SaferWork 4.0 - Industriell IoT for sikkerhet: 3 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Prosjektbeskrivelse:

SaferWork 4.0 har til hensikt å gi sanntids miljødata fra industriområder. Gjeldende regulering som OHSAS 18001 (Occupational Health and Safety Assessment Series) eller brasiliansk NR-15 (usunn virksomhet) vurderer periodiske inspeksjoner for å klassifisere områdene og foreslå begrensninger. Intermitterende forhold blir ikke fanget opp av disse periodiske inspeksjonene og kan skade arbeiderne på grunn av manglende tiltak.

I et konsept med distribuerte enheter og en hovedgateway distribueres sensorer i et industrielt anlegg for å måle miljøforhold, og disse dataene presenteres i et dashbord tilgjengelig for sikkerhetsspesialister, leger, oppadministrasjon, personalressurser og mange andre, og støtter viktige innsikter som leder til risikovurderinger og avbøtende tiltak for å redusere eller forhindre skader og ulykker.

Den nåværende prototypen måler:

• Temperatur
• Luftfuktighet
• Gasser (luftkvalitet, brannfarlig, brennbar og røyk)

Skal implementeres:

Bråk

Hvordan det fungerer

Enheten sender en JSON -pakke som inneholder sensordata til gateway som vil behandle og sende den til skyen (dweet.io) og også levere den på et dashbord (freeboard.io).

Deleliste - maskinvare

1. Inngangsport

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. HC-12 trådløs transceiver (datablad)
   3. Nivåskifter for å konvertere Dragonboard 1.8V til 5V (datablad)

2. Enhet

   1. Arduino Uno
   2. HC-12 trådløs transceiver (datablad)
   3. DHT-11 temperatur- og fuktighetssensor (datablad)
   4. MQ -2 - Følsom for brennbare og brennbare gasser (metan, butan, LPG, røyk) (Datablad)
   5. MQ -9 - Følsom for karbonmonoksid, brannfarlige gasser (datablad)
   6. MQ -135 - For luftkvalitet (følsom for benzen, alkohol, røyk) (datablad)

Trinn 1: Enhetsimplementering

Enheten representerer en sensorseng som skal plasseres i mange områder på et industriområde for sanntidsmåling av miljøet.

I dette prosjektet ble Arduino Uno-plattformen brukt med 3 gassensorer (MQ-2, MQ-9 og MQ-135), 1 temperatur/fuktighetssensor (DHT-11) og en RF-mottaker (HC-12).

Arduino to Sensors Pinout:

Analog

• A1 til DHT11 analog pin
• A3 til MQ135 analog pin
• A4 til MQ9 analog pin
• A5 til MQ2 analog pin

Digital

• D7 til HC-12 SET pin
• D10 til HC-12 TX-pin (konfigurert som RX på Arduino)
• D11 til HC-12 RX-pinne (konfigurert som TX på Arduino)

Kode implementert

Besøk: GitHub Sourcecode

Trinn 2: Implementering av gateway

Som sagt av Wikipedia:

"En internett av ting (IoT) Gateway gir midler til å bygge bro mellom enhetene i feltet (fabrikkgulv, hjem, etc.), skyen, hvor data samles inn, lagres og manipuleres av bedriftsapplikasjoner og brukerutstyr"

For å implementere denne funksjonaliteten bruker vi Qualcomm Dragonboard 410c. I forbindelse med Dragonboard bruker vi en toveis nivåskifter for å konvertere Dragonboard driftsspenning på 1,8V til HC-12 RF Transceiver Operational Voltage på 5V.

Dragonboard 410c ble også konfigurert med Debian/Linaro Linux.

Dragonboard 410c Pinout som gateway:

• Low Speed Connector Pin 5 (TxD) -> Level Shifter -> HC -12 RX Pin
• Lavhastighetskontaktpinne 7 (RxD) <- Nivåskifter <- HC-12 TX-pinne
• Lavhastighetskontaktpinne 29 (GPIO) -> Nivåskifter -> HC -12 SET -pinne

Koden som er implementert i Python for å konfigurere Gateway -tjenesten kan fås i prosjekt GitHub -depot:

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

Det er viktig å nevne at dette prosjektet bruker dweet.io til å sende enhetsinformasjonen, og denne informasjonen forbrukes på freeboard.io -tjenesten som vist i dette trinnet.

Dweet.io -oppsettet er veldig enkelt og kan forstås av den kommenterte kildekoden. Freeboard.io er en intuitiv instrumentpanelskaper som samhandler direkte med dweet.io.

Trinn 3: Konklusjon

Utfordringer under utvikling

Definisjon av trådløs sender / mottaker

Under konseptuell design ble det ansett som typiske 443 MHz RX/TX -kretser (RT3/4 og RR3/4) med begrenset rekkevidde og som krevde spesifikk behandling for datainnhenting (eksempel). For å overvinne alle disse utfordringene ble det endret for en HC-12 Transceiver som innebærer alle kretser for rx/tx som gir klare serielle data direkte til Dragonboard og unngår hardt arbeid og risiko ved det tidligere alternativet.

Dragonboard 410c nivåskifter

Den ble levert Linker Sprite Mezzanine med nivåskifteren for UART, men porten er den samme som den som ble brukt av OS for konsollkommunikasjon (lavhastighetskontaktnål 11-TX og 13-RX) som presenterte konflikt under implementeringen, så det var nødvendig å bruke en annen tilgjengelig UART-port (Low Speed Connector Pins 5-TX og 7-RX) som ikke er tilgjengelig på Linker Sprite Mezzanine med Level Shifter, så det var nødvendig å skaffe en. Før du kjøpte en bestemt brikke for det, ble det forsøkt å implementere en transistoraktivert nivåskifter som ikke fungerte for UART -bruk.

Referanser

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