SaferWork 4.0 - إنترنت الأشياء الصناعي للسلامة: 3 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

وصف المشروع:

يهدف SaferWork 4.0 إلى توفير بيانات بيئية في الوقت الحقيقي للمناطق الصناعية. اللوائح المتاحة حاليًا مثل OHSAS 18001 (سلسلة تقييم الصحة والسلامة المهنية) أو البرازيلية NR-15 (الأنشطة غير الصحية) تأخذ في الاعتبار عمليات التفتيش الدورية لتصنيف المناطق واقتراح التخفيف. لا يتم تسجيل الظروف المتقطعة من خلال عمليات التفتيش الدورية هذه ويمكن أن تلحق الضرر بالعاملين بسبب نقص إجراءات التخفيف.

في مفهوم الأجهزة الموزعة والبوابة الرئيسية ، يتم توزيع المستشعرات في مصنع صناعي لقياس الظروف البيئية ويتم تقديم هذه البيانات في لوحة معلومات متاحة لأخصائيي السلامة والأطباء والإدارة العليا والموارد البشرية والعديد من الرؤى الرئيسية الداعمة لتقييم المخاطر وإجراءات التخفيف التي تهدف إلى تقليل أو منع الإصابات والحوادث.

مقاييس النموذج الأولي الحالي:

• درجة حرارة
• رطوبة
• الغازات (جودة الهواء ، القابلة للاشتعال ، القابلة للاحتراق والدخان)

ليتم تنفيذه:

ضوضاء

كيف تعمل

يرسل الجهاز حزمة JSON تحتوي على بيانات أجهزة الاستشعار إلى البوابة التي ستعالجها وترسلها إلى السحابة (dweet.io) وتوفرها أيضًا على لوحة القيادة (freeboard.io).

قائمة الأجزاء - الأجهزة

1. بوابة

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Debian Linux)
   2. HC-12 جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي (ورقة البيانات)
   3. ليفل شيفتر لتحويل دراغون بورد 1.8 فولت إلى 5 فولت (ورقة بيانات)

2. جهاز

   1. اردوينو اونو
   2. HC-12 جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي (ورقة البيانات)
   3. مستشعر درجة الحرارة والرطوبة DHT-11 (ورقة بيانات)
   4. MQ-2 - حساس للغازات القابلة للاشتعال والقابلة للاحتراق (الميثان والبيوتان وغاز البترول المسال والدخان) (ورقة البيانات)
   5. MQ-9 - حساس لأول أكسيد الكربون والغازات القابلة للاشتعال (ورقة البيانات)
   6. MQ-135 - لجودة الهواء (حساس للبنزين والكحول والدخان) (ورقة البيانات)

الخطوة 1: تنفيذ الجهاز

يمثل الجهاز سرير مجسات يقع في العديد من المناطق في موقع صناعي لاستشعار البيئة في الوقت الفعلي.

في هذا المشروع ، تم استخدام Arduino Uno Platform مع 3 مستشعرات غاز (MQ-2 و MQ-9 و MQ-135) ، ومستشعر درجة حرارة / رطوبة (DHT-11) وجهاز إرسال واستقبال RF (HC-12).

بينوت من Arduino إلى أجهزة الاستشعار:

التناظرية

• A1 إلى DHT11 دبوس تناظري
• A3 إلى MQ135 دبوس تناظري
• A4 إلى MQ9 دبوس تناظري
• A5 إلى MQ2 دبوس تناظري

رقمي

• D7 إلى دبوس مجموعة HC-12
• D10 إلى HC-12 TX pin (تم تكوينه كـ RX على Arduino)
• D11 إلى HC-12 RX pin (تم تكوينه كـ TX على Arduino)

تم تنفيذ التعليمات البرمجية

زيارة الموقع: GitHub Sourcecode

الخطوة 2: تنفيذ البوابة

كما ذكرت ويكيبيديا:

"توفر بوابة إنترنت الأشياء (IoT) وسيلة لسد الفجوة بين الأجهزة في الحقل (أرضية المصنع ، والمنزل ، وما إلى ذلك) ، والسحابة ، حيث يتم جمع البيانات وتخزينها ومعالجتها بواسطة تطبيقات المؤسسة ، ومعدات المستخدم"

لتنفيذ هذه الوظيفة ، نستخدم Qualcomm Dragonboard 410c. بالاقتران مع Dragonboard ، نستخدم مبدل مستوى ثنائي الاتجاه ، لتحويل جهد تشغيل Dragonboard من 1.8 فولت إلى جهد تشغيلي لجهاز الإرسال والاستقبال HC-12 RF يبلغ 5 فولت.

تم تكوين Dragonboard 410c أيضًا مع Debian / Linaro Linux.

Dragonboard 410c Pinout كبوابة:

• موصل منخفض السرعة 5 (TxD) -> المستوى شيفتر -> HC-12 RX Pin
• موصل منخفض السرعة 7 (RxD) <- المستوى شيفتر <- HC-12 TX Pin
• دبوس موصل منخفض السرعة 29 (GPIO) -> المستوى شيفتر -> HC-12 SET Pin

يمكن الحصول على الكود المطبق في Python لإعداد Gateway Service في مستودع مشروع GitHub:

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

من المهم الإشارة إلى أن هذا المشروع يستخدم dweet.io لإرسال معلومات الجهاز ويتم استهلاك هذه المعلومات على خدمة freeboard.io كما هو موضح في هذه الخطوة.

يعد إعداد dweet.io بسيطًا جدًا ويمكن فهمه من خلال كود المصدر المعلق عليه. يعد freeboard.io منشئًا بديهيًا للوحة المعلومات يتفاعل مباشرة مع dweet.io.

الخطوة الثالثة: الخاتمة

التحديات أثناء التطوير

تعريف جهاز الإرسال والاستقبال اللاسلكي

أثناء التصميم المفاهيمي ، تم اعتبار دوائر RX / TX 443 ميغاهرتز نموذجية (RT3 / 4 و RR3 / 4) ذات نطاق محدود والتي تتطلب معالجة محددة لاسترجاع البيانات (مثال). للتغلب على كل هذه التحديات ، تم تغييره لجهاز الإرسال والاستقبال HC-12 الذي يضم جميع الدوائر لـ rx / tx مما يوفر البيانات التسلسلية الواضحة مباشرة إلى Dragonboard لتجنب العمل الجاد ومخاطر الخيار السابق.

دراغون بورد 410c المستوى شيفتر

تم تزويد Linker Sprite Mezzanine مع Level Shifter لـ UART ولكن المنفذ هو نفسه الذي يستخدمه نظام التشغيل لاتصالات وحدة التحكم (موصل منخفض السرعة Pins 11-TX و 13-RX) يعرض تعارضًا أثناء التنفيذ ، لذلك كان مطلوبًا لاستخدام منفذ UART آخر متاح (دبابيس موصل منخفض السرعة 5-TX و 7-RX) غير متوفرة في Linker Sprite Mezzanine مع Level Shifter ، لذلك كان مطلوبًا الحصول على واحد. قبل شراء شريحة محددة لذلك ، تمت محاولة تنفيذ ناقل حركة مستوى تنشيط الترانزستور والذي لا يعمل مع استخدام UART.

مراجع

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