SaferWork 4.0 - सुरक्षा के लिए औद्योगिक IoT: 3 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

परियोजना विवरण:

SaferWork 4.0 औद्योगिक क्षेत्रों का वास्तविक समय का पर्यावरणीय डेटा प्रदान करने का इरादा रखता है। वर्तमान में उपलब्ध विनियमन जैसे ओएचएसएएस 18001 (व्यावसायिक स्वास्थ्य और सुरक्षा आकलन श्रृंखला) या ब्राजीलियाई एनआर-15 (अस्वास्थ्यकर गतिविधियां) क्षेत्रों को वर्गीकृत करने और शमन का प्रस्ताव करने के लिए समय-समय पर निरीक्षण पर विचार करता है। इन आवधिक निरीक्षणों द्वारा रुक-रुक कर होने वाली स्थितियों पर कब्जा नहीं किया जाता है और शमन कार्यों की कमी के कारण श्रमिकों को नुकसान पहुंचा सकता है।

वितरित उपकरणों और एक मुख्य प्रवेश द्वार की अवधारणा में, पर्यावरणीय परिस्थितियों को मापने के लिए एक औद्योगिक संयंत्र में सेंसर वितरित किए जाते हैं और ये डेटा सुरक्षा विशेषज्ञों, चिकित्सकों, अप प्रबंधन, मानव संसाधन और कई अन्य लोगों के लिए उपलब्ध डैशबोर्ड में प्रस्तुत किए जाते हैं, जो प्रमुख अंतर्दृष्टि का समर्थन करते हैं। चोटों और दुर्घटनाओं को कम करने या रोकने के उद्देश्य से जोखिम मूल्यांकन और शमन कार्यों के लिए।

वर्तमान प्रोटोटाइप उपाय:

• तापमान
• नमी
• गैसें (वायु गुणवत्ता, ज्वलनशील, दहनशील और धुआं)

कार्यान्वित किया जाने वाला:

शोर

यह काम किस प्रकार करता है

डिवाइस गेटवे पर सेंसर डेटा युक्त एक JSON पैकेज भेजता है जो इसे संसाधित करेगा और इसे क्लाउड (dweet.io) पर भेजेगा और इसे एक डैशबोर्ड (freeboard.io) पर भी प्रदान करेगा।

भागों की सूची - हार्डवेयर

1. द्वार

   1. क्वालकॉम ड्रैगनबोर्ड 410c (डेबियन लिनक्स)
   2. HC-12 वायरलेस ट्रांसीवर (डेटाशीट)
   3. ड्रैगनबोर्ड 1.8V से 5V (डेटाशीट) में कनवर्ट करने के लिए लेवल शिफ्टर

2. युक्ति

   1. Arduino Uno
   2. HC-12 वायरलेस ट्रांसीवर (डेटाशीट)
   3. DHT-11 तापमान और आर्द्रता सेंसर (डेटाशीट)
   4. MQ-2 - ज्वलनशील और दहनशील गैसों (मीथेन, ब्यूटेन, एलपीजी, धुआं) के लिए संवेदनशील (डेटाशीट)
   5. MQ-9 - कार्बन मोनोऑक्साइड, ज्वलनशील गैसों के लिए संवेदनशील (डेटाशीट)
   6. MQ-135 - वायु गुणवत्ता के लिए (बेंजीन, अल्कोहल, धुएं के लिए संवेदनशील) (डेटाशीट)

चरण 1: डिवाइस कार्यान्वयन

डिवाइस वास्तविक समय पर्यावरण संवेदन के लिए एक औद्योगिक साइट में कई क्षेत्रों में स्थित सेंसर बेड का प्रतिनिधित्व करता है।

इस परियोजना में 3 गैस सेंसर (MQ-2, MQ-9 और MQ-135), 1 तापमान/आर्द्रता सेंसर (DHT-11) और एक RF ट्रांसीवर (HC-12) के साथ Arduino Uno Platform का उपयोग किया गया था।

सेंसर पिनआउट के लिए Arduino:

अनुरूप

• A1 से DHT11 एनालॉग पिन
• A3 से MQ135 एनालॉग पिन
• A4 से MQ9 एनालॉग पिन
• A5 से MQ2 एनालॉग पिन

डिजिटल

• D7 से HC-12 SET पिन
• D10 से HC-12 TX पिन (Arduino पर RX के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया)
• D11 से HC-12 RX पिन (Arduino पर TX के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया)

कोड लागू किया गया

पर जाएँ: GitHub Sourcecode

चरण 2: गेटवे कार्यान्वयन

जैसा कि विकिपीडिया द्वारा कहा गया है:

"इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) गेटवे क्षेत्र (कारखाने के फर्श, घर, आदि), क्लाउड में उपकरणों के बीच की खाई को पाटने का साधन प्रदान करता है, जहां डेटा एकत्र किया जाता है, उद्यम अनुप्रयोगों द्वारा संग्रहीत और हेरफेर किया जाता है, और उपयोगकर्ता उपकरण"

इस कार्यक्षमता को लागू करने के लिए हम क्वालकॉम ड्रैगनबोर्ड 410c का उपयोग कर रहे हैं। ड्रैगनबोर्ड के साथ संयोजन के रूप में हम 1.8V के ड्रैगनबोर्ड परिचालन वोल्टेज को 5V के HC-12 RF ट्रांसीवर ऑपरेशनल वोल्टेज में बदलने के लिए एक द्वि-दिशात्मक स्तर के शिफ्टर का उपयोग करते हैं।

ड्रैगनबोर्ड 410c को डेबियन/लिनारो लिनक्स के साथ भी कॉन्फ़िगर किया गया था।

गेटवे के रूप में ड्रैगनबोर्ड 410c पिनआउट:

• लो स्पीड कनेक्टर पिन 5 (TxD) -> लेवल शिफ्टर -> HC-12 RX पिन
• लो स्पीड कनेक्टर पिन 7 (RxD) <- लेवल शिफ्टर <- HC-12 TX पिन
• लो स्पीड कनेक्टर पिन 29 (GPIO) -> लेवल शिफ्टर -> HC-12 SET पिन

गेटवे सर्विस को सेटअप करने के लिए पायथन में लागू किया गया कोड प्रोजेक्ट GitHub रिपॉजिटरी में प्राप्त किया जा सकता है:

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

यह उल्लेख करना महत्वपूर्ण है कि यह प्रोजेक्ट डिवाइस की जानकारी भेजने के लिए dweet.io का उपयोग करता है और यह जानकारी इस चरण में दिखाए गए अनुसार freeboard.io सेवा पर ली जाती है।

Dweet.io सेटअप बहुत सरल है और इसे कमेंट किए गए सोर्स कोड से समझा जा सकता है। freeboard.io एक सहज ज्ञान युक्त डैशबोर्ड निर्माता है जो सीधे dweet.io के साथ इंटरैक्ट करता है।

चरण 3: निष्कर्ष

विकास के दौरान चुनौतियां

वायरलेस ट्रांसीवर परिभाषा

वैचारिक डिजाइन के दौरान इसे सीमित सीमा के साथ विशिष्ट 443 मेगाहर्ट्ज RX/TX सर्किट (RT3/4 और RR3/4) माना जाता था और जिसके लिए डेटा पुनर्प्राप्ति (उदाहरण) के लिए विशिष्ट प्रसंस्करण की आवश्यकता होती थी। इन सभी चुनौतियों को दूर करने के लिए इसे HC-12 ट्रांसीवर के लिए बदल दिया गया था जो rx/tx के लिए सभी सर्किटरी को एम्बेड करता है जो स्पष्ट सीरियल डेटा को सीधे ड्रैगनबोर्ड को प्रदान करता है और पूर्व विकल्प की कड़ी मेहनत और जोखिमों से बचता है।

ड्रैगनबोर्ड 410c लेवल शिफ्टर

इसे UART के लिए लेवल शिफ्टर के साथ लिंकर स्प्राइट मेजेनाइन प्रदान किया गया था, लेकिन पोर्ट वही है जो कंसोल संचार के लिए OS द्वारा उपयोग किया जाता है (लो स्पीड कनेक्टर पिन 11-TX और 13-RX) कार्यान्वयन के दौरान संघर्ष पेश करता है, इसलिए इसकी आवश्यकता थी एक अन्य उपलब्ध UART पोर्ट (लो स्पीड कनेक्टर पिन 5-TX और 7-RX) का उपयोग करने के लिए जो लेवल शिफ्टर के साथ लिंकर स्प्राइट मेजेनाइन पर उपलब्ध नहीं हैं, इसलिए इसे प्राप्त करना आवश्यक था। इसके लिए एक विशिष्ट चिप खरीदने से पहले एक ट्रांजिस्टर सक्रिय स्तर शिफ्टर को लागू करने का प्रयास किया गया था जो यूएआरटी उपयोग के लिए काम नहीं करता था।

संदर्भ

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