SaferWork 4.0 - Turvallinen teollinen IoT: 3 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:01

Hankkeen kuvaus:

SaferWork 4.0 aikoo tarjota reaaliaikaista ympäristötietoa teollisuusalueista. Tällä hetkellä saatavilla oleva asetus, kuten OHSAS 18001 (työterveys- ja turvallisuusarviointisarja) tai Brasilian NR-15 (epäterveellinen toiminta), harkitsee määräaikaistarkastuksia alueiden luokittelemiseksi ja lieventämiseksi. Nämä määräaikaistarkastukset eivät ota huomioon ajoittaisia olosuhteita, ja ne voivat vahingoittaa työntekijöitä lieventämistoimien puuttumisen vuoksi.

Hajautettujen laitteiden ja pääyhdyskäytävän konseptissa anturit jaetaan teollisuuslaitoksessa ympäristöolosuhteiden mittaamiseksi, ja nämä tiedot esitetään kojelaudassa, joka on turvallisuusalan asiantuntijoiden, lääkäreiden, ylimmän johdon, henkilöresurssien ja monien muiden saatavilla. riskinarviointeihin ja lieventämistoimiin, joilla pyritään vähentämään tai ehkäisemään vammoja ja onnettomuuksia.

Nykyinen prototyyppi mittaa:

• Lämpötila
• Kosteus
• Kaasut (ilmanlaatu, syttyvä, palava ja savu)

Toteutettava:

Melu

Kuinka se toimii

Laite lähettää JSON -paketin, joka sisältää anturitietoja, yhdyskäytävälle, joka käsittelee ja lähettää sen pilveen (dweet.io) ja toimittaa sen myös kojelautaan (freeboard.io).

Osaluettelo - Laitteisto

1. Yhdyskäytävä

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. Langaton lähetinvastaanotin HC-12 (tietolomake)
   3. Tasonsäädin muuntaa Dragonboard 1.8V: sta 5V: ksi (tietolomake)

2. Laite

   1. Arduino Uno
   2. Langaton lähetinvastaanotin HC-12 (tietolomake)
   3. DHT-11 lämpötila- ja kosteusanturi (tuotesivu)
   4. MQ -2 - Herkkä syttyville ja palaville kaasuille (metaani, butaani, nestekaasu, savu) (tietolomake)
   5. MQ -9 - Herkkä hiilimonoksidille, syttyville kaasuille (tietolomake)
   6. MQ -135 - Ilmanlaadulle (herkkä bentseenille, alkoholille, savulle) (tuotesivu)

Vaihe 1: Laitteen käyttöönotto

Laite edustaa antureita, jotka sijaitsevat teollisuusalueen monilla alueilla reaaliaikaisen ympäristön havaitsemiseksi.

Tässä projektissa käytettiin Arduino Uno Platformia, jossa oli 3 kaasuanturia (MQ-2, MQ-9 ja MQ-135), 1 lämpötila-/kosteusanturi (DHT-11) ja RF-lähetin-vastaanotin (HC-12).

Arduinon ja anturien pistoke:

Analoginen

• A1 - DHT11 analoginen nasta
• A3 - MQ135 analoginen nasta
• A4 - MQ9 analoginen nasta
• A5 - MQ2 analoginen nasta

Digitaalinen

• D7-HC-12 SET-nasta
• D10-HC-12 TX-nasta (konfiguroitu RX: ksi Arduinolla)
• D11-HC-12 RX -tappi (määritetty TX: ksi Arduinolla)

Koodi toteutettu

Käy: GitHub Sourcecode

Vaihe 2: Yhdyskäytävän käyttöönotto

Wikipedian mukaan:

"Esineiden Internet (IoT) -yhdyskäytävä tarjoaa keinon kuroa umpeen kentällä olevien laitteiden (tehdaslattia, koti jne.), Pilven, johon yrityssovellukset keräävät, tallentavat ja käsittelevät tietoja, ja käyttäjälaitteiden välinen kuilu."

Käytämme tätä toimintoa Qualcomm Dragonboard 410c -laitteella. Yhdessä Dragonboardin kanssa käytämme kaksisuuntaista tasonvaihdinta, joka muuntaa Dragonboard-käyttöjännitteen 1,8 V HC-12 RF-lähetinvastaanottimen käyttöjännitteeksi 5 V.

Dragonboard 410c on myös konfiguroitu Debian/Linaro Linux -käyttöjärjestelmälle.

Dragonboard 410c Pinout yhdyskäytävänä:

• Pienen nopeuden liitäntätappi 5 (TxD) -> tasonvaihtaja -> HC -12 RX -tappi
• Pienen nopeuden liittimen tappi 7 (RxD) <- tasonsiirto <- HC-12 TX-nasta
• Pienen nopeuden liitäntätappi 29 (GPIO) -> Tasonvaihtaja -> HC -12 SET -nasta

Pythonissa Gateway -palvelun asentamiseen käyttöön otetun koodin voi hankkia GitHub -projektivarastosta:

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

On tärkeää mainita, että tämä projekti käyttää dweet.io -laitetta laitetietojen lähettämiseen ja nämä tiedot kulutetaan freeboard.io -palvelussa tämän vaiheen mukaisesti.

Dweet.io -asennus on hyvin yksinkertainen ja voidaan ymmärtää kommentoidulla lähdekoodilla. Freeboard.io on intuitiivinen kojelaudan luoja, joka on suoraan vuorovaikutuksessa dweet.io: n kanssa.

Vaihe 3: Johtopäätös

Haasteet kehityksen aikana

Langattoman lähetinvastaanottimen määritelmä

Konseptisuunnittelun aikana sitä pidettiin tyypillisinä 443 MHz: n RX/TX -piireinä (RT3/4 ja RR3/4), joiden kantomatka oli rajoitettu ja jotka vaativat erityistä käsittelyä tietojen hakuun (esimerkki). Kaikkien näiden haasteiden voittamiseksi se vaihdettiin HC-12-lähetin-vastaanottimeen, joka sisältää kaikki piirit rx/tx: lle ja tarjoaa selkeät sarjatiedot suoraan Dragonboardille välttäen aikaisemman vaihtoehdon ahkeraa työtä ja riskejä.

Dragonboard 410c tasonvaihtaja

Se toimitettiin Linker Sprite Mezzanine -laitteeseen UART-tasonsiirtimen kanssa, mutta portti on sama kuin käyttöjärjestelmä, jota konsoli käyttää (pienen nopeuden liittimen nastat 11-TX ja 13-RX), mikä aiheuttaa ristiriitoja toteutuksen aikana, joten sitä vaadittiin käyttää toista käytettävissä olevaa UART-porttia (Low Speed Connector Pins 5-TX ja 7-RX), joita ei ole saatavana Linker Sprite Mezzanine -laitteessa tasonsiirtimen kanssa, joten se oli hankittava. Ennen tietyn sirun ostamista sille yritettiin toteuttaa transistorilla aktivoitu tasonsiirto, joka ei toimi UART -käytössä.

Viitteet

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