SaferWork 4.0 - IoT industrial pentru siguranță: 3 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Descrierea proiectului:

SaferWork 4.0 intenționează să furnizeze date de mediu în timp real ale zonelor industriale. Regulamentul disponibil în prezent, cum ar fi OHSAS 18001 (Seria de evaluare a sănătății și siguranței la locul de muncă) sau brazilianul NR-15 (activități nesănătoase) ia în considerare inspecțiile periodice pentru a clasifica zonele și a propune atenuări. Condițiile intermitente nu sunt surprinse de aceste inspecții periodice și pot dăuna lucrătorilor din cauza lipsei acțiunilor de atenuare.

Într-un concept de dispozitive distribuite și o poartă principală, senzorii sunt distribuiți într-o instalație industrială pentru a măsura condițiile de mediu și aceste date sunt prezentate într-un tablou de bord disponibil specialiștilor în siguranță, medici, management al resurselor umane, resurse umane și multe altele, susținând informații cheie evaluări ale riscurilor și acțiuni de atenuare care vizează reducerea sau prevenirea rănilor și accidentelor.

Prototipul actual măsoară:

• Temperatura
• Umiditate
• Gazele (calitatea aerului, inflamabil, combustibil și fum)

A fi implementat:

Zgomot

Cum functioneaza

Dispozitivul trimite un pachet JSON care conține date de senzori către gateway, care îl va procesa și trimite în cloud (dweet.io) și îl va furniza și pe un tablou de bord (freeboard.io).

Lista pieselor - Hardware

1. Gateway

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. Transmițător wireless HC-12 (foaie de date)
   3. Level Shifter pentru a converti Dragonboard 1,8V în 5V (foaie de date)

2. Dispozitiv

   1. Arduino Uno
   2. Transmițător wireless HC-12 (foaie de date)
   3. Senzor de temperatură și umiditate DHT-11 (foaie de date)
   4. MQ-2 - Sensibil pentru gaze inflamabile și combustibile (metan, butan, GPL, fum) (Fișă tehnică)
   5. MQ-9 - Sensibil pentru monoxid de carbon, gaze inflamabile (Fișă tehnică)
   6. MQ-135 - Pentru calitatea aerului (sensibil la benzen, alcool, fum) (foaie de date)

Pasul 1: Implementarea dispozitivului

Dispozitivul reprezintă un pat de senzori care poate fi amplasat în multe zone dintr-un site industrial pentru detectarea mediului în timp real.

În acest proiect a fost utilizată platforma Arduino Uno cu 3 senzori de gaz (MQ-2, MQ-9 și MQ-135), 1 senzor de temperatură / umiditate (DHT-11) și un transceiver RF (HC-12).

Pinout-ul Arduino către senzori:

Analogic

• Pin analogic de la A1 la DHT11
• Pin analogic de la A3 la MQ135
• Pin analogic de la A4 la MQ9
• Pin analogic de la A5 la MQ2

Digital

• Pinul D7 la HC-12 SET
• Pin D10 la HC-12 TX (configurat ca RX pe Arduino)
• Pin DX la HC-12 RX (configurat ca TX pe Arduino)

Cod implementat

Vizitați: GitHub Sourcecode

Pasul 2: Implementarea gateway-ului

După cum afirmă Wikipedia:

„Un internet al obiectelor (IoT) Gateway oferă mijloacele pentru a acoperi decalajul dintre dispozitivele de pe teren (fabrică, casă etc.), Cloud, unde datele sunt colectate, stocate și manipulate de aplicațiile de întreprindere și echipamentul utilizatorului"

Pentru a implementa această funcționalitate, folosim Qualcomm Dragonboard 410c. Împreună cu Dragonboard, folosim un schimbător de nivel bidirecțional, pentru a converti tensiunea operațională Dragonboard de 1,8 V la HC-12 Transceiver RF Voltage operațional de 5V.

Dragonboard 410c a fost, de asemenea, configurat cu Debian / Linaro Linux.

Dragonboard 410c Pinout ca Gateway:

• Pinul conectorului de viteză redusă 5 (TxD) -> schimbător de nivel -> pinul HC-12 RX
• Pinul conectorului de viteză redusă 7 (RxD) <- Shifter de nivel <- Pinul HC-12 TX
• Pinul conectorului de viteză redusă 29 (GPIO) -> schimbător de nivel -> pinul SET HC-12

Codul implementat în Python pentru a configura serviciul Gateway poate fi obținut în depozitul GitHub al proiectului:

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

Este important de menționat că acest proiect folosește dweet.io pentru a trimite informații despre dispozitiv și că aceste informații sunt consumate în serviciul freeboard.io, așa cum este ilustrat în acest pas.

Configurarea dweet.io este foarte simplă și poate fi înțeleasă prin codul sursă comentat. Freeboard.io este un creator de tablouri de bord intuitiv care interacționează direct cu dweet.io.

Pasul 3: Concluzie

Provocări în timpul dezvoltării

Definirea transmițătorului wireless

În timpul proiectării conceptuale a fost considerat circuitele tipice RX / TX de 443 MHz (RT3 / 4 și RR3 / 4) cu o autonomie limitată și care au necesitat procesare specifică pentru recuperarea datelor (exemplu). Pentru a depăși toate aceste provocări, a fost schimbat pentru un transmițător HC-12 care încorporează toate circuitele pentru rx / tx, furnizând datele seriale clare direct la Dragonboard, evitând munca grea și riscurile opțiunii anterioare.

Dragonboard 410c Level Shifter

S-a furnizat Linker Sprite Mezzanine cu Level Shifter pentru UART, dar portul este același cu cel utilizat de sistemul de operare pentru comunicarea consolă (conectorii de viteză redusă Pinii 11-TX și 13-RX) care prezintă conflicte în timpul implementării, deci a fost necesar pentru a utiliza un alt port UART disponibil (pinii conectorului de viteză redusă 5-TX și 7-RX) care nu sunt disponibili pe Linker Sprite Mezzanine cu Level Shifter, deci a fost necesar să obțineți unul. Înainte de a cumpăra un cip specific pentru aceasta, s-a încercat implementarea unui schimbător de nivel activat cu tranzistor, care nu funcționa pentru utilizarea UART.

Referințe

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