منصة المحمول بتقنيات إنترنت الأشياء: 14 خطوة

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

تصف الخطوات التالية كيفية تجميع نظام أساسي محمول بسيط وتضمين بعض تقنيات إنترنت الأشياء للتحكم في هذه المنصة عن بُعد. هذا المشروع جزء من مشروع Assist - IoT (المساعد المحلي بتقنيات إنترنت الأشياء) الذي تم تطويره لمسابقة Qualcomm / Embarcados 2018. لمزيد من المعلومات حول مشروع Assist IoT ، يرجى الرجوع هنا.

تمثل السيناريوهات أدناه بعض المواقف التي يمكن أن يستخدم فيها هذا المشروع في بيئة منزلية:

السيناريو الأول: شخص مسن يعيش بمفرده ولكنه يحتاج في النهاية إلى بعض الدعم لتناول الدواء أو يحتاج إلى المراقبة إذا لزم الأمر. يمكن لأي فرد من العائلة أو شخص مسؤول استخدام هذه المنصة المتنقلة للمراقبة المتكررة أو المتقطعة والتفاعل مع المسن ؛

السيناريو الثاني: حيوان أليف يجب تركه بمفرده لمدة يومين أو ثلاثة أيام لأن أصحابه قد سافروا. قد تراقب هذه المنصة المتنقلة الأعلاف والمياه وتساعد المالكين على التحدث إلى الحيوان حتى لا يشعر بالحزن الشديد ؛

السيناريو 3: يجوز للوالد الذي يحتاج إلى السفر استخدام هذه المنصة المتنقلة لمراقبة طفله الصغير أو طفله (الذي يعتني به فرد آخر من العائلة أو شخص مسؤول) وحتى للتفاعل مع الطفل الصغير.

السيناريو 4: يمكن للوالد الذي يحتاج إلى البقاء بعيدًا لبضع ساعات استخدام هذه المنصة المتنقلة لمراقبة ابنه أو ابنتها الذين يعانون من إعاقة جسدية أو عقلية. يجب رعاية هذا الابن أو الابنة من قبل فرد آخر من العائلة أو شخص مسؤول.

في جميع السيناريوهات المذكورة أعلاه ، قد يتم التحكم في هذه المنصة المتنقلة عن بُعد من خلال الانتقال إلى مكان المنزل الذي يوجد فيه الشخص أو الحيوان الأليف المراد مراقبته.

من خلال أجهزة الاستشعار الموجودة على متن الطائرة ، قد تقيس هذه المنصة المتنقلة المتغيرات المحيطة للمكان الذي يوجد فيه الشخص أو الحيوان الأليف الذي تتم مراقبته. مع توفر هذه المعلومات في تطبيق الويب ، قد يتم تشغيل الأجهزة أو تنظيمها أو تعطيلها عن بُعد لتلائم البيئة وفقًا لاحتياجات الشخص أو الحيوانات الأليفة الخاضعة للمراقبة.

الخطوة 1: اختيار المواد التي يمكن استخدامها لتجميع هيكل المنصة المتحركة

يمكن تجميع المنصة المتنقلة باستخدام المواد المعروضة في الصور أعلاه على النحو التالي:

• وحدة واحدة بعجلتين ومحركين للتيار المستمر متصلان في كل عجلة ؛
• دعامتان للعجلتين للتوجيه الحر ؛
• ثلاث عصي بلاستيكية ، براغي ، صواميل وغسالات.

الخطوة 2: تجميع هيكل المنصة المتحركة

يمكن تجميع هيكل المنصة المتحركة كما هو موضح في الصور أعلاه.

يمكن عمل بعض الثقوب في العصي البلاستيكية بآلة حفر.

تستخدم هذه الثقوب لتثبيت العصي البلاستيكية مع الوحدة بعجلتين وبدعمتي العجلتين باستخدام البراغي والصواميل والغسالات.

الخطوة 3: استخدام بعض قطع الغيار لإصلاح Raspberry PI (والأجهزة الأخرى) على منصة الهاتف المحمول لالتقاط الصور ونقلها

توضح الصور أعلاه بعض قطع الغيار المستخدمة لإصلاح Raspberry PI على منصة الهاتف المحمول.

قد يتم توصيل كاميرا الويب ومحول WiFi USB بـ Raspberry PI لالتقاط الصور ونقلها في هذا المشروع.

تقدم الخطوات الإضافية مزيدًا من المعلومات حول التقاط الصور ونقلها في هذا المشروع.

الخطوة 4: تجميع وحدة L293D للتحكم في محركات التيار المستمر وتثبيتها على منصة الهاتف المحمول

يمكن تجميع وحدة L293D (كما هو موضح في الصورة الأولى أعلاه) للتحكم في محركات التيار المستمر للوحدة بعجلتين.

قد تعتمد وحدة L293D هذه على هذا البرنامج التعليمي ، ولكن بدلاً من توصيلها بدبابيس Raspberry PI GPIO ، قد يتم توصيلها بلوحة تطوير إنترنت الأشياء أخرى مثل لوحة Sierra mangOH Red.

تقدم الخطوات الإضافية مزيدًا من المعلومات حول توصيل الوحدة L293D بلوحة mangOH Red.

توضح الصورة الثانية أعلاه كيف يمكن إصلاح وحدة L293D على منصة متنقلة والاتصال بمحركات التيار المستمر.

الخطوة 5: تثبيت وتوصيل لوحة MangOH Red Board على منصة الهاتف المحمول

توضح الصورة الأولى أعلاه كيف يمكن تثبيت اللوحة الحمراء mangOH على منصة الهاتف المحمول.

تُظهر الصورة الثانية كيفية توصيل بعض دبابيس GPIO من موصل CN307 (موصل Raspberry PI) للوحة mangOH Red بوحدة L293D.

تُستخدم دبابيس CF3 GPIO (المسامير 7 و 11 و 13 و 15) للتحكم في محركات التيار المستمر. لمزيد من المعلومات حول موصل CN307 للوحة الحمراء mangOH ، يرجى الرجوع هنا.

الخطوة 6: إصلاح دعم البطارية على منصة الهاتف المحمول

توضح الصورة أعلاه كيف يمكن إصلاح دعم البطارية على منصة الهاتف المحمول. يظهر أيضًا اتصال دعم البطارية بوحدة L293D.

يمكن استخدام دعم البطارية هذا لمصدر طاقة محرك التيار المستمر.

الخطوة 7: تنفيذ تطبيق ويب لدعم وظائف إنترنت الأشياء

تُظهر الصورة الأولى أعلاه مثالاً لتطبيق ويب ، يسمى تطبيق الويب AssistIoT في هذا المشروع ، والذي قد يتم تشغيله في Cloud لدعم وظائف إنترنت الأشياء.

يعرض هذا الرابط تطبيق الويب AssistIoT المستخدم في هذا المشروع ، الذي يعمل في Firebase ، بأربع وظائف:

• دفق الفيديو الذي تم التقاطه بواسطة كاميرا الويب على منصة الهاتف المحمول ؛
• التحكم عن بعد في حركات المنصة المتنقلة ؛
• قياس متغيرات البيئة من أجهزة استشعار على متن منصة متنقلة ؛
• التحكم عن بعد في الأجهزة المنزلية في المنزل.

الكود المصدري لمثال تطبيق الويب المستخدم في هذا المشروع متاح هنا.

قد يستخدم مثال تطبيق الويب هذا تقنيات مثل HTML5 و CSS3 و Javascript و AngularJS.

تُظهر الصورة الثانية أعلاه مخططًا للكتل تمثل كيفية دعم الوظائف الأربع في مشروع النظام الأساسي المحمول هذا.

الخطوة 8: تنفيذ دفق الفيديو الذي تم التقاطه بواسطة وظيفة كاميرا الويب

تُظهر الصورة أعلاه تطبيق ويب (يسمى webrtcsend في هذا المشروع) ، يعمل أيضًا في Firebase ، والذي يوفر دفق فيديو تم التقاطه بواسطة كاميرا ويب وينقل إلى تطبيق ويب آخر (تطبيق ويب AssistIoT في هذا المشروع).

في هذا المشروع ، يتم توصيل Raspberry PI على الإنترنت من خلال موصل WiFi USB. عندما يتصل متصفح الويب الذي يعمل في Raspberry PI بتطبيق الويب webrtcsend ويتم الضغط على زر الاتصال ، يتم الوصول إلى كاميرا الويب المتصلة بـ Raspberry PI ويتم نقل دفق الفيديو إلى تطبيق الويب AssistIoT.

اعتمد تنفيذ تطبيق الويب webrtcsend على هذا البرنامج التعليمي وكود المصدر الخاص به متاح هنا.

قد يستخدم مشروع النظام الأساسي للجوّال الإصدار 2 من Raspberry PI أو إصدار أحدث ، مع صورة Raspbian اعتبارًا من مارس / 2018 أو ما بعده.

استخدم هذا المشروع أيضًا ELOAM 299 UVC - كاميرا ويب USB وموصل Netgear WiFi USB.

الخطوة 9: تحضير السبورة الحمراء من MangOH

قد يستخدم مشروع المنصة المتنقلة اللوحة الحمراء mangOH لدعم الوظائف الثلاث الأخرى:

• التحكم عن بعد في حركات المنصة المتنقلة ؛
• قياس متغيرات البيئة من أجهزة استشعار على متن منصة متنقلة ؛
• التحكم عن بعد في الأجهزة المنزلية في المنزل.

نظرة عامة على الميزات الرئيسية للوحة الحمراء mangOH هنا. مزيد من التفاصيل حول هذا المنتدى موصوفة هنا.

لإعداد الأجهزة والبرامج الثابتة الخاصة بلوحة mangOH Red لاستخدامها في هذا المشروع ، يجب اتباع جميع الخطوات المتاحة في هذا البرنامج التعليمي.

الخطوة 10: اختبار اتصال MangOH Red Board M2M بموقع AirVantage

إحدى الميزات الرئيسية للوحة الحمراء mangOH هي دعم M2M عبر تقنية 3G.

بمجرد تكوين لوحة mangOH Red بشكل صحيح وتسجيل بطاقة SIM الخاصة بها في حساب موقع AirVantage (هنا) ، يُسمح بالاتصال بـ IoT Cloud.

لمزيد من المعلومات حول موقع AirVantage ، يمكنك الوصول إليه هنا.

توضح الصور أعلاه الاتصال بين لوحة mangOH Red وموقع AirVantage. في هذا الاختبار ، ترسل اللوحة الحمراء mangOH البيانات (مثل قياس المستشعرات الموجودة على متن الطائرة) إلى موقع AirVantage باستخدام مثال تطبيق redSensorToCloud.

الخطوة 11: استخدام AirVantage API للحصول على قياس متغيرات البيئة

توضح الصورة أعلاه بيانات متغيرات البيئة المقاسة المتوفرة في تطبيق الويب AssistIoT.

تم الحصول على هذه البيانات من خلال واجهة برمجة التطبيقات التي يوفرها موقع AirVantage. لمزيد من المعلومات حول واجهة برمجة التطبيقات هذه ، يمكنك الوصول إليها هنا.

تم استخدام مستشعرات mangOH Red الموجودة على متن الطائرة فقط في هذا المشروع. لذلك تم تكييف بيانات أجهزة الاستشعار لتظهر في تطبيق الويب AssistIoT:

• درجة الحرارة: يقيس مستشعر درجة الحرارة على متن المركب درجة حرارة المعالج. يتم طرح هذه القيمة بمقدار 15 لتمثيل درجة الحرارة العادية للغرفة ؛
• مستوى الضوء: يتم تحويل هذه القيمة إلى قيمة النسبة المئوية ؛
• الضغط: يتم تحويل هذه القيمة إلى قيمة مئوية وتمثل قيمة رطوبة الغرفة.

الخطوة 12: تكييف مثال تطبيق RedSensorToCloud لدعم وظيفة التحكم عن بعد لحركة المنصة

يمكن تكييف مثال تطبيق redSensorToCloud لدعم وظيفة التحكم عن بعد لحركة منصة الهاتف المحمول في هذا المشروع.

باستخدام الأمر "Set LED Interval" المتوفر في تطبيق redSensorToCloud ، كما هو موضح في الصورة الثانية أعلاه ، من الممكن إرسال قيم مختلفة إلى لوحة mangOH Red وتعيينها لتطبيقات مختلفة.

على سبيل المثال ، بالنسبة لوظيفة التحكم عن بعد ، تم تغيير وظيفة SetLedBlinkIntervalCmd (في ملف "/avPublisherComponent/avPublisher.c") في اتجاه حركة النظام الأساسي للجوال.

كما تم التعليق عليه في الخطوة 5 ، يتم استخدام دبابيس CF3 GPIO (المسامير 7 و 11 و 13 و 15) للتحكم في محركات التيار المستمر. لذلك يتم استخدام المنطق التالي:

التحكم في الاتجاه:

1 - الأمام: gpio22 و gpio35 في الوضع العالي

2 - للخلف: gpio23 و gpio24 في الوضع العالي

3 - يمين: gpio24 و gpio22 في الوضع العالي

4 - يسار: gpio23 و gpio35 في الوضع العالي

الكود المصدري المبني على مثال تطبيق redSensorToCloud والذي تم تكييفه لمشروع النظام الأساسي للجوال متاح هنا.

الخطوة 13: تكييف مثال تطبيق RedSensorToCloud لدعم وظائف التحكم عن بعد في الأجهزة المحلية

يمكن تكييف مثال تطبيق redSensorToCloud لدعم وظائف التحكم عن بعد للأجهزة المحلية لمشروع النظام الأساسي المحمول.

باستخدام فكرة الخطوة 12 ، يمكن استخدام أمر "Set LED Interval" المتوفر في تطبيق redSensorToCloud للتحكم في التطبيقات المختلفة في لوحة mangOH Red.

الخطوة 14: شرح الوظائف المنفذة

يوضح هذا الفيديو كيف يمكن أن يعمل مشروع Mobile Platform with IoT Technologies بعد اتباع جميع الخطوات السابقة.