SaferWork 4.0 - IoT صنعتی برای ایمنی: 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

شرح پروژه:

SaferWork 4.0 قصد دارد داده های زیست محیطی در زمان واقعی مناطق صنعتی را ارائه دهد. مقررات موجود در حال حاضر مانند OHSAS 18001 (مجموعه ارزیابی بهداشت و ایمنی شغلی) یا NR-15 برزیل (فعالیتهای ناسالم) بازرسی های دوره ای را برای طبقه بندی مناطق و پیشنهاد کاهش در نظر می گیرد. شرایط متناوب توسط این بازرسی های دوره ای مشخص نمی شود و به دلیل عدم اقدامات کاهش دهنده می تواند به کارگران آسیب برساند.

در مفهوم دستگاه های توزیع شده و یک دروازه اصلی ، سنسورها در یک کارخانه صنعتی برای اندازه گیری شرایط محیطی توزیع می شوند و این داده ها در داشبورد در دسترس متخصصان ایمنی ، پزشکان ، مدیریت بالا ، منابع انسانی و بسیاری دیگر قرار می گیرد و از بینش های کلیدی پشتیبانی می کند. ارزیابی خطرات و اقدامات کاهش با هدف کاهش یا جلوگیری از صدمات و تصادفات.

اندازه گیری نمونه اولیه فعلی:

• درجه حرارت
• رطوبت
• گازها (کیفیت هوا ، قابل اشتعال ، قابل احتراق و دود)

برای اجرا:

سر و صدا

چگونه کار می کند

دستگاه یک بسته JSON حاوی داده های حسگر را به دروازه ارسال می کند که آن را پردازش کرده و به ابر ارسال می کند (dweet.io) و همچنین آن را در داشبورد (freeboard.io) ارائه می دهد.

لیست قطعات - سخت افزار

1. دروازه

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. فرستنده گیرنده بی سیم HC-12 (برگه اطلاعات)
   3. تغییر سطح برای تبدیل Dragonboard 1.8V به 5V (برگه داده)

2. دستگاه

   1. آردوینو اونو
   2. فرستنده گیرنده بی سیم HC-12 (برگه اطلاعات)
   3. سنسور دما و رطوبت DHT-11 (برگه اطلاعات)
   4. MQ -2 - حساس به گازهای قابل اشتعال و قابل احتراق (متان ، بوتان ، LPG ، دود) (برگه اطلاعات)
   5. MQ -9 - حساس به مونوکسید کربن ، گازهای قابل اشتعال (برگه اطلاعات)
   6. MQ -135 - برای کیفیت هوا (حساس به بنزن ، الکل ، دود) (برگه اطلاعات)

مرحله 1: پیاده سازی دستگاه

این دستگاه نشان دهنده یک تخت سنسور است که در مناطق زیادی در یک سایت صنعتی برای تشخیص زمان واقعی محیط قرار دارد.

در این پروژه از Arduino Uno Platform با 3 سنسور گاز (MQ-2 ، MQ-9 و MQ-135) ، 1 سنسور دما/رطوبت (DHT-11) و فرستنده گیرنده RF (HC-12) استفاده شد.

آردوینو به حسگرها Pinout:

آنالوگ

• پین آنالوگ A1 تا DHT11
• پین آنالوگ A3 تا MQ135
• پین آنالوگ A4 تا MQ9
• پین آنالوگ A5 تا MQ2

دیجیتال

• پین D7 تا HC-12 SET
• پین D10 تا HC-12 TX (به عنوان RX در Arduino پیکربندی شده است)
• پین D11 تا HC-12 RX (به عنوان TX در Arduino پیکربندی شده است)

کد اجرا شد

بازدید: کد منبع GitHub

مرحله 2: پیاده سازی دروازه

همانطور که در ویکی پدیا آمده است:

"دروازه اینترنت اشیاء (IoT) وسیله ای برای پر کردن شکاف بین دستگاه های موجود در زمینه (طبقه کارخانه ، خانه و غیره) ، ابر ، که در آن داده ها جمع آوری ، ذخیره و دستکاری می شوند توسط برنامه های کاربردی سازمانی و تجهیزات کاربر"

برای پیاده سازی این قابلیت ما از Qualcomm Dragonboard 410c استفاده می کنیم. در رابطه با Dragonboard ما از یک تغییر دهنده سطح دو جهته برای تبدیل ولتاژ عملیاتی Dragonboard 1.8V به HC-12 RF فرستنده گیرنده ولتاژ عملیاتی 5V استفاده می کنیم.

Dragonboard 410c نیز با لینوکس Debian/Linaro پیکربندی شده است.

Dragonboard 410c Pinout as Gateway:

• پین اتصال کم سرعت 5 (TxD) -> تغییر سطح -> پین HC -12 RX
• پین اتصال کم سرعت 7 (RxD) <- تغییر سطح <- پین HC-12 TX
• پین اتصال کم سرعت 29 (GPIO) -> Shift Shift -> HC -12 SET Pin

کد پیاده سازی شده در Python برای راه اندازی سرویس Gateway را می توان در مخزن پروژه GitHub دریافت کرد:

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

ذکر این نکته ضروری است که این پروژه از dweet.io برای ارسال اطلاعات دستگاه استفاده می کند و این اطلاعات در سرویس freeboard.io مصرف می شود که در این مرحله نشان داده شده است.

راه اندازی dweet.io بسیار ساده است و با کد منبع توضیح داده شده قابل درک است. freeboard.io یک خالق داشبورد بصری است که مستقیماً با dweet.io تعامل دارد.

مرحله 3: نتیجه گیری

چالش های توسعه

تعریف فرستنده گیرنده بی سیم

در طول طراحی مفهومی ، مدارهای معمولی 443 مگاهرتز RX/TX (RT3/4 و RR3/4) با محدوده محدود در نظر گرفته شدند و برای بازیابی داده ها به پردازش خاصی نیاز داشتند (مثال). برای غلبه بر همه این چالش ها ، برای یک فرستنده گیرنده HC-12 که تمام مدارهای rx/tx را در بر می گیرد ، داده های سریالی مستقیم را مستقیماً در Dragonboard قرار می دهد و از کار سخت و خطرات گزینه قبلی جلوگیری می شود ، تغییر کرد.

تغییر سطح Dragonboard 410c

این Linker Sprite Mezzanine با Level Shifter برای UART ارائه شده است ، اما پورت همان است که توسط OS برای ارتباطات کنسول استفاده می شود (پین های اتصال دهنده کم سرعت 11-TX و 13-RX) که در هنگام اجرا درگیری ایجاد می کند ، بنابراین لازم بود برای استفاده از یک پورت UART دیگر (پین های اتصال کم سرعت 5-TX و 7-RX) که در Linker Sprite Mezzanine با Level Shifter موجود نیستند ، بنابراین لازم است یکی از آنها را تهیه کنید. قبل از خرید یک تراشه خاص برای آن ، سعی شد یک تعویض کننده سطح فعال ترانزیستوری را اجرا کنید که برای استفاده UART کار نمی کند.

منابع

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