SaferWork 4.0 - IoT Industri untuk Keselamatan: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Huraian Projek:

SaferWork 4.0 bermaksud memberikan data persekitaran masa nyata kawasan perindustrian. Peraturan yang ada sekarang seperti OHSAS 18001 (Siri Penilaian Kesihatan dan Keselamatan Pekerjaan) atau Brazil NR-15 (Kegiatan tidak sihat) mempertimbangkan pemeriksaan berkala untuk mengklasifikasikan kawasan dan mencadangkan pengurangan. Keadaan berselang tidak dapat ditangkap oleh pemeriksaan berkala ini dan boleh membahayakan pekerja kerana kurangnya tindakan mitigasi.

Dalam konsep peranti diedarkan dan pintu masuk utama, sensor diedarkan di kilang industri untuk mengukur keadaan persekitaran dan data ini disajikan dalam papan pemuka yang tersedia untuk Pakar Keselamatan, Doktor, Pengurusan Atas, Sumber Manusia dan banyak lagi, yang menyokong pandangan utama yang menerajui kepada penilaian risiko dan tindakan mitigasi yang bertujuan untuk mengurangkan atau mencegah kecederaan dan kemalangan.

Prototaip semasa mengukur:

• Suhu
• Kelembapan
• Gas (Kualiti Udara, Mudah Terbakar, Mudah Terbakar dan Asap)

Untuk dilaksanakan:

Bising

Bagaimana ia berfungsi

Peranti menghantar paket JSON yang berisi data sensor ke gateway yang akan memproses dan mengirimkannya ke cloud (dweet.io) dan juga menyediakannya di papan pemuka (freeboard.io).

Senarai Bahagian - Perkakasan

1. Pintu Gerbang

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. Pemancar Tanpa Wayar HC-12 (Lembaran Data)
   3. Level Shifter untuk menukar Dragonboard 1.8V ke 5V (Lembaran Data)

2. Peranti

   1. Arduino Uno
   2. Pemancar Tanpa Wayar HC-12 (Lembaran Data)
   3. Sensor Suhu dan Kelembapan DHT-11 (Lembaran Data)
   4. MQ-2 - Sensitif untuk gas yang mudah terbakar dan mudah terbakar (Metana, Butana, LPG, asap) (Lembaran Data)
   5. MQ-9 - Sensitif untuk Karbon Monoksida, gas mudah terbakar (Lembaran Data)
   6. MQ-135 - Untuk Kualiti Udara (sensitif untuk Benzena, Alkohol, asap) (Lembaran Data)

Langkah 1: Pelaksanaan Peranti

Peranti ini mewakili tempat tidur sensor yang dapat ditempatkan di banyak kawasan di kawasan perindustrian untuk pengesanan persekitaran masa nyata.

Dalam projek ini digunakan Arduino Uno Platform dengan 3 sensor gas (MQ-2, MQ-9 dan MQ-135), 1 sensor suhu / kelembapan (DHT-11) dan pemancar RF (HC-12).

Pinout Arduino ke Sensor:

Analog

• Pin analog A1 hingga DHT11
• Pin analog A3 hingga MQ135
• Pin analog A4 hingga MQ9
• Pin analog A5 hingga MQ2

Digital

• Pin D7 hingga HC-12 SET
• Pin D10 hingga HC-12 TX (dikonfigurasi sebagai RX pada Arduino)
• Pin D11 hingga HC-12 RX (dikonfigurasi sebagai TX pada Arduino)

Kod Dilaksanakan

Lawati: Kod Sumber GitHub

Langkah 2: Pelaksanaan Gateway

Seperti yang dinyatakan oleh Wikipedia:

"Gerbang Internet Perkara (IoT) menyediakan cara untuk merapatkan jurang antara perangkat di lapangan (lantai kilang, rumah, dll.), Cloud, tempat data dikumpulkan, disimpan dan dimanipulasi oleh aplikasi perusahaan, dan peralatan pengguna"

Untuk melaksanakan fungsi ini, kami menggunakan Qualcomm Dragonboard 410c. Bersama dengan Dragonboard kami menggunakan shifter level dua arah, untuk menukar voltan operasi Dragonboard 1.8V ke HC-12 RF Transceiver Voltage Operasi 5V.

Dragonboard 410c juga dikonfigurasi dengan Debian / Linaro Linux.

Dragonboard 410c Pinout sebagai Gateway:

• Pin Penyambung Berkelajuan Rendah 5 (TxD) -> Pengubah Tahap -> Pin HC-12 RX
• Pin Penyambung Berkelajuan Rendah 7 (RxD) <- Pengubah Tahap <- Pin HC-12 TX
• Pin Penyambung Berkelajuan Rendah 29 (GPIO) -> Pengubah Tahap -> Pin HC-12 SET

Kod yang dilaksanakan di Python untuk menyiapkan Perkhidmatan Gateway boleh didapati di repositori projek GitHub:

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

Penting untuk dinyatakan bahawa projek ini menggunakan dweet.io untuk menghantar maklumat peranti dan maklumat ini digunakan di perkhidmatan freeboard.io seperti yang digambarkan dalam langkah ini.

Penyediaan dweet.io sangat mudah dan dapat difahami dengan kod sumber yang dikomentari. Freeboard.io adalah pencipta papan pemuka intuitif yang berinteraksi secara langsung dengan dweet.io.

Langkah 3: Kesimpulannya

Cabaran Semasa Pembangunan

Definisi Pemancar Tanpa Wayar

Semasa reka bentuk konseptual, ini dianggap litar RX / TX 443 MHz khas (RT3 / 4 dan RR3 / 4) dengan jarak terhad dan yang memerlukan pemprosesan khusus untuk pengambilan data (contoh). Untuk mengatasi semua cabaran ini, ia diubah untuk Transceiver HC-12 yang menyematkan semua litar untuk rx / tx memberikan data bersiri yang jelas terus ke Dragonboard mengelakkan usaha keras dan risiko pilihan sebelumnya.

Dragonboard 410c Level Shifter

Ia diberikan Linker Sprite Mezzanine dengan Level Shifter untuk UART tetapi Portnya sama dengan yang digunakan oleh OS untuk komunikasi konsol (Pin penyambung berkelajuan rendah 11-TX dan 13-RX) yang menunjukkan konflik semasa pelaksanaan, jadi ia diperlukan untuk menggunakan port UART lain yang tersedia (Pin Penyambung Berkelajuan Rendah 5-TX dan 7-RX) yang tidak tersedia di Linker Sprite Mezzanine dengan Level Shifter, jadi diperlukan untuk mendapatkannya. Sebelum membeli cip khusus untuk itu, ia telah cuba menerapkan transistor level diaktifkan yang tidak berfungsi untuk penggunaan UART.

Rujukan

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