SaferWork 4.0 - Industriële IoT vir veiligheid: 3 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Projek Beskrywing:

SaferWork 4.0 wil intydse omgewingsdata van nywerheidsgebiede verskaf. Tans beskikbare regulasies soos OHSAS 18001 (Beroepsgesondheid en Veiligheidsassesseringsreeks) of Brasiliaanse NR-15 (Ongesonde aktiwiteite) oorweeg periodieke inspeksies om die gebiede te klassifiseer en versagtings voor te stel. Onderbroke toestande word nie deur hierdie periodieke inspeksies vasgelê nie en kan die werkers benadeel weens 'n gebrek aan versagtingsaksies.

In 'n konsep van verspreide toestelle en 'n hoofpoort word sensors in 'n industriële aanleg versprei om die omgewingstoestande te meet, en hierdie data word op 'n paneelbord aangebied wat beskikbaar is vir veiligheidspesialiste, dokters, bestuur, menslike hulpbronne en vele ander, en ondersteun belangrike insigte wat lei om risiko -evaluerings en versagtende aksies te beoog om beserings en ongelukke te verminder of te voorkom.

Die huidige prototipe meet:

• Temperatuur
• Humiditeit
• Gasse (luggehalte, vlambaar, brandbaar en rook)

Te implementeer:

Geraas

Hoe dit werk

Die toestel stuur 'n JSON -pakket met sensordata na gateway wat dit verwerk en na wolk stuur (dweet.io) en dit ook op 'n dashboard (freeboard.io) verskaf.

Onderdele lys - hardeware

1. Gateway

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. HC-12 draadlose transceiver (datablad)
   3. Level Shifter om Dragonboard 1.8V na 5V om te skakel (datablad)

2. Toestel

   1. Arduino Uno
   2. HC-12 draadlose transceiver (datablad)
   3. DHT-11 Temperatuur- en humiditeitsensor (datablad)
   4. MQ -2 - Gevoelig vir vlambare en brandbare gasse (metaan, butaan, LPG, rook) (Gegevensblad)
   5. MQ -9 - Gevoelig vir koolmonoksied, vlambare gasse (datablad)
   6. MQ -135 - Vir luggehalte (sensitief vir benseen, alkohol, rook) (datablad)

Stap 1: implementering van toestelle

Die toestel verteenwoordig 'n sensorbed wat in baie gebiede op 'n industriële terrein geleë is vir real -time waarneming van die omgewing.

In hierdie projek is die Arduino Uno-platform gebruik met 3 gassensors (MQ-2, MQ-9 en MQ-135), 1 temperatuur-/humiditeitsensor (DHT-11) en 'n RF-ontvanger (HC-12).

Die pinout van Arduino to Sensors:

Analoog

• A1 tot DHT11 analoog pen
• A3 tot MQ135 analoog pen
• Analoog pen van A4 tot MQ9
• A5 tot MQ2 analoog pen

Digitale

• D7 tot HC-12 SET-pen
• D10 tot HC-12 TX-pen (opgestel as RX op Arduino)
• D11 tot HC-12 RX-pen (opgestel as TX op Arduino)

Kode geïmplementeer

Besoek: GitHub -bronkode

Stap 2: Implementering van gateway

Soos deur Wikipedia gesê:

"'N Internet of Things (IoT) Gateway bied die middele om die gaping te oorbrug tussen toestelle in die veld (fabrieksvloer, huis, ens.), Die wolk, waar data versamel, gestoor en gemanipuleer word deur ondernemingstoepassings en die gebruikerstoerusting"

Om hierdie funksie te implementeer, gebruik ons die Qualcomm Dragonboard 410c. In samewerking met die Dragonboard gebruik ons 'n tweerigtingvlakverskuiwers om die Dragonboard-werkspanning van 1.8V na die HC-12 RF-transceiver-bedryfspanning van 5V om te skakel.

Die Dragonboard 410c is ook saamgestel met die Debian/Linaro Linux.

Dragonboard 410c Pinout as Gateway:

• Lae spoedaansluitpen 5 (TxD) -> Vlakveranderaar -> HC -12 RX -pen
• Lae spoedaansluitpen 7 (RxD) <- Vlakveranderaar <- HC-12 TX-pen
• Lae spoedaansluitpen 29 (GPIO) -> Vlakveranderaar -> HC -12 SET -pen

Die kode wat in Python geïmplementeer is om die Gateway Service op te stel, kan verkry word in die projek GitHub -bewaarplek:

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

Dit is belangrik om te noem dat hierdie projek dweet.io gebruik om inligting oor die toestel te stuur, en hierdie inligting word op die freeboard.io -diens gebruik, soos in hierdie stap geïllustreer.

Die opstel van dweet.io is baie eenvoudig en kan verstaan word deur die bronkode wat opgemerk is. Die freeboard.io is 'n intuïtiewe dashboard -skepper wat direk met dweet.io in wisselwerking tree.

Stap 3: Gevolgtrekking

Uitdagings tydens ontwikkeling

Definisie van draadlose ontvanger

Tydens konseptuele ontwerp is dit beskou as tipiese 443 MHz RX/TX -kringe (RT3/4 en RR3/4) met 'n beperkte omvang en wat spesifieke verwerking benodig vir die herwinning van data (voorbeeld). Om al hierdie uitdagings te oorkom, is dit verander vir 'n HC-12-transceiver wat alle kringe vir rx/tx insluit, wat die duidelike seriële data direk aan Dragonboard verskaf, om die harde werk en risiko's van die vorige opsie te vermy.

Dragonboard 410c Level Shifter

Die Linker Sprite Mezzanine is voorsien van die Level Shifter vir UART, maar die poort is dieselfde as die wat deur OS gebruik word vir konsolekommunikasie (lae spoedaansluitpenne 11-TX en 13-RX) wat konflik tydens die implementering bied, dus dit was nodig om 'n ander beskikbare UART-poort (laespoedaansluitpenne 5-TX en 7-RX) te gebruik wat nie op Linker Sprite Mezzanine met die Level Shifter beskikbaar is nie, dus was dit nodig om een te kry. Voordat u 'n spesifieke chip daarvoor gekoop het, is probeer om 'n transistor -geaktiveerde vlakverskakelaar te implementeer wat nie vir UART -gebruik werk nie.

Verwysings

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