SaferWork 4.0 - Industrijski internet stvari za varnost: 3 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Opis projekta:

SaferWork 4.0 namerava v realnem času zagotoviti okoljske podatke industrijskih območij. Trenutno veljavna uredba, kot je OHSAS 18001 (Serija ocen zdravja in varnosti pri delu) ali brazilski NR-15 (Nezdrave dejavnosti), obravnava periodične inšpekcijske preglede za razvrščanje območij in predlaga ublažitev. Ti periodični pregledi ne zajemajo občasnih razmer in lahko delavcem škodijo zaradi pomanjkanja omilitvenih ukrepov.

V konceptu porazdeljenih naprav in glavnega prehoda so senzorji razdeljeni v industrijski obrat za merjenje okoljskih razmer, ti podatki pa so predstavljeni na nadzorni plošči, ki je na voljo strokovnjakom za varnost, zdravnikom, up managementu, človeškim virom in številnim drugim, kar podpira ključne vpoglede za oceno tveganja in ukrepe za ublažitev, katerih cilj je zmanjšati ali preprečiti poškodbe in nesreče.

Trenutni prototipni ukrepi:

• Temperatura
• Vlažnost
• Plini (kakovost zraka, vnetljivo, gorljivo in dim)

Izvesti ga je treba:

Hrup

Kako deluje

Naprava pošlje paket JSON, ki vsebuje podatke senzorjev, do prehoda, ki jih bo obdelal in poslal v oblak (dweet.io) ter jih posredoval tudi na nadzorni plošči (freeboard.io).

Seznam delov - strojna oprema

1. Prehod

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. Brezžični oddajnik HC-12 (podatkovni list)
   3. Level Shifter za pretvorbo Dragonboard 1.8V v 5V (podatkovni list)
2. Naprava
   1. Arduino Uno
   2. Brezžični oddajnik HC-12 (podatkovni list)
   3. Senzor temperature in vlažnosti DHT-11 (podatkovni list)
   4. MQ -2 - Občutljivo za vnetljive in gorljive pline (metan, butan, LPG, dim) (podatkovni list)
   5. MQ -9 - občutljivo na ogljikov monoksid, vnetljive pline (podatkovni list)
   6. MQ -135 - Za kakovost zraka (občutljivo na benzen, alkohol, dim) (podatkovni list)

1. korak: Izvajanje naprave

Naprava predstavlja senzorsko posteljo, ki se nahaja na številnih območjih v industrijskem okolju za zaznavanje okolja v realnem času.

V tem projektu je bila uporabljena platforma Arduino Uno s tremi senzorji plina (MQ-2, MQ-9 in MQ-135), 1 senzorjem temperature/vlažnosti (DHT-11) in RF oddajnikom (HC-12).

Izhod Arduino na senzorje:

Analogno

• A1 do DHT11 analogni pin
• Analogni pin A3 do MQ135
• Analogni pin A4 do MQ9
• Analogni pin A5 do MQ2

Digitalno

• Pin D7 do HC-12 SET
• D10 do HC-12 TX pin (konfiguriran kot RX na Arduinu)
• D11 do HC-12 RX pin (konfiguriran kot TX na Arduinu)

Koda je izvedena

Obiščite: GitHub Sourcecode

2. korak: Izvajanje prehoda

Kot navaja Wikipedia:

"Prehod interneta stvari (IoT) ponuja sredstva za premostitev vrzeli med napravami na terenu (tovarniška tla, dom itd.), Oblakom, kjer podatke zbirajo, shranjujejo in z njimi upravljajo poslovne aplikacije, in uporabniško opremo"

Za izvajanje te funkcionalnosti uporabljamo Qualcomm Dragonboard 410c. V povezavi z Dragonboardom uporabljamo dvosmerni nivojski menjalnik za pretvorbo delovne napetosti Dragonboard 1.8V v delovno napetost RF-oddajnika HC-12 5V.

Dragonboard 410c je bil konfiguriran tudi z Debian/Linaro Linux.

Dragonboard 410c Pinout kot prehod:

• Nizkohitrostni priključni zatič 5 (TxD) -> Preklopnik nivoja -> HC -12 RX Pin
• Nizko hitrostni priključek Pin 7 (RxD) <- Nivo Shifter <- HC-12 TX Pin
• Nizek priključni konektor 29 (GPIO) -> Preklopnik nivoja -> HC -12 SET Pin

Kodo, uvedeno v Pythonu za nastavitev Gateway Service, je mogoče dobiti v skladišču projekta GitHub:

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

Pomembno je omeniti, da ta projekt uporablja dweet.io za pošiljanje podatkov o napravi in se ti podatki porabijo v storitvi freeboard.io, kot je prikazano v tem koraku.

Nastavitev dweet.io je zelo preprosta in jo je mogoče razumeti s komentirano izvorno kodo. Freeboard.io je intuitiven ustvarjalec nadzorne plošče, ki neposredno komunicira z dweet.io.

3. korak: Zaključek

Izzivi med razvojem

Definicija brezžičnega oddajnika

Med idejno zasnovo je veljalo za tipično vezje RX/TX 443 MHz (RT3/4 in RR3/4) z omejenim obsegom in ki je zahtevalo posebno obdelavo za pridobivanje podatkov (primer). Za premagovanje vseh teh izzivov je bil spremenjen oddajnik HC-12, ki vključuje vsa vezja za rx/tx, ki zagotavlja jasne serijske podatke neposredno v Dragonboard, da bi se izognili trdemu delu in tveganjem prejšnje možnosti.

Dragonboard 410c Level Shifter

Linker Sprite Mezzanine je imel na voljo nivojski menjalnik za UART, vendar so vrata enaka tistemu, ki ga uporablja OS za komunikacijo s konzolo (priključki za nizko hitrost Pina 11-TX in 13-RX), ki predstavlja konflikt med izvajanjem, zato je bilo potrebno za uporabo drugih razpoložljivih vrat UART (priključki za nizko hitrost 5-TX in 7-RX), ki niso na voljo v mezaninu Linker Sprite s prestavnikom nivoja, zato ga je bilo treba pridobiti. Pred nakupom določenega čipa za to so poskušali uvesti tranzistorsko krmiljenje nivoja, ki ne deluje za uporabo UART.

Reference

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