SaferWork 4.0 - Ipari IoT a biztonság érdekében: 3 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:47

A projekt leírása:

A SaferWork 4.0 valós idejű környezeti adatokat kíván szolgáltatni az ipari területekről. A jelenleg rendelkezésre álló szabályozás, mint például az OHSAS 18001 (Foglalkozás-egészségügyi és Biztonsági Értékelési Sorozat) vagy a brazil NR-15 (Egészségtelen tevékenységek), fontolóra veszi az időszakos ellenőrzéseket a területek besorolása és az enyhítés érdekében. Ezek az időszakos ellenőrzések nem rögzítik a szakaszos körülményeket, és károsító intézkedések hiányában kárt okozhatnak a munkavállalóknak.

Az elosztott eszközök és a fő átjáró koncepciójában az érzékelőket egy ipari üzemben terjesztik a környezeti feltételek mérésére, és ezeket az adatokat egy műszerfalon jelenítik meg, amelyek a biztonsági szakemberek, az orvosok, a felső vezetés, az emberi erőforrások és sok más számára elérhetők kockázatértékelésekre és kockázatcsökkentő intézkedésekre, amelyek célja a sérülések és balesetek csökkentése vagy megelőzése.

A jelenlegi prototípus intézkedések:

• Hőfok
• páratartalom
• Gázok (levegőminőség, gyúlékony, éghető és füst)

Végrehajtandó:

Zaj

Hogyan működik

Az eszköz JSON -csomagot küld az érzékelők adataival az átjáróhoz, amely feldolgozza és elküldi a felhőbe (dweet.io), és biztosítja azt a műszerfalon (freeboard.io) is.

Alkatrészlista - Hardver

1. Átjáró

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. HC-12 vezeték nélküli adó-vevő (adatlap)
   3. Szintváltó a Dragonboard 1.8V átalakításához 5V -ra (adatlap)

2. Eszköz

   1. Arduino Uno
   2. HC-12 vezeték nélküli adó-vevő (adatlap)
   3. DHT-11 hőmérséklet- és páratartalom-érzékelő (adatlap)
   4. MQ -2 - Érzékeny a gyúlékony és éghető gázokra (metán, bután, LPG, füst) (adatlap)
   5. MQ -9 - Érzékeny szén -monoxidra, gyúlékony gázokra (adatlap)
   6. MQ -135 - A levegő minőségéhez (érzékeny benzolra, alkoholra, füstre) (adatlap)

1. lépés: Eszköz implementálása

A készülék egy érzékelő ágyat képvisel, amely számos területen található egy ipari helyszínen a valós idejű környezeti érzékeléshez.

Ebben a projektben az Arduino Uno platformot használták 3 gázérzékelővel (MQ-2, MQ-9 és MQ-135), 1 hőmérséklet/páratartalom érzékelővel (DHT-11) és egy RF adó-vevővel (HC-12).

Az Arduino és az érzékelők Pinout:

Analóg

• A1 - DHT11 analóg tű
• A3 - MQ135 analóg érintkező
• A4 - MQ9 analóg tű
• A5 - MQ2 analóg tű

Digitális

• D7-HC-12 SET csap
• D10-HC-12 TX csap (RX-ként konfigurálva az Arduino-n)
• D11-HC-12 RX csap (TX-ként konfigurálva az Arduino-n)

Kód végrehajtva

Látogassa meg: GitHub forráskód

2. lépés: Átjáró megvalósítása

Ahogyan a Wikipedia állítja:

"A dolgok internete (IoT) átjáró biztosítja az eszközöket a terepi eszközök (gyári padló, otthon stb.), A felhő, ahol a vállalati alkalmazások gyűjtik, tárolják és manipulálják az adatokat, és a felhasználói berendezések közötti szakadékot."

Ennek a funkciónak a megvalósításához a Qualcomm Dragonboard 410c -t használjuk. A Dragonboarddal együtt kétirányú szintváltót használunk a Dragonboard 1,8 V üzemi feszültségének átalakítására HC-12 RF adó-vevő 5 V üzemi feszültségre.

A Dragonboard 410c a Debian/Linaro Linux rendszerrel is konfigurálva volt.

Dragonboard 410c Pinout átjáróként:

• Kis sebességű csatlakozócsap 5 (TxD) -> szintváltó -> HC -12 RX csap
• Kis sebességű csatlakozó 7-es csap (RxD) <- szintváltó <- HC-12 TX-érintkező
• Kis sebességű csatlakozócsap 29 (GPIO) -> Szintváltó -> HC -12 SET csap

A Pythonban az átjárószolgáltatás beállításához implementált kód a projekt GitHub lerakatában szerezhető be:

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

Fontos megemlíteni, hogy ez a projekt a dweet.io -t használja az eszközadatok elküldésére, és ezeket az információkat a freeboard.io szolgáltatás használja fel, amint ezt ebben a lépésben bemutatjuk.

A dweet.io beállítás nagyon egyszerű, és a megjegyzett forráskódból megérthető. A freeboard.io egy intuitív műszerfal -készítő, amely közvetlenül lép kapcsolatba a dweet.io -val.

3. lépés: Következtetés

Kihívások a fejlesztés során

Vezeték nélküli adó -vevő definíció

A koncepcionális tervezés során tipikus 443 MHz -es RX/TX áramköröknek (RT3/4 és RR3/4) tekintették, korlátozott hatótávolsággal, és amelyek speciális feldolgozást igényeltek az adatok visszakereséséhez (példa). Mindezen kihívások leküzdése érdekében megváltoztattuk egy HC-12 adó-vevőt, amely minden rx/tx áramkört beágyaz, és a tiszta soros adatokat közvetlenül a Dragonboardnak adja, elkerülve az előző opció kemény munkáját és kockázatait.

Dragonboard 410c szintváltó

A Linker Sprite Mezzanine-t az UART Level Shifterrel szállították, de a port megegyezik azzal, amelyet az operációs rendszer konzolkommunikációhoz használt (alacsony sebességű csatlakozó 11-TX és 13-RX), és konfliktusokat mutat a megvalósítás során, ezért szükség volt rá egy másik rendelkezésre álló UART-port (kis sebességű csatlakozócsapok 5-TX és 7-RX) használatához, amelyek nem érhetők el a Linker Sprite Mezzanine-n a szintváltóval, ezért ezt meg kellett szerezni. Egy adott chip megvásárlása előtt megpróbálták megvalósítani a tranzisztorral aktivált szintváltót, amely nem működik az UART használatához.

Hivatkozások

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