SaferWork 4.0 - IoT Industri untuk Keselamatan: 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Deskripsi Proyek:

SaferWork 4.0 bermaksud untuk menyediakan data lingkungan real-time dari kawasan industri. Peraturan yang tersedia saat ini seperti OHSAS 18001 (Seri Penilaian Kesehatan dan Keselamatan Kerja) atau NR-15 Brasil (Aktivitas tidak sehat) mempertimbangkan inspeksi berkala untuk mengklasifikasikan area dan mengusulkan mitigasi. Kondisi intermiten tidak ditangkap oleh inspeksi berkala ini dan dapat membahayakan pekerja karena kurangnya tindakan mitigasi.

Dalam konsep perangkat terdistribusi dan gerbang utama, sensor didistribusikan di pabrik industri untuk mengukur kondisi lingkungan dan data ini disajikan di dasbor yang tersedia untuk Spesialis Keselamatan, Dokter, Manajemen Atas, Sumber Daya Manusia, dan banyak lainnya, yang mendukung wawasan utama terkemuka untuk penilaian risiko dan tindakan mitigasi yang bertujuan untuk mengurangi atau mencegah cedera dan kecelakaan.

Prototipe saat ini mengukur:

• Suhu
• Kelembaban
• Gas (Kualitas Udara, Mudah Terbakar, Mudah Terbakar dan Asap)

Untuk diimplementasikan:

Kebisingan

Bagaimana itu bekerja

Perangkat mengirimkan paket JSON yang berisi data sensor ke gateway yang akan memproses dan mengirimkannya ke cloud (dweet.io) dan juga menyediakannya di dashboard (freeboard.io).

Daftar Suku Cadang - Perangkat Keras

1. gerbang

   1. Qualcomm Dragonboard 410c (Linux Debian)
   2. Transceiver Nirkabel HC-12 (Lembar Data)
   3. Level Shifter untuk mengonversi Dragonboard 1.8V ke 5V (Lembar Data)

2. Perangkat

   1. Arduino Uno
   2. Transceiver Nirkabel HC-12 (Lembar Data)
   3. Sensor Suhu dan Kelembaban DHT-11 (Lembar Data)
   4. MQ-2 - Sensitif terhadap gas yang mudah terbakar dan mudah terbakar (Metana, Butana, LPG, asap) (Lembar Data)
   5. MQ-9 - Sensitif terhadap Karbon Monoksida, gas yang mudah terbakar (Lembar Data)
   6. MQ-135 - Untuk Kualitas Udara (sensitif terhadap Benzena, Alkohol, asap) (Lembar Data)

Langkah 1: Implementasi Perangkat

Perangkat mewakili tempat tidur sensor untuk ditempatkan di banyak area di lokasi industri untuk penginderaan lingkungan waktu nyata.

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

Pinout Arduino ke Sensor:

Analog

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

Digital

• D7 ke HC-12 SET pin
• D10 ke HC-12 TX pin (dikonfigurasi sebagai RX di Arduino)
• D11 ke HC-12 RX pin (dikonfigurasi sebagai TX di Arduino)

Kode Diimplementasikan

Kunjungi: Kode Sumber GitHub

Langkah 2: Implementasi Gerbang

Seperti yang dinyatakan oleh Wikipedia:

"Internet of Things (IoT) Gateway menyediakan sarana untuk menjembatani kesenjangan antara perangkat di lapangan (lantai pabrik, rumah, dll.), Cloud, tempat data dikumpulkan, disimpan, dan dimanipulasi oleh aplikasi perusahaan, dan peralatan pengguna"

Untuk mengimplementasikan fungsi ini kami menggunakan Qualcomm Dragonboard 410c. Dalam hubungannya dengan Dragonboard, kami menggunakan pemindah level dua arah, untuk mengubah tegangan operasional Dragonboard 1,8V menjadi Tegangan Operasional Transceiver HC-12 RF 5V.

Dragonboard 410c juga dikonfigurasi dengan Debian/Linaro Linux.

Dragonboard 410c Pinout sebagai Gerbang:

• Pin Konektor Kecepatan Rendah 5 (TxD) -> Penggeser Level -> Pin RX-12 HC-12
• Pin Konektor Kecepatan Rendah 7 (RxD) <- Penggeser Level <- Pin HC-12 TX
• Pin Konektor Kecepatan Rendah 29 (GPIO) -> Penggeser Level -> Pin SET HC-12

Kode yang diimplementasikan dalam Python untuk menyiapkan Layanan Gateway dapat diperoleh di repositori GitHub proyek:

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

Penting untuk disebutkan bahwa proyek ini menggunakan dweet.io untuk mengirim info perangkat dan info ini digunakan di layanan freeboard.io seperti yang diilustrasikan dalam langkah ini.

Pengaturan dweet.io sangat sederhana dan dapat dipahami dengan kode sumber yang dikomentari. Freeboard.io adalah pembuat dasbor intuitif yang berinteraksi langsung dengan dweet.io.

Langkah 3: Kesimpulan

Tantangan Selama Pengembangan

Definisi Pemancar Nirkabel

Selama desain konseptual, sirkuit RX/TX 443 MHz dianggap tipikal (RT3/4 dan RR3/4) dengan jangkauan terbatas dan yang memerlukan pemrosesan khusus untuk pengambilan data (contoh). Untuk mengatasi semua tantangan ini telah diubah untuk Transceiver HC-12 yang menyematkan semua sirkuit untuk rx/tx yang menyediakan data serial yang jelas langsung ke Dragonboard untuk menghindari kerja keras dan risiko dari opsi sebelumnya.

Pemindah Level Dragonboard 410c

Itu disediakan Linker Sprite Mezzanine dengan Level Shifter untuk UART tetapi Portnya sama dengan yang digunakan oleh OS untuk komunikasi konsol (Konektor Kecepatan Rendah Pin 11-TX dan 13-RX) menghadirkan konflik selama implementasi, jadi itu diperlukan untuk menggunakan port UART lain yang tersedia (Low Speed Connector Pins 5-TX dan 7-RX) yang tidak tersedia di Linker Sprite Mezzanine dengan Level Shifter, sehingga diperlukan untuk mendapatkannya. Sebelum membeli chip khusus untuk itu, dicoba untuk menerapkan pengalih level yang diaktifkan transistor yang tidak berfungsi untuk penggunaan UART.

Referensi

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