SaferWork 4.0 - IoT อุตสาหกรรมเพื่อความปลอดภัย: 3 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

รายละเอียดโครงการ:

SaferWork 4.0 ตั้งใจที่จะให้ข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อมแบบเรียลไทม์ของพื้นที่อุตสาหกรรม กฎระเบียบที่มีอยู่ในปัจจุบัน เช่น OHSAS 18001 (ชุดการประเมินอาชีวอนามัยและความปลอดภัย) หรือ NR-15 ของบราซิล (กิจกรรมที่ไม่ดีต่อสุขภาพ) พิจารณาการตรวจสอบเป็นระยะเพื่อจำแนกพื้นที่และเสนอมาตรการบรรเทาผลกระทบ การตรวจสอบตามระยะเวลาเหล่านี้ไม่ได้ครอบคลุมถึงเงื่อนไขที่ไม่ต่อเนื่องและอาจเป็นอันตรายต่อคนงานเนื่องจากขาดการดำเนินการบรรเทาผลกระทบ

ในแนวคิดของอุปกรณ์แบบกระจายและเกตเวย์หลัก เซ็นเซอร์จะถูกแจกจ่ายในโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อวัดสภาพแวดล้อม และข้อมูลเหล่านี้จะถูกนำเสนอในแดชบอร์ดที่มีให้สำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านความปลอดภัย แพทย์ ผู้บริหารระดับสูง ทรัพยากรบุคคล และอื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งสนับสนุนข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญชั้นนำ เพื่อประเมินความเสี่ยงและการดำเนินการบรรเทาผลกระทบที่มีเป้าหมายเพื่อลดหรือป้องกันการบาดเจ็บและอุบัติเหตุ

มาตรการต้นแบบในปัจจุบัน:

• อุณหภูมิ
• ความชื้น
• ก๊าซ (คุณภาพอากาศ ไวไฟ ติดไฟได้ และควัน)

ที่จะดำเนินการ:

เสียงรบกวน

มันทำงานอย่างไร

อุปกรณ์ส่งแพ็คเกจ JSON ที่มีข้อมูลเซ็นเซอร์ไปยังเกตเวย์ที่จะประมวลผลและส่งไปยังคลาวด์ (dweet.io) และจัดเตรียมไว้บนแดชบอร์ด (freeboard.io)

รายการอะไหล่ - ฮาร์ดแวร์

1. ประตู

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. เครื่องรับส่งสัญญาณไร้สาย HC-12 (เอกสารข้อมูล)
   3. Level Shifter เพื่อแปลง Dragonboard 1.8V เป็น 5V (เอกสารข้อมูล)

2. อุปกรณ์

   1. Arduino Uno
   2. เครื่องรับส่งสัญญาณไร้สาย HC-12 (เอกสารข้อมูล)
   3. DHT-11 เซ็นเซอร์อุณหภูมิและความชื้น (เอกสารข้อมูล)
   4. MQ-2 - ไวต่อก๊าซไวไฟและก๊าซที่ติดไฟได้ (มีเทน บิวเทน แอลพีจี ควัน) (เอกสารข้อมูล)
   5. MQ-9 - ไวต่อคาร์บอนมอนอกไซด์, ก๊าซไวไฟ (เอกสารข้อมูล)
   6. MQ-135 - สำหรับคุณภาพอากาศ (ไวต่อน้ำมันเบนซิน แอลกอฮอล์ ควัน) (เอกสารข้อมูล)

ขั้นตอนที่ 1: การติดตั้งอุปกรณ์

อุปกรณ์นี้เป็นตัวแทนของเตียงเซ็นเซอร์ที่จะติดตั้งในหลายพื้นที่ในไซต์อุตสาหกรรมสำหรับการตรวจจับสภาพแวดล้อมแบบเรียลไทม์

ในโครงการนี้ใช้แพลตฟอร์ม Arduino Uno พร้อมเซ็นเซอร์ก๊าซ 3 ตัว (MQ-2, MQ-9 และ MQ-135), เซ็นเซอร์อุณหภูมิ/ความชื้น 1 ตัว (DHT-11) และตัวรับส่งสัญญาณ RF (HC-12)

Arduino กับเซนเซอร์ Pinout:

อนาล็อก

• พินอะนาล็อก A1 ถึง DHT11
• พินอะนาล็อกขนาด A3 ถึง MQ135
• เข็มอนาล็อกขนาด A4 ถึง MQ9
• พินอะนาล็อก A5 ถึง MQ2

ดิจิทัล

• D7 ถึง HC-12 SET พิน
• พิน D10 ถึง HC-12 TX (กำหนดค่าเป็น RX บน Arduino)
• พิน D11 ถึง HC-12 RX (กำหนดค่าเป็น TX บน Arduino)

รหัสดำเนินการ

เยี่ยมชม: GitHub Sourcecode

ขั้นตอนที่ 2: การติดตั้งเกตเวย์

ตามที่ระบุไว้โดย Wikipedia:

"เกตเวย์ Internet of Things (IoT) ให้วิธีการเชื่อมช่องว่างระหว่างอุปกรณ์ในพื้นที่ (พื้นโรงงาน บ้าน ฯลฯ) คลาวด์ที่รวบรวม จัดเก็บ และจัดการข้อมูลโดยแอปพลิเคชันองค์กรและอุปกรณ์ของผู้ใช้"

ในการใช้ฟังก์ชันนี้ เราใช้ Qualcomm Dragonboard 410c เมื่อใช้ร่วมกับ Dragonboard เราใช้ตัวเปลี่ยนระดับแบบสองทิศทาง เพื่อแปลงแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของ Dragonboard 1.8V เป็น HC-12 RF Transceiver แรงดันใช้งาน 5V

Dragonboard 410c ยังได้รับการกำหนดค่าด้วย Debian/Linaro Linux

Dragonboard 410c Pinout เป็นเกตเวย์:

• ขั้วต่อความเร็วต่ำ Pin 5 (TxD) -> ตัวเปลี่ยนระดับ -> HC-12 RX Pin
• ขาขั้วต่อความเร็วต่ำ 7 (RxD) <- ตัวเปลี่ยนระดับ <- HC-12 TX Pin
• ขาเชื่อมต่อความเร็วต่ำ 29 (GPIO) -> ตัวเลื่อนระดับ -> HC-12 SET Pin

รหัสที่ใช้ใน Python เพื่อตั้งค่าบริการเกตเวย์สามารถรับได้ในที่เก็บโครงการ GitHub:

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

สิ่งสำคัญคือต้องระบุว่าโปรเจ็กต์นี้ใช้ dweet.io เพื่อส่งข้อมูลอุปกรณ์และข้อมูลนี้ถูกใช้บนบริการ freeboard.io ตามที่แสดงในขั้นตอนนี้

การตั้งค่า dweet.io นั้นง่ายมากและสามารถเข้าใจได้โดยซอร์สโค้ดที่มีความคิดเห็น freeboard.io เป็นผู้สร้างแดชบอร์ดที่ใช้งานง่ายซึ่งโต้ตอบโดยตรงกับ dweet.io

ขั้นตอนที่ 3: บทสรุป

ความท้าทายระหว่างการพัฒนา

คำจำกัดความของตัวรับส่งสัญญาณไร้สาย

ในระหว่างการออกแบบแนวความคิด ถือว่าเป็นวงจร 443 MHz RX/TX ทั่วไป (RT3/4 และ RR3/4) ที่มีช่วงจำกัด และต้องมีการประมวลผลเฉพาะสำหรับการดึงข้อมูล (ตัวอย่าง) เพื่อเอาชนะความท้าทายทั้งหมดเหล่านี้ จึงมีการเปลี่ยนแปลงสำหรับ HC-12 Transceiver ที่ฝังวงจรทั้งหมดสำหรับ rx/tx โดยให้ข้อมูลอนุกรมที่ชัดเจนโดยตรงไปยัง Dragonboard เพื่อหลีกเลี่ยงการทำงานหนักและความเสี่ยงของตัวเลือกก่อนหน้า

ตัวเปลี่ยนระดับ Dragonboard 410c

มีการจัดเตรียม Linker Sprite Mezzanine พร้อม Level Shifter สำหรับ UART แต่ Port เหมือนกับที่ใช้โดย OS สำหรับการสื่อสารคอนโซล (Low Speed Connector Pins 11-TX และ 13-RX) ที่แสดงข้อขัดแย้งระหว่างการใช้งาน ดังนั้นจึงจำเป็น เพื่อใช้พอร์ต UART อื่นที่มีอยู่ (หมุดตัวเชื่อมต่อความเร็วต่ำ 5-TX และ 7-RX) ซึ่งไม่มีใน Linker Sprite Mezzanine ที่มี Level Shifter ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมี ก่อนที่จะซื้อชิปตัวใดตัวหนึ่งสำหรับสิ่งนั้น ได้พยายามใช้ตัวเปลี่ยนระดับที่เปิดใช้งานทรานซิสเตอร์ซึ่งใช้งานไม่ได้กับการใช้งาน UART

อ้างอิง

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