენეთ პინის რუქის საშუალებით (იხ. ქვემოთ).

გადამცემი დაფაზე DIO (ციფრული I/O) ქინძისთავების კონფიგურაცია შესაძლებელია სხვადასხვა ფუნქციისთვის. LMIC ბიბლიოთეკა იყენებს მათ მიმღებისგან მყისიერი სტატუსის შესახებ ინფორმაციის მისაღებად. მაგალითად, როდესაც LoRa გადაცემა იწყება, DIO0 pin კონფიგურებულია როგორც TxDone გამომავალი. როდესაც გადაცემა დასრულებულია, DIO0 პინზე მაღლა დგას გადამცემი, რომლის ამოცნობა შესაძლებელია LMIC ბიბლიოთეკით. LMIC ბიბლიოთეკას სჭირდება მხოლოდ წვდომა DIO0, DIO1 და DIO2, სხვა DIOx ქინძისთავები შეიძლება დარჩეს გათიშული. არდუინოს მხარეს, მათ შეუძლიათ დაუკავშირდნენ ნებისმიერ I/O პინს, რადგან ახლანდელი განხორციელება არ იყენებს შეფერხებებს ან სხვა სპეციალურ აპარატურულ მახასიათებლებს (თუმცა ეს შეიძლება დაემატოს ფუნქციას, იხილეთ აგრეთვე "დრო" სექცია).

LoRa რეჟიმში DIO ქინძისთავები გამოიყენება შემდეგნაირად:

• DIO0: TxDone და RxDone
• DIO1: RxTimeoutIn

FSK რეჟიმში ისინი გამოიყენება შემდეგნაირად:

• DIO0: PayloadReady და PacketSent
• DIO2: TimeOut

ორივე რეჟიმს სჭირდება მხოლოდ 2 ქინძისთავი, მაგრამ ტრანსეივერი არ იძლევა მათ რუქების გამოსახვის საშუალებას ისე, რომ ყველა საჭირო ხელი შეუშალოს რუქას იმავე 2 ქინძისთავზე. ასე რომ, თუ ორივე LoRa და FSK რეჟიმი გამოიყენება, სამივე ქინძისთავები უნდა იყოს დაკავშირებული. არდუინოს მხარეს გამოყენებული ქინძისთავები უნდა იყოს კონფიგურირებული თქვენს ესკიზში პინის რუქაზე (იხ. ქვემოთ). გადატვირთვა გადამცემს აქვს გადატვირთვის პინი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი მკაფიოდ გადატვირთვისთვის. LMIC ბიბლიოთეკა იყენებს ამას იმის უზრუნველსაყოფად, რომ ჩიპი იყოს თანმიმდევრულ მდგომარეობაში ჩატვირთვისას. პრაქტიკაში, ეს პინი შეიძლება გათიშული დარჩეს, ვინაიდან გადამცემი უკვე ჯანსაღ მდგომარეობაში იქნება ჩართვისას, მაგრამ მისმა შეერთებამ შეიძლება ზოგიერთ შემთხვევაში თავიდან აიცილოს პრობლემები. არდუინოს მხარეს, ნებისმიერი I/O პინის გამოყენება შესაძლებელია. გამოყენებული pin ნომერი უნდა იყოს კონფიგურირებული pin mapping- ში (იხ. ქვემოთ).

გადამცემი შეიცავს ორ ცალკეულ ანტენის კავშირს: ერთი RX და ერთი TX. ტიპიური გადამცემი დაფა შეიცავს ანტენის გადამრთველ ჩიპს, რომელიც საშუალებას იძლევა ერთი ანტენის გადართვა ამ RX და TX კავშირებს შორის. ასეთი ანტენის გადამრთველს, როგორც წესი, შეუძლია უთხრას რა პოზიცია უნდა იყოს შეყვანის პინის საშუალებით, რომელსაც ხშირად აწერია RXTX. ანტენის გადამრთველის გასაკონტროლებლად უმარტივესი გზაა RXTX პინის გამოყენება SX127x გადამცემზე. ეს პინი ავტომატურად არის დაყენებული მაღალი TX დროს და დაბალი RX დროს. მაგალითად, HopeRF დაფებს, როგორც ჩანს, აქვთ ეს კავშირი, ამიტომ ისინი არ ავლენენ არცერთ RXTX ქინძისთავს და ქინძისთავის აღნიშვნა შესაძლებელია როგორც გამოუყენებელი ქინძისთავების რუქაში. ზოგიერთი დაფა ავლენს ანტენის გადამრთველის პინს, ზოგჯერ კი SX127x RXTX პინს. მაგალითად, SX1272 შეფასების საბჭო უწოდებს ყოფილ FEM_CTX- ს და მეორეს RXTX. ისევ და ისევ, უბრალოდ ამ ჯუმბერის მავთულთან დაკავშირება ყველაზე მარტივი გამოსავალია. გარდა ამისა, ან თუ SX127x RXTX პინი არ არის ხელმისაწვდომი, LMIC შეიძლება იყოს კონფიგურირებული ანტენის გადამრთველის გასაკონტროლებლად. შეაერთეთ ანტენის გადამრთველის საკონტროლო პინი (მაგ. FEM_CTX Semtech შეფასების დაფაზე) Arduino– ს ნებისმიერ I/O პინთან და დააკონფიგურირეთ pin რუქაზე გამოყენებული პინი (იხ. ქვემოთ). ბოლომდე გაურკვეველია, რატომ არ უნდა, რომ გადამცემმა გააკონტროლოს ანტენა პირდაპირ.

ნაბიჯი 3: დანართის 3D ბეჭდვა

მას შემდეგ რაც ყველაფერი მოვაწესრიგე, გადავწყვიტე მოდულისთვის 3D ბეჭდვა, უკეთესი გარეგნობისთვის.

საბოლოო პროდუქტის ხელში, მარტივი იყო ინსტალაცია ადამიანის ხვრელში და რეალურ დროში შედეგების მიღება დაფაზე. რეალურ დროში გაზის კონცენტრაციის ღირებულებები წყლის დონის მითითებით საშუალებას აძლევდა ხელისუფლებას პროაქტიული მიდგომისა და პრობლემის გადაჭრის უფრო უსაფრთხო გზასთან ერთად.