SaferWork 4.0 - სამრეწველო IoT უსაფრთხოებისათვის: 3 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:17

Პროექტის აღწერა:

SaferWork 4.0 მიზნად ისახავს უზრუნველყოს რეალურ დროში სამრეწველო ტერიტორიების გარემოსდაცვითი მონაცემები. ამჟამად ხელმისაწვდომი რეგულაციები, როგორიცაა OHSAS 18001 (სამუშაო ჯანმრთელობისა და უსაფრთხოების შეფასების სერია) ან ბრაზილიის NR-15 (არაჯანსაღი საქმიანობა) ითვალისწინებს პერიოდულ შემოწმებებს ტერიტორიების კლასიფიკაციისა და შემარბილებელი ღონისძიებების შესასრულებლად. პერიოდული შემოწმებები არ ასახავს წყვეტილ პირობებს და შეიძლება ზიანი მიაყენოს მუშაკებს შემარბილებელი ღონისძიებების არარსებობის გამო.

განაწილებული მოწყობილობებისა და მთავარი კარიბჭის კონცეფციაში, სენსორები ნაწილდება სამრეწველო ქარხანაში გარემოს მდგომარეობის გასაზომად და ეს მონაცემები წარმოდგენილია უსაფრთხოების სპეციალისტების, ექიმების, მენეჯმენტის, ადამიანური რესურსების და მრავალი სხვა დამხმარე დაფისათვის, რომელიც მხარს უჭერს წამყვან წამყვან ინფორმაციას. რისკების შეფასებისა და შემარბილებელი ღონისძიებების განხორციელების მიზნით, რათა შემცირდეს ან თავიდან აიცილოს დაზიანებები და უბედური შემთხვევები.

ახლანდელი პროტოტიპის ზომები:

• ტემპერატურა
• ტენიანობა
• აირები (ჰაერის ხარისხი, აალებადი, აალებადი და კვამლი)

განსახორციელებელია:

ხმაური

Როგორ მუშაობს

მოწყობილობა აგზავნის JSON პაკეტს, რომელიც შეიცავს სენსორების მონაცემებს კარიბჭეში, რომელიც დაამუშავებს და გაგზავნის ღრუბელში (dweet.io) და ასევე უზრუნველყოფს მას დაფაზე (freeboard.io).

ნაწილების სია - აპარატურა

1. კარიბჭე

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. HC-12 უკაბელო გადამცემი (მონაცემთა ცხრილი)
   3. Level Shifter გადაიყვანოს Dragonboard 1.8V 5V (მონაცემთა ცხრილი)

2. მოწყობილობა

   1. არდუინო უნო
   2. HC-12 უკაბელო გადამცემი (მონაცემთა ცხრილი)
   3. DHT-11 ტემპერატურისა და ტენიანობის სენსორი (მონაცემთა ცხრილი)
   4. MQ -2 - მგრძნობიარე აალებადი და აალებადი აირების მიმართ (მეთანი, ბუტანი, LPG, კვამლი) (მონაცემთა ცხრილი)
   5. MQ -9 - მგრძნობიარე ნახშირბადის მონოქსიდის, აალებადი გაზების მიმართ (მონაცემთა ცხრილი)
   6. MQ -135 - ჰაერის ხარისხისთვის (მგრძნობიარეა ბენზოლის, ალკოჰოლის, კვამლის მიმართ) (მონაცემთა ცხრილი)

ნაბიჯი 1: მოწყობილობის დანერგვა

მოწყობილობა წარმოადგენს სენსორების საწოლს, რომელიც განთავსებულია მრავალ ადგილას სამრეწველო ადგილას, რეალურ დროში გარემოს გარემოს შესასწავლად.

ამ პროექტში გამოყენებულია Arduino Uno პლატფორმა 3 გაზის სენსორით (MQ-2, MQ-9 და MQ-135), 1 ტემპერატურის/ტენიანობის სენსორი (DHT-11) და RF გადამცემი (HC-12).

Arduino to Sensors Pinout:

ანალოგი

• A1 დან DHT11 ანალოგური პინი
• A3 დან MQ135 ანალოგური პინი
• A4 დან MQ9 ანალოგური პინი
• A5 to MQ2 ანალოგური პინი

ციფრული

• D7 to HC-12 SET პინი
• D10 to HC-12 TX pin (კონფიგურირებულია როგორც RX Arduino– ზე)
• D11 to HC-12 RX pin (კონფიგურირებულია როგორც TX Arduino– ზე)

კოდი განხორციელებულია

ეწვიეთ: GitHub წყაროს კოდს

ნაბიჯი 2: კარიბჭის განხორციელება

როგორც ვიკიპედიაშია ნათქვამი:

"ნივთების ინტერნეტი (IoT) Gateway უზრუნველყოფს საშუალებებს, რათა დაიძლიოს უფსკრული მოწყობილობებს შორის სფეროში (ქარხნის იატაკი, სახლი და ა.შ.), ღრუბელში, სადაც მონაცემები გროვდება, ინახება და მანიპულირდება საწარმოს პროგრამებით და მომხმარებლის აღჭურვილობით."

ამ ფუნქციონირების განსახორციელებლად ჩვენ ვიყენებთ Qualcomm Dragonboard 410c. Dragonboard– თან ერთად ჩვენ ვიყენებთ ორ-მიმართულების დონის შემცვლელს, რომ გადავიყვანოთ Dragonboard– ის ოპერატიული ძაბვა 1.8V– ით HC-12 RF გადამცემი ოპერაციული ძაბვის 5V– მდე.

Dragonboard 410c ასევე კონფიგურირებული იყო Debian/Linaro Linux– ით.

Dragonboard 410c Pinout როგორც კარიბჭე:

• დაბალი სიჩქარის შემაერთებელი პინი 5 (TxD) -> დონის გადამრთველი -> HC -12 RX პინი
• დაბალი სიჩქარის შესაერთებელი პინი 7 (RxD) <- დონის გადამრთველი <- HC-12 TX პინი
• დაბალი სიჩქარის შესაერთებელი პინი 29 (GPIO) -> დონის გადამრთველი -> HC -12 SET პინი

Python– ში დანერგილი Gateway სერვისის დასაყენებლად შეგიძლიათ მიიღოთ პროექტის GitHub საცავში:

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

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ეს პროექტი იყენებს dweet.io მოწყობილობის ინფორმაციის გასაგზავნად და ეს ინფორმაცია მოხმარდება freeboard.io სერვისზე, როგორც ეს მოცემულია ამ ნაბიჯში.

Dweet.io დაყენება ძალიან მარტივია და მისი გაგება შესაძლებელია კომენტარირებული კოდის საშუალებით. Freeboard.io არის ინტუიციური დაფის შემქმნელი, რომელიც უშუალოდ ურთიერთობს dweet.io– სთან.

ნაბიჯი 3: დასკვნა

გამოწვევები განვითარების დროს

უკაბელო გადამცემი განმარტება

კონცეპტუალური დიზაინის დროს იგი განიხილებოდა ტიპიური 443 MHz RX/TX სქემები (RT3/4 და RR3/4) შეზღუდული დიაპაზონით და რაც მოითხოვდა მონაცემთა დამუშავების სპეციფიკურ დამუშავებას (მაგალითი). ყველა ამ გამოწვევის დასაძლევად შეიცვალა HC-12 გადამცემი, რომელიც მოიცავს ყველა სქემას rx/tx, რომელიც უზრუნველყოფს მკაფიო სერიულ მონაცემებს პირდაპირ Dragonboard– ში, თავიდან აიცილებს შრომისმოყვარეობას და წინა ვარიანტის რისკებს.

Dragonboard 410c Level Shifter

მას მიეცა Linker Sprite ანტრესოლი Level Shifter– ით UART– ისთვის, მაგრამ პორტი იგივეა, რაც OS– ს მიერ კონსოლის კომუნიკაციისათვის (დაბალი სიჩქარის კონექტორი Pins 11-TX და 13-RX) წარმოაჩენს კონფლიქტს განხორციელების დროს, ამიტომ საჭირო იყო გამოვიყენოთ სხვა ხელმისაწვდომი UART პორტი (დაბალი სიჩქარის დამაკავშირებელი ქინძისთავები 5-TX და 7-RX), რომლებიც არ არის ხელმისაწვდომი Linker Sprite Mezzanine– ზე Level Shifter– ით, ამიტომ საჭირო იყო მისი მოპოვება. მანამდე კონკრეტული ჩიპის ყიდვამდე სცადა განხორციელებულიყო ტრანზისტორი გააქტიურებული დონის ცვლადი, რომელიც არ მუშაობდა UART– ის გამოყენებისთვის.

ცნობები

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